燕大CAD-CAM原理及应用教案

PAGEPAGE32CAD/CAM原理及应用课程教案授课教师：吴凤和系部：燕山大学机械学院机制系周次课次：1学时：2教学内容和目的第一章概述CAD/CAM基本定义和包含的内容研究内容和发展概况采用CAD/CAM技术的意义CAD/CAM系统功能、任务和工作过程实例分析目的：使学生掌握CAD/CAM的含义、包含的内容、工作过程和意义教学过程及方法通过举例分析，引入产品周期的概念（例如机床或其他产品）结合产品周期图分析产品周期中的设计和制造的各个部分的功能分析产品周期的设计和制造的各个部分利用计算机的可能性，从而引出CAD、CAM、CAE的概念介绍CAD、CAM、CAE的定义、包含的内容通过CADCAM信息的共享，引入集成的概念通过分析一个设计和制造集成系统（通过一个共用数据库实现集成）的工作过程使学生了解CAD/CAM系统的工作过程和功能（ASCENARIO）介绍一个用PRO/Engineering软件实现手机外壳的设计和制造的过程包括：三维造型、有限元分析、快速原型制作技术、及外壳模具的设计和加工仿真过程，使学生不仅了解CAD/CAM系统的工作过程也了解其发展现状。总结以下问题，为今后讲解CAD/CAM相关技术做准备什么是CAD/CAM？（what）为什么要使用CAD/CAM技术？(why)如何实现CAD/CAM？(how)

周次课次：2学时：2教学内容和目的第二章CAD/CAM的硬件及软件第一节CAD/CAM的硬件硬件组成及布局形式交互图形设备硬件选择原则第二节CAD/CAM的软件系统软件、支撑软件和应用软件功能和类型软件选择原则目的：使学生掌握CAD/CAM系统中硬件及软件的构成和选择原则二、教学过程及方法首先介绍硬件、软件的概念，并强调相互关系；在学生已有的一般硬件知识的基础上，介绍CAD/CAM计算机系统的硬件组成；介绍常用的硬件：主机、存储器、输入输出设备等；强调图形交互设备在CAD/CAM系统中的重要性；介绍硬件布局形式：如主机系统、工作站系统、分布式系统等，强调他们各自的特点，并加以比较；通过列举DOS，WINDOWS，AUTOCAD、PRO/E等软件，引出系统软件、支撑软件和应用软件的概念分析系统软件、支撑软件和应用软件的作用和功能；介绍常用的支撑软件和选择原则

周次课次：3学时：2一.教学内容和目的第三章CAD/CAM软件开发基础第一节软件开发与软件工程软件工程的基本概念软件开发的一般步骤第二节数据结构数据结构概念与术语数据结构（逻辑结构和物理结构）常见的数据结构第三节数据库的基本原理与应用数据库原理数据库管理系统（DBMS系统）工程数据库数据库开发实例目的：使学生CAD/CAM技术的基础知识如软件工程、数据结构、数据库。教学过程及方法首先从软件开发的演化过程（个人编程时代、软件作坊时代、软件工程时代）分析入手，引出软件危机的概念；再讨论解决危机的软件工程的思维方法和软件开发的一般步骤；举例说明现实世界中数据之间的相互联系,并分析计算机中的数据存储特点,引出数据结构的概念讲解数据的逻辑结构和物理结构举例说明数据管理的作用和意义,分析数据管理的不同方法和特点,引出数据库的概念讲解数据库的原理和DBMS系统

周次课次：4学时：2一.教学内容和目的第四章计算机绘图第一节概述计算机绘图含义及作用计算机绘图系统类型与组成第二节图形变换绘图程序的基本设计方法图形软件标准目的：使学生掌握绘图程序的基本设计方法，图形软件标准和意义二、教学过程及方法1.从学生较熟悉的软件绘图软件和高级语言入手，分析计算机绘图法，引出基本绘图指令软件、图形支持软件和专用图形软件的概念；2.讲解基本绘图软件、图形支持软件和专用图形软件绘图过程；3.举例讲解绘图程序的基本设计方法（参数化法绘图程序设计、图元拼合法、和尺寸驱动法的设计原理）；4.通过分析现实世界当中三维物体的形状、计算机中的显示方法、和绘图的过程要求，引出窗口、视区的概念；据交换标准的概念；

周次课次：5学时：2一.教学内容和目的第四章计算机绘图第二节图形变换图形软件标准图形变换(窗视变换、二维图形和三维图形的几何变换)目的：图形变换的原理和方法教学过程及方法1..通过对绘图系统的要求分析引出图形变换的概念；2.介绍二维图形和三维图形的几何变换的方法3.分析市场上CAD软件产品的多样性、与CAPP的联系，引出图形数据交换标准的概念；4.介绍图形数据交换标准（IGES、PDESSTEP）

周次课次：6学时：2教学内容和目的第五章几何建模第一节线框建模几何建模的含义和作用线框建模原理和方法线框建模的特点线框建模适用的范围目的：使学生掌握几何建模的意义和含义，掌握线框建模的原理、方法和特点二、教学过程及方法分析现实世界中三维物体的形状几何信息和拓扑信息；分析这些数据的相互关联性，和数据关联模型分析数据在计算机中的存储方式，数据关联模型的对应关系通过以上分析引出几何建模的定义和涉及的相关内容；介绍线框建模的定义原理和方法；线框建模的数据结构；线框建模适用的范围。

周次课次：7学时：2教学内容和目的第五章几何建模第二节表面建模表面建模原理和方法表面建模的特点表面建模适用的范围目的：使学生表面建模的原理、方法和特点教学过程及方法1.通过分析线框建模的特点和数据结构，指出这种方法对面的信息描述的不足；2.介绍表面建模的定义原理和方法3.表面建模的数据结构4.与线框建模的数据结构作比较5.强调表面建模适用的范围

周次课次：8学时：2教学内容和目的第五章几何建模第三节实体建模实体建模原理实体建模方法（体素法、扫描法等）实体建模的计算机内部表示方法和特点目的：使学生掌握实体建模的原理和特点，掌握实体建模的计算机内部表示方法和特点二、教学过程及方法1．结合PRO/ENGINEERING软件和如何准确的描述三维物体，讲述实体建模的原理；2．讲述实体的生成方法（体素法、扫描法等）基本体素的定义基本体素间的集合运算举例说明利用基本体素拼和实体的过程通过举例说明某些物体的表面形状难以用基本体素拼和实体,引出扫描的概念,举例说明用扫描法生成实体的过程3．举例讲解三维实体建模的计算机内部表示方法边界表示法(B-REP法)构造立体几何法(CSG法)4．结上述两种方法的特点,分析其各自的不足,引出混合模式的概念5．介绍混合模式的表示方法和特点6．举例介绍空间单元表示法

周次课次：9学时：2一、教学内容和目的第五章几何建模第四节特征建模特征的定义特征建模的意义特征建模原理特征建模方法目的：使学生了解特征建模意义和原理，掌握特征建模的方法和特点教学过程及方法1.通过分析CAPP和CAM系统对零件信息的要求指出几何建模系统对零2.件信息描述的不完整性；3.引出特征的定义及特征建模的概念4.举例介绍特征建模系统的框架5.举例介绍特征建模系统的功能；6.说明特征建模系统的特点；7.介绍开发实例

周次课次：10学时：2一、教学内容和目的第五章几何建模第五节Pro/E软件建模介绍目的：使学生了解并掌握Pro/E软件的实体建模方法二、教学过程及方法1.介绍Pro/E软件的功能、界面、菜单2.介绍Pro/E软件的基本实体建模方法

周次课次：11学时：2教学内容和目的第七章计算机辅助工艺规程设计第一节CAPP的发展概况与工作原理工艺设计自动化的重要意义CAPP发展概况CAPP工作原理第二节派生式CAPP系统零件分类成组方法标准工艺规程设计派生式CAPP系统的特点目的：使学生了解计算机辅助工艺规程设计意义，掌握派生式CAPP系统的开发方法和特点二、教学过程及方法1.分析传统工艺设计的方法，使学生明确工艺设计的内容；并了解情况手工工艺设计的方法存在的问题2.进一步分析计算机辅助工艺设计的可能性和意义；3.介绍CAPP的发展概况4.引出派生式CAPP系统的方法5.介绍成组技术极其在CAPP中的应用6.介绍开发派生式CAPP系统的步骤和方法零件编码的方法和意义不同的编码系统介绍（LJBM、OPITZ、KK-3等零件分类成组方法标准工艺规程设计7.介绍基于上述方法开发的CAPP实例，使学生全面了解系统的原理和功能8.总结派生式CAPP系统的特点

周次课次：12学时：1一.教学内容和目的第七章计算机辅助工艺规程设计第三节创成式CAPP系统创成式CAPP系统的工作原理零件信息的描述创成式CAPP系统的工艺决策逻辑创成式CAPP系统的逆向编程原理创成式CAPP系统的工序设计创成式CAPP系统的实例目的：使学生了解开发创成式CAPP系统意义，掌握创成式CAPP系统的开发方法和特点教学过程及方法1.首先分析派生式CAPP系统局限性和存在的问题；再分析开发创成式CAPP系统的必要性和意义引出创成式CAPP的概念和原理分析开发创成式CAPP的几个难点问题所在：零件信息的描述、建立工艺决策逻辑、工艺设计过程难以用数学模型描述的问题通过实例详细讲述上述问题的涉及到的方法零件信息的描述:柔性编码法、型面描述法、体元素描述法和特征描法、从CAD数据库中直接获得零件信息等方法工艺决策逻辑形式：决策表、决策树逆向编程原理和工序设计

周次课次：13学时：1教学内容和目的第七章计算机辅助工艺规程设计第四节CAPP专家系统构成零件信息的描述CAPP与CAD信息共享知识库建造专家推理机控制策略目的：使学生了解开发CAPP专家系统意义，掌握CAPP专家系统的开发方法和特点教学过程及方法1.首先分析工艺设计的特点，和引入人工智能中专家系统技术的必要性；引入专家系统的概念介绍专家系统的工作原理，各部分的功能，并与传统程序的工作过程比较，强调专家系统中知识库和推理机的相互独立性介绍开发CAPP专家系统涉及的方法零件信息的描述、工艺知识库的建立（例如加工方选择、工艺路线的确定、毛坯的选择知识库的建立）、推理机的控制策略（正向推理、反向推理方法）介绍CAPP专家系统的工作过程

周次课次：14学时：2教学内容和目的第八章计算机辅助数控程序的编制第一节数控编程基本概念数控编程的内容数控编程的步骤数控编程的方法目的：使学生掌握数控编程内容和步骤和方法教学过程及方法1．分析CAM技术包含的主要内容，引出NC技术在CAD/CAM技术中的重要性2．首先分析数控加工的特点，分析数控机床的工作过程；3．讲解数控编程内容和步骤：包括：工艺方案分析、工序详细设计运动轨迹的坐标计算、加工程序单的编写4．讲解数控程序的编制方法：手工编程、自动编程等5．举例说明编程的过程6．通过上述分析指出手工编程的不足之处

周次课次：15学时：2一、教学内容和目的第八章计算机辅助数控程序的编制第二节基于CAD数据库的数控程序的编制零件几何信息提取刀具几何定义加工序列和加工工艺的用户定义加工路径定义后，由N/C程序定义加工路径的坐标值刀具路径定义后，校验几何由编译的刀具路径产生刀具位置数据目的：使学生掌握数控程序编制的步骤二教学过程及方法1．介绍零件几何信息提取的方法2．介绍刀具几何的定义3．对刀具路径进行用户定义4．确定加工路径的坐标值5．介绍零件几何的校验6．介绍刀具位置数据生成

周次课次：16学时：2一、教学内容和目的第八章计算机辅助数控程序的编制第三节刀具路径生成粗加工刀具路径生成精加工刀具路径生成第四节利用Pro/E软件生成刀具路径Pro/E软件数控的界面、步骤利用实例说明Pro/E软件生成刀具路径的过程目的：使学生掌握用刀具路径生成方法以及利用Pro/E软件生成刀具路径的方法。二、教学过程及方法分析和介绍粗加工刀具路径生成方法分析和介绍精加工刀具路径生成方法3．结合PRO/E软件介绍粗加工及精加工刀具路径生成方法

周次课次：17学时：2一、教学内容和目的第九章CAD/CAM集成与计算机集成制造第一节CAD/CAM