cad技術(shù)基礎(chǔ)2013

1、CAD/CAM技術(shù)引論,徐雷1 March 2013,徐 雷1306005058785400489 (O)E-MAIL：xulei216@yeah.net,CONTACT WAYS,Topics,主要內(nèi)容 上課方式課程要求參考書(shū)目,“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造”課程體系,參考書(shū)目,機(jī)械CAD/CAM技術(shù)基礎(chǔ)。殷國(guó)富。華中科技大學(xué)出版社。2010年。Principles of computer-aided design an

2、d manufacturing（第2版），F(xiàn)arid Amirouche.清華大學(xué)出版社，2006年。Computer Integrated manufacturing. James A.Regh &Henry W.Kraebber.機(jī)械工業(yè)出版社。2007計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。殷國(guó)富。清華大學(xué)出版社。2011年。Manufacturing engineering and technology（第5版）, serope

3、 kalpakjian.,主要內(nèi)容,CAD/CAM發(fā)展歷程與制造業(yè)信息化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與CAD/CAM技術(shù)CAD/CAM的單元技術(shù)與集成CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換發(fā)展概況與趨勢(shì),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的演變,產(chǎn)品復(fù)雜性不斷增加生命周期不斷縮短設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和各種不確定因素增加產(chǎn)品設(shè)計(jì)更多考慮環(huán)境和設(shè)計(jì)需求,CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展,20世紀(jì)50年代：準(zhǔn)備和醞釀階段20世紀(jì)60年代：初步應(yīng)用階段20世紀(jì)70年代：CAD/CAM技術(shù)廣

4、泛使用20世紀(jì)80年代: CAD/CAM技術(shù)發(fā)展迅速20世紀(jì)90年代：微機(jī)化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化發(fā)展,20世紀(jì)50年代：準(zhǔn)備和醞釀階段,關(guān)鍵問(wèn)題：解決計(jì)算機(jī)中的圖形顯示、編輯和輸出問(wèn)題MIT的WhirlwindI圖形顯示器，calcomp的滾筒繪圖儀等CAM：數(shù)字控制進(jìn)行機(jī)械加工的思想John T. Parsons提出用脈沖信號(hào)控制坐標(biāo)鏜床Parsons+MIT: APT, 三坐標(biāo)銑床的改造定義零件形狀指定刀具的切削加工路

5、徑，生成程序利用介質(zhì)傳送到機(jī)床編譯，控制相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成加工,20世紀(jì)50年代：準(zhǔn)備和醞釀階段,第一代數(shù)控系統(tǒng)：三坐標(biāo)銑床的改造：脈沖乘法器+直線插補(bǔ)+連續(xù)控制缺點(diǎn)：電子管元件和繼電器，體積大、功耗高、價(jià)格昂貴、可靠性低1953年， MIT推出APTI，在電子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程1958年，我國(guó)第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床研制成功（清華大學(xué)+北京第一機(jī)床廠）1958年， Keany & Trecker研制出加工中心。195

6、9年， 數(shù)控機(jī)床中采用晶體管和印刷電路板,20世紀(jì)60年代：初步應(yīng)用階段,CAD: 交互設(shè)計(jì)的思想1962年，Ivan.E.Sutherland 的SketchPad-一個(gè)人機(jī)通信的圖形系統(tǒng)（交互設(shè)計(jì)、功能鍵操作、分層存儲(chǔ)）。60年代中期，MIT , GM, BELL- GRAPHICI, LOCKHEED- CADDAM（1965年），商品化軟硬件,20世紀(jì)60年代：初步應(yīng)用階段,CAM: APT技術(shù)研究：1962年，APTI

7、IICAPP: 挪威的AUTOPROS我國(guó)的數(shù)控技術(shù)：電子元件質(zhì)量差、元器件不配套和制造工藝不成熟1965年，小規(guī)模集成電路-第三代數(shù)控1967年，F(xiàn)MS,20世紀(jì)70年代：CAD/CAM技術(shù)廣泛使用,CAD: 軟硬件都進(jìn)入了商品化Turnkey system曲面造型、質(zhì)量特性計(jì)算、有限元建模、NC紙帶生成及檢驗(yàn)等Intel- 微處理器CAM:1970年，基于小型機(jī)的第四代數(shù)控機(jī)床（1970）1974年，微處理器為核

8、心的第五代數(shù)控機(jī)床-CNC,20世紀(jì)70年代：CAD/CAM技術(shù)廣泛使用,CIM概念的提出：joseph harrington借助計(jì)算機(jī)，把企業(yè)中與制造有關(guān)的各種技術(shù)系統(tǒng)地集成起來(lái)，以提高企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)的能力。企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)密不可分制造過(guò)程是信息采集、傳遞、加工過(guò)程CAM-I推出CAM-I’S Automated process planning1979 , IGES，定義CAD/CAM系統(tǒng)中常用的幾何和非幾何數(shù)據(jù)的格式和相應(yīng)的文

9、件結(jié)構(gòu),20世紀(jì)80年代: CAD/CAM技術(shù)發(fā)展迅速,CAD：pc和工作站曲面造型與實(shí)體造型1982年， Autocad1988年， Pro/E，參數(shù)化+基于特征+統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)CAM:我國(guó)數(shù)控產(chǎn)品商業(yè)化研究重點(diǎn)：?jiǎn)卧夹g(shù)集成，提供完整的工程設(shè)計(jì)、分析和開(kāi)發(fā)環(huán)境STEP-統(tǒng)一的數(shù)字化定義方法，實(shí)現(xiàn)信息共享，支持異構(gòu)跨平臺(tái)環(huán)境,20世紀(jì)80年代: CAD/CAM技術(shù)發(fā)展迅速,1981年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局建立了AMRF（自動(dòng)化制

10、造實(shí)驗(yàn)基地）CIMS體系、單向技術(shù)、接口、測(cè)試技術(shù)1985，CASE/SME（美國(guó)制造工程師協(xié)會(huì)\計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化專業(yè)協(xié)會(huì)）計(jì)算機(jī)集成制造企業(yè)結(jié)構(gòu)模型日本富士通提出FA (Factory Automation)我國(guó)的863計(jì)劃87年，RPM,20世紀(jì)90年代：微機(jī)化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化發(fā)展,CAD: PC+WINDOWS, 工作站+unix，以太網(wǎng)為主的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境接口標(biāo)準(zhǔn)化CAM:全pc開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控平臺(tái)機(jī)床模塊化、系列

11、化功能部件商品化用戶開(kāi)放合理組合和調(diào)用各種制造資源人工智能技術(shù)（自動(dòng)編程、自適應(yīng)切削、工藝參數(shù)自動(dòng)生成、運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)龋?20世紀(jì)90年代：微機(jī)化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化發(fā)展,1993年，CASA/SME推出新的制造企業(yè)結(jié)構(gòu)模型用戶為上帝強(qiáng)調(diào)人、組織和協(xié)同工作的重要性系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)上，企業(yè)員工實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)，產(chǎn)品制造及服務(wù)并行交叉進(jìn)行企業(yè)資源和責(zé)任企業(yè)所處外界環(huán)境和制造基礎(chǔ)國(guó)內(nèi)CAD/CAM軟件開(kāi)發(fā)情況“

12、甩圖版”1994年，國(guó)家CIMS工程中心獲SME年度大學(xué)領(lǐng)先獎(jiǎng)1995年，北京第一機(jī)床廠獲SME年度工業(yè)領(lǐng)先獎(jiǎng),20世紀(jì)90年代：微機(jī)化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化發(fā)展,90年代，Lehigh university – 敏捷制造和虛擬企業(yè)1995年，美國(guó)國(guó)防部和自然科學(xué)基金會(huì)，以敏捷制造和虛擬企業(yè)為核心的下一代制造DM：數(shù)字的方式存儲(chǔ)、管理和傳遞制造過(guò)程中的所有信息,什么是制造業(yè)信息化？,概念,制造業(yè)信息化是將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技

13、術(shù)相結(jié)合并應(yīng)用到企業(yè)產(chǎn)品生命周期（Life-Cycle）全過(guò)程和企業(yè)運(yùn)行管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的過(guò)程。,特征制造依據(jù)數(shù)字化制造過(guò)程數(shù)控化,產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,,產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與CAD/CAM技術(shù),產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主要環(huán)節(jié)產(chǎn)品構(gòu)思概念表達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性能分析工藝編制設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的可能性階段性復(fù)雜性依存性,,產(chǎn)品設(shè)計(jì)與CAD技術(shù),,CAD/CAM單元技術(shù),CAD定義,CAD/CAM單元技術(shù)與集成,CAE

14、:以計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)字計(jì)算功能進(jìn)行產(chǎn)品性能分析計(jì)算的學(xué)科，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。CAE是以計(jì)算力學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)仿真模擬為手段的工程分析技術(shù)。人們通常將CAE歸入廣義的CAD功能中，作為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要支持模型。 有限元法FEM與網(wǎng)格自動(dòng)生成。。 優(yōu)化設(shè)計(jì)，即研究用參數(shù)優(yōu)化法進(jìn)行方案優(yōu)選。三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析和仿真。,CAD/CAM單元技術(shù)與集成,CAPP,,CAD/CAM單元技術(shù)與集成,CAM,CAD/CA

15、M單元技術(shù)與集成,集成的必要性ISLAND TECHNOLOGY信息傳遞和轉(zhuǎn)換 集成系統(tǒng)：統(tǒng)一界面風(fēng)格、統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一操作方式的工程設(shè)計(jì)環(huán)境 集成目的集成系統(tǒng)的發(fā)展,CAD/CAM系統(tǒng)的工作過(guò)程與主要任務(wù),,CAD/CAM系統(tǒng)的工作過(guò)程與主要任務(wù),主要任務(wù)幾何造型計(jì)算分析工程繪圖優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝規(guī)劃數(shù)控功能模擬仿真機(jī)器人MRPII, ERP,CAD/CAM系統(tǒng)的硬件與軟件,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工作站服務(wù)器：專門(mén)為所有

16、工作站提供服務(wù)。外設(shè)數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人,CAD/CAM系統(tǒng)的硬件與軟件,硬件要求計(jì)算速度觀察復(fù)雜模型打開(kāi)設(shè)計(jì)模型更新復(fù)雜設(shè)計(jì)有限元分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模擬文件交換存儲(chǔ)能力圖形圖像加速能力、信息采集、網(wǎng)絡(luò)通信等。,CAD/CAM系統(tǒng)的硬件與軟件,軟件操作系統(tǒng)支撐軟件應(yīng)用軟件,CAD/CAM系統(tǒng)的硬件與軟件,常用軟件繪圖軟件：Autocad, Integraph, 開(kāi)目CAD，中科院PICAD，GHMDS，華中理工CAD

17、Tool。CAD支撐軟件：Pro/e, I-Dears, UGII, SOLIDWORKS有限元結(jié)構(gòu)分析軟件：NASTRAN, ANSYS, ADAMS.其他應(yīng)用軟件：MRP-II軟件，工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)，模具設(shè)計(jì)，機(jī)器人模擬。,產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換,必要性根據(jù)操作環(huán)境的不同，數(shù)據(jù)交換類(lèi)型不同操作系統(tǒng)軟件之間的交換同種操作系統(tǒng)中不同軟件的交換同種軟件之間的數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，數(shù)據(jù)交換的類(lèi)型三維模型數(shù)據(jù)之間的交換二維矢量

18、圖形之間的交換：光柵圖像之間的交換：,產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換,不同操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換中性的數(shù)據(jù)交換文件ftp ftp.someftpserverUser:loginnamePassword:******ftp>binftp>cd somedirftp>get somefileftp>bye,產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換,三維數(shù)據(jù)模型之間的交換IGESSTEPSETACIS(擴(kuò)展名SAT), parosolid

19、 x_tVRML,產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換,二維矢量圖形之間的交換DWF：能夠在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布的二維矢量文件DXFWMF：windows圖元文件PostScript(擴(kuò)展名EPS)光柵圖像之間的交換：bmp,jpeg,tiff,產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換,標(biāo)準(zhǔn)接口IGES數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟煌陚湫哉Z(yǔ)法結(jié)構(gòu)的二義性交換文件大在產(chǎn)品生命周期的不同階段數(shù)據(jù)的多樣性和復(fù)雜性STEP，GB/T 16656,產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換,業(yè)界接口DXF不同版本的AUTOC

20、AD之間的圖形轉(zhuǎn)換與其他二維CAD系統(tǒng)之間的圖形轉(zhuǎn)換ACIS SAT美國(guó)Spatial tech公司的三維幾何造型引擎，autocad,mdt,cadkeyParasolid X_TUG,SOLIDWORKS,SOLIDEDGE,CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用成效,對(duì)于企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的作用,● 步入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大門(mén)● 增盈扭虧● 發(fā)展品種、質(zhì)量、效益的科技生產(chǎn)力● 企業(yè)信息化源頭 . . . . . .,現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理

21、的基本要素,*M市場(chǎng)開(kāi)拓T時(shí)間周期Q質(zhì)量保證C成本效益S維修服務(wù)R企業(yè)再造,推廣CAD/CAM產(chǎn)生的效果,企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力生產(chǎn)周期工作質(zhì)量技術(shù)水平節(jié)支增效生產(chǎn)效率標(biāo)準(zhǔn)化,CAD/CAM集成化系統(tǒng),,,,,,CAD產(chǎn)品設(shè)計(jì)CAE工程分析CAM生產(chǎn)制造CIM集成管理,,,企業(yè)推廣CAD/CAM功效圖,* Market—推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)；Time—縮短設(shè)計(jì)周期，提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力；Qualit