第十三讲-CADCAM..ppt

第一章CAD CAM技术概述 1 1CAD CAM技术基本概念1 2CAD CAM系统的功能和作业过程1 3CAD CAM技术的硬件和软件1 4CAD CAM技术的发展和应用 先进制造技术是当今世界经济和社会发展的重要推动力 在20世纪90年代 制造技术已进入了计算机辅助制造的时代 它是通过一个计算机分级结构网络来监测 控制和管理制造过程各个阶段的工作 其中包括生产管理与控制 工程设计与分析等方面 在制造系统中 存在着以生产对象为中心 由原材料 毛坯 零件 成品构成的物质流 以生产管理和信息管理等管理技术为主体的信息流以及为了保证生产活动正常进行而必须的能量流 1 1CAD CAM技术基本概念 1 1CAD CAM技术基本概念1 CAD技术 CAD含义 以计算机为工具 通过人机交互 处理产品设计过程中的图形和数据信息 辅助完成整个产品设计过程的一门综合技术 CAD基本功能 CAD基本功能 几何造型 工程分析 仿真模拟 图形处理 CAD系统组成 CAD系统 设计数据库 应用程序库 交互图形库 硬件 软件 2CAPP技术 CAPP含义 CAPP ComputerAidedProcessPlanning是根据产品设计结果 进行产品加工工艺过程的设计 是一项重要的生产准备工作 CAPP功能 毛坯设计 工艺路线 工序设计 工艺文件 工装设计 余量分配 切削用量 工时定额 机床刀具选用 工序图绘制 某零件机械加工工艺流程 工艺过程卡常用格式 CAPP组成 人机交互模块 零件信息描述获取 工艺工序决策 工艺文件生成与管理 零件对象 零件信息库 数据库知识库 工艺文件库 3 CAM技术 CAM含义 CAM ComputerAidedManufacturing广义CAM 利用计算机完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种生产活动 包括工艺准备 生产作业计划 物流控制 质量保证等 狭义CAM 数控加工编程 4 CAD CAM集成技术 利用数据库技术 网络技术 数据交换和接口技术 实现CAD CAPP CAM各模块之间信息自动传递 转换和共享的相关技术 CAD CAPP CAM 工程图样 工艺文档 NC代码 CAD CAPP CAM非集成系统的信息流 CAD CAPP CAM集成系统的信息流 CAD CAM集成系统的总体结构 CAD CAM作业过程特征 设计对象数字化所设计产品以数据形式保存 产品开发活动是对产品数据进行操作 处理和转换的过程 设计环境的网络化通过网络将不同设计人员 部门和设计地点联系起来 做到及时沟通和响应 避免信息延误和错误传递 避免扯皮和责任推诿现象 设计过程的并行化建立上下游产品开发活动的关联和反馈 上游活动可对下游活动预先分析 确保整体性 若下游发现上游的缺陷 可及时修改 使产品设计不断完善和优化 新型开发工具和手段应用如快速原型技术 虚拟制造技术 动静态分析等多种技术 保证产品开发质量 缩短产品开发周期 提高产品开发一次成功率 1 4CAD CAM技术的发展和应用 CAD CAM技术的发展50年代 萌芽期 图形显示器 50 NC机床 52 绘图仪 58 60年代 成长期 CAD 63 FMS 67 CADAM GRAPHI等大型CAD CAM系统问世70年代 发展期 CAD CAM软硬件系统商品化80年代 普及期 PC微机和工作站系统广泛使用 从大型企业向中小企业扩展 从发达国家向发展中国家扩展90年代 集成期 CAD CAM集成 CIMS集成 单元技术的发展和应用阶段60 70年代如图形软件 数控编程 CADAM CATIA UNITGAPHICS IDEAS等CAD CAM系统 ADAN ANSYS NASTRAN工程分析系统 特征 各功能模块基本形成 数据结构尚不统一 不具备集成性 CAD CAM的集成阶段20世纪80年代实体造型成熟 特征建模 工程数据库发展 超级微机 工作站占领市场 特征 CAD CAE CAM集成性好 应用向三维 集成化发展 面向并行协同设计环境的CAD CAM阶段自20世纪90年代由面向零件集成向面向产品并行协同设计发展 要求产品设计一次成功 特征 面向产品全生命周期建模 企业PDM 计算机网络 协同工作模式 CAD CAM目前研究热点 计算机辅助概念设计需解决建模和推理两大技术难题 计算机支持的协同设计须解决 群体成员间实时 可靠 廉价的信息交换 保证异地 异构环境下协同设计系统可靠运行 群体成员冲突协调解决机制 智能CAD CAM技术 最新趋势Industry4 0 中国制造2025 CAD CAM与虚拟现实技术的集成计算机安全 CAD CAM技术的发展趋势 1 集成化单一功能各模块CAD CAE CAPP CAM PDM的集成CAD CAM与ERP集成 即技术与管理信息的集成2 网络化通过网络将不同地点的CAD CAM系统连接起来 可实现设计信息交换 共享网络资源 降低设计成本 加速了产品设计进程 3 智能化智能化是CAD CAM技术发展的必然选择 通过引入专家系统和人工智能技术 使其能够模拟人类专家的思维方式 在产品设计过程给出智能化提示 如何解决现有设计问题 给予有效的帮助 4 虚拟化虚拟现实技术是利用计算机创建一种虚拟环境 使操作者具有沉浸感 自主性和交互性特征 在人机融合为一体虚拟环境中 可大大提高设计效率 缩短开发周期 目前 基于VR技术的CAD CAM系统实用化还有待进一步研究和完善 2 CAD CAM系统硬件和软件1 CAD CAM系统组成 软件核心 人关键 硬件基础 CAD CAM系统组成 人 有着不可替代主导作用硬件 是基础 包括主机 计算机外部设备以及网络通讯设备等软件 是核心 决定系统性能的优劣 包括操作系统 支撑软件 应用软件等 2 CAD CAM系统硬件 CAD CAM系统硬件组成 CAD CAM系统硬件组成 计算机主机 中小型计算机 由于大型复杂设计计算和分析 工程工作站 具有强大的图形处理 高速计算和网络通信能力 微型计算机 性能价格比高 软件丰富 操作容易 是CAD CAM主流机型 输入装置 键盘鼠标 最典型常用的输入装置 数字化仪 通过电磁感应原理进行图形坐标点输入 图形扫描仪 能快速完成图形信息的输入 生成位图信息 经矢量化处理将位图转换为矢量化图形 三坐标测量设备 包括三坐标测量仪 激光三维扫描仪等数码相机 将光学真实图象转换为数字图象 其他输入装置 如触摸屏 声响交互输入 数据手套等 三坐标测量仪 激光三维扫描仪 数据手套 数字化仪 键盘 鼠标 输出装置 图形显示器 最基本的输出装置 由图形卡支持 打印机 有针式 喷墨 激光打印机之分 自动绘图仪 有笔式绘图仪 喷墨绘图仪 有滚筒绘图仪 平板绘图仪之分 立体显示器 头盔显示器 立体眼镜 3D立体投影仪三维打印机 采用材料累加成型原理 由CAD数据直接控制打印机x y z三轴运动 头盔显示器 光敏材料三维打印原理图 存储器 内存储器 存储当前所需的数据和程序 半导体材料 访问速度快 成本高 存储量有限 存储信息掉电丢失 外存储器 存储CPU暂时不用的数据和程序 存储量大 能长期保存 外存储器有软盘 硬盘 光盘 USB之分 3 CAD CAM系统的软件 CAD CAM系统的软件组成 系统软件 操作系统 计算机软件核心 有CPU管理 内存管理 I O管理 文件管理等功能 常用操作系统有DOS Windows Unix Linux等 语言编译系统 如Basic C C LISP等编译系统 是将高级语言转换为计算机机器语言 图形接口标准 如GKS PHIGS GL OpenGL等图形接口标准 独立于硬件设备和各种不同的计算机语言 支撑软件 交互式二维绘图软件 主要完成二维工程图样的绘制 如AutoCAD PICAD 高华CAD 开目CAD CAXA等 三维造型软件 如MDT Solidworks Solidedge等 数控编程软件 如MasterCAM SurfCAM等 工程分析软件 有限元分析软件 如SAP NASTRAN ANSYS等 动力学仿真分析软件 如Adams等 虚拟现实软件工具 Creator VEGA WTK WorldToolK