计算机辅助设计技术基础《读书报告》.doc

计算机辅助技术基础读书报告目录第一章：概述1.1 CAD/CAM概念1.2 CAD/CAM技术简介1.3CAD/CAM发展趋势1.4CAD/CAM应用领域 第二章：建模技术2.1软件介绍2.2 pro/E功能2.3典型零件的建模第三章：课程小结第一章：概述1.1 CAD/CAM概念简计算机辅助设计（Computer Aided Design）简称CAD。是指工程技术人员以计算机为辅助工具来完成产品设计过程中的各项工作，如：草图绘制、零件设计、装配设计、工程分析等，并达到提高产品设计质量，缩短产品开发周期，降低产品成品的目的。计算机辅助制造（Computer Aided Manufacture）简称CAM。广义的CAM指借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动，包括工艺过程设计，包装设计，计算机辅助数控加工编程，生产作业计划，质量检测与分析等。狭义的CAM指程序的编制。总的来说CAD/CAM是指以信息技术为主要技术手段来进行产品设计和制造活动的技术，其发展是与计算机技术和信息技术的发展密切相关的。在现代制造系统中，计算机的应用已覆盖工程设计与分析、生产管理与过程控制等整个制造领域，可以提供全方位的解决方案和辅助手段。是当今世界发展最快的技术之一。它不仅促使了生产模式的转变，同时也促进了市场的发展。1.2CAD/CAM技术简介CAD是将人和机器混编在解题作业中的一种技术，从而使人和机器的最好特性联系起。人的特点：逻辑能力强，具有自我学习完善的能力，能自我控制，具有创新思维：而计算机则有速度快、精度高、不疲倦、储量大、不易出错的特点。在绝大多数的情况下，任何计算机的能力正好互补。通过人机对话，人和计算机均能发挥其特性，达到最佳合作效果。由此可见，CAD是计算机科学与工程科学技术之间的跨科学的边缘科学。他的发展必然会促进传统产业的改造，新产业的发展，加快产品设计速度，增强国际竞争能力。CAD的工作过程：1. 概念设计。这是人机交换的过程，设计者富有创造性的确定产品的性能结构和外形，计算机从已有的设计中搜索各种信息供参考者是有。2. 零部件几何造型。从产品结构总图分离零件图，并对个零件进行造型、结构尺寸、色彩设计。3. 工程分析。进行运动分析，动力分析。4. 设计评价。在工程分析上对设计进行全面评价、优化以达到整体最优。5. 自动绘图。形成零件图、装配图及设计的各种信息文件。CAD的作用和基本过程计算机辅助设计有以下特点：1. 提供设计效率2. 能充分应用各种现代设计方法，提高设计质量。3. 充分实现数据共享4. 有利于实现智能设计CAD的基本过程：输入产品性能要求选择方案产品设计专家系统数据库三维几何产品及产品造型设计计算有限元分析优化设计仿真分析材料计算满足要求？修改设计详细设计输出结果YNo首先是输入产品性能的要求。它包括功能、特性、价格等。然后选择设计方案。通过工程数据库，计算机查出相似的设计信息，人在参考过去的设计基础上或修改，或采用部分，或全部重新设计新方案。最后进行造新设计，形成各零部件。 CAM技术主要是围绕着数控编程技术开始发展的。数控加工是CAD/CAM发挥效益最直接、最明显的环节之一。 加工对象的形状越复杂，加工精度越高，设计更改越频繁，数控加工的优越性越容易得到发挥。因此数控编程技术受到高度重视。然而从制造的全过程看，应用计算机作为辅助手段的不仅仅是数控编程，还有许多技术和方法归类于CAM的范畴，如计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助生产管理（CAPM）、生产活动控制（PAC）等。其中有些内容已经超出了制造过程和间接制造过程。CAM的出现解决了人工编写程序效率低，速度慢：验证程序周期长，代价昂贵等问题。一个完整的CAM系统有着多方面控制这制造过程，一般来说，CAM系统有如下特性：1. 适应性：即系统能在较大范围内适应加工对象的变化。2. 灵活性：系统在结构上应具有灵活性，可以有小到大的逐渐发展。3. 可靠性：在一个环节发生故障时，不影响系统的正常工作，并设有故障诊断系统。4. 高效率：这是CAM技术优点的体现。5. 较高的经济效率：短期内很不明显，随着生产的发展将会越来越明显。同时，在机械加工生产方面，大量生产用自动生产线来解决，而多品种小批量生产主要借助于各种数控机床加工。用于CAM系统的数控机床应具备以下功能：1. 能与上级机交换信息，构成分级结构系统，一边实施管理和控制；2. 具有监控功能，适应有无人化和自动化操作；3. 具有通用性，而且可靠性要求比普通数控装置要求高。1.3CAD/CAM发展趋势目前CAD/CAM技术发展越来越快，由于网络技术越来越成熟且微机价格低廉，操作易维护，随着微机硬件的进一步发展，CAD/CAM在市场上占有的份额也将越来越大。其发展趋势有以下几个方面：1.集成化集成化是CAD/CAM技术发展的一个最为显著的趋势。它是指把CAD、CAE、 CAPP、CAM以至PPC（生产计划与控制）等各种功能不同的软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。国内外大量的经验表明，CAD系统的效益往往不是从其本身，而是通过CAM和PPC系统体现出来；反过来，CAM系统如果没有CAD系统的支持，花巨资引进的设备往往很难得到有效地利用。系统有机地、统一地集成在一起，从而消除自动化孤岛，取得最佳的效益。2.网络化21世纪网络将全球化，制造业也将全球化，从获取需求信息，到产品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造，直至营销，整个生产过程也将全球化。CAD/CAM系统的网络化能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统；能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的拟实制造系统；能开发自动化系统，产生和优化工作计划和车间级控制，支持敏捷制造的制造计划和控制应用系统；对生产过程中物流，能进行管理的物料管理应用系统等。3.智能化人工智能在CAD中的应用主要集中在知识工程的引入，发展专家CAD系统。专家系统具有逻辑推理和决策判断能力。它将许多实例和有关专业范围内的经验、准则结合在一起, 给设计者更全面，更可靠的指导。应用这些实例和启发准则，根据设计的目标不断缩小探索的范围，使问题得到解决。4.参数化给于目标建模，进行的几何约束，人工智能的几何推理，生成过程构造，对生成物进行描述，自动生成所需目标。1.4CAD/CAM应用领域 模具CAD/CAM技术飞速发展，成为缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量、改造传统模具生产方式的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。具体表现在：一、CAD/CAM/CAE在模具加工中的应用 由于模具属于单件小批量生产，产品质量要求高，加工时间长等特点，使得模具制造行业成为最早使用三维软件的行业之一。CAD/CAM技术能使工程师借助于计算机对产品结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化，无疑可以有效提高模具设计和制造的水平和质量，缩短模具的开发和设计周期。1、CAD/CAM在铸造模领域的应用 铸造成形过程模拟的探索性工作始于求解铸件的温度场分布。CAD/CAM技术解决了传热过程模拟并不能准确计算出铸件的温度变化和预测铸造中可能产生的缺陷，充模过程对铸件初始温度场分布的影响以及凝固过程中液态金属的流动对铸件缺陷形成的影响。目前CAD/CAM软件已覆盖铸钢、铸铁、铸铝和铸铜等各类铸件，大到数百吨，小至几千克，无论是在消除缩孔和缩松，还是在优化浇冒口设计，改进浮渣夹渣等方面都发挥了显著的作用。 2、CAD/CAE/CAMD在锻模领域的应用 轴对称锻模CAD/ CAM系统的主要组成部分包括锻件设计、模锻工艺设计、锻模结构设计和NC编程。模锻工艺设计决定是否采用预成形工序、怎样采用预成形工序以及如何选择锻压设备的吨位。这些软件不仅可以预测锻件成形的全过程，而且可以定量地给出与变形有关的各种物理量，如位移、速度、应力、应变和载荷等，为获得最优的模具设计、最合理的工艺方案和最少的试模时间提供了技术保证。 3、CAD/CAM在级进冲模领域的应用 CAD/CAM其主要功能表现在条料排样、凹模布置、工艺计算和NC编程等。近来发展的软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。具有特徵识别与重构、全三维结构关联等显著特色。解决了生产需要人工操作等问题。4、CAD/CAE/CAM在汽车覆盖件模具领域的应用 目前数控技术用于汽车覆盖件的模具加工，已取得了很好的经济效果。CAD/CAM技术可完成车身外形设计、车身结构设计、冲模CAD、主模型与冲模加工和夹具加工等任务。其冲压仿真CAE自动建模系统CADEM- I能够利用模具表面数控轨迹数据作为网格生成的几何数据源，使建模效率成倍的提高，对于汽车覆盖件成形，在同样精度下可使仿真模型网格单元减少近20% 40%。华中科技大学模具技术国家重点实验室最新推出的汽车覆盖件冲压成形快速分析软件FASTAMP，基于改进的有限元逆算法和板壳单元，综合考虑了摩擦、压边力和拉深筋等工艺条件，将产品设计、材料选择和工艺设计紧密联系起来，能够快速模拟汽车覆盖件成形后的起皱、破裂和成形不足等缺陷，优化压边力、拉深筋和摩擦等工艺参数、校核压料面和工艺补充面的合理性、提供最优的毛坯形状，从而可以为汽车覆盖件工艺设计和模具设计提供全面的解决方案。 5、CAD/CAE/CAM在塑胶模具领域的应用 从上世纪60年代基于线框模型的CAD系统开始, 到70年代以曲面造型为核心的CAD/CAM系统，80年代实体造型技术的成功应用，90年代基于特徵的参数化实体/曲面造型技术的完善，为塑胶模采用 CAD/CAE/CAM技术提供了可靠的保证。目前在国内巿场已涌现出一批成功应用于塑胶模的CAD/CAE/CAM系统。近十余年来，我国对塑胶模CAE技术也开展了系统而深入的研究。华中科技大学、上海交通大学、郑州大学和南昌大学等都相继取得了可喜的成果。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在最近推出的商品化塑料注射成型集成化仿真系统HSCAE6.10，经历了从二维分析到三维分析，从实用化到商品化，从局部试点到大面积推广应用的进程，已成为塑胶制品设计、模具结构优化和工程师培训的有力工具，HSCAE仿真系统目前已在国内80多家工厂和学校推广应用。第二章 建模技术2.1 软件介绍目前建模软件常见的有ProE、solidworks、Catia、UG、Inventor2.1.1 Auto CAD的简介AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。特点：AutoCAD软件具有如下特点：(1)具有完善的图形绘制功能。(2)有强大的图形编辑功能。(3)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。(4)可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。(5)支持多种硬件设备。(6)支持多种操作平台(7)具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AutoCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使AutoCAD系统更加完善.基本功能： 平面绘图。能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象。 绘图辅助工具。AutoCAD提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具。正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线，对象捕捉可 帮助拾取几何对象上的特殊点，而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易。 编辑图形。AutoCAD具有强大的编辑功能，可以移动、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪、缩放对象等。 标注尺寸。可以创建多种类型尺寸，标注外观可以自行设定。 书写文字。能轻易在图形的任何位置、沿任何方向书写文字，可设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。 图层管理功能。图形对象都位于某一图层上，可设定图层颜色、线型、线宽等特性。 三维绘图。可创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。 网络功能。可将图形在网络上发布，或是通过网络访问AutoCAD资源。 数据交换。AutoCAD提供了多种图形图像数据交换格式及相应命令。二次开发。AutoCAD允许用户定制菜单和工具栏，并能利用内嵌语言Autolisp、Visual Lisp、VBA、ADS、ARX等进行二次开发。用途：广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、电子电路、机械设计、服装鞋帽、航空航天、轻工化工等诸多领域。2.1Pro/E简介Pro/E是美国参数技术公司 （Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。pro-e作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的模具和产品设计三维CAD/CAM软件之一。2.2Pro/Engineer功能: 1 特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）； 2 参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）； 3 通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。 4 支持大型、复杂组合件的设计(规则排列的系列组件，交替排列，Pro/E的各种能用零件设计的程序化方法等)。 5 贯穿所有应用的完全相关性(任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)。其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro/ENGINEER的基本功能。Pro/E的特点：1.3D实体模型2.单一数据库3.基于特征的实体化参数建模4.行为建模技术5.机构设计技术6.强大的装配功能7.NC加工8.二次开发技术AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的目前国内外最广泛使用的计算机辅助绘图和设计软件包,广泛应用于建筑、工程、机械设计等领域。PRO/E是一套由设计至生产的机械自动化软件，整合了实体造型、曲面造型、零件装配、工程图、数控零件加工、机构运动及有限元分析等模块,绘制曲面的功能极为强大。autocad是一个通用的工程设计软件，PRO/E则比较专，主要应用于模具设计方面。总的来说，二者最大的区别在于CAD注重二维而PRO/E比较适合做三维图形。在创建图纸等CAD要有很大的优势。2.3典型零件的建模：一.电话外壳的三维建模第一部、建立新文件： 建立文件类型为零件、子类型为实体、文件名为dianhua.part。第二部 、拉伸电话主体部分：1. 拉伸：使用拉伸命令，建立草图，长*宽=600*500拉伸深度为100，完成拉伸电话主体部分，再次利用拉伸命令通过切除材料命令得到电话机的基本模型，如图所示： 2. 倒圆角：分别为二十度和四十五度 ；通过建立基准平面，得到平行于xy面沿z轴为100mm的平面。在此面上做草图，打孔，上下孔孔深均为70mm，然后倒圆角，圆角大小为八度得到如下图所示模型：3. 抽壳：通过抽壳命令得到电话机的空腔模型，抽壳厚度为5mm，选择底面为除去面，图形基本与上图一致。但为空腔。4. 打孔：通过拉伸命令或打孔命令，得到电话机的数字按键及通气槽等均步孔。电话机上的数字键可通过阵列来得到。如下图所示： 5. 创建频幕孔及倒电话机听筒的置位出的倒角及内孔：如下图所示：至此，电话机的上盖模型 完成，下面介绍电话机模具设计。 第三部：电话机模具设计1. 新建：打开pro/E，新建制造到模具型腔 ，使用缺省模版，公制确定。2. 调入参照模型:通过模具型腔、装配、创建模型导入。得到如下图所示：3. 省缺位置装配：如上图所示：4. 影藏自身的基准面、基准轴、基准轴线。如下图所示： 5. 收缩。收缩、按尺寸，输入0.006，打勾完成。如下图所示：6. 设计毛坯件：模具模型、创建、工件、手动，输入名称，点击创建特征，完成。如下图所示：7. 然后放置、定义 、选择参照，点击草绘，选择矩形框创，创建矩形框，选取参数，确定。使用对称拉伸按钮，输入650，得到如下图所示图形： 8. 创建分型面（1）、复制点击分型面按钮，选择工件毛坯遮蔽，选择外表面和上表面点击编辑，复