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第一章 CAD/CAM概论 本章主要介绍CAD/CAM的概念、CAD/CAM的发展回顾、CAD/CAM技术的应用状况及其发展方向 1.1 CAD/CAM的基本概念 CAD/CAM是计算机辅助设计和计算机辅助制造的缩写，主要包括CAD、CAPP、CAE、CAT和CAM等。 计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD )：工程技术人员以计算机为辅助工具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、工装设计、工程分析等内容。 计算机辅助工艺规程设计(Computer Aided Process Planning, CAPP)：工艺人员借助计算机，根据产品制造工艺要求，交互或自动地确定产品加工方法和方案，如加工方法选择、工艺路线确定、工序设计等内容。 计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)：制造工程技术人员借助计算机完成从生产准备到产品制造的的各个过程，如计算机辅助数控加工编程、制造过程控制、质量检测与分析等内容。 产品制造过程分为：市场需求 产品设计（CAD） 工艺设计（CAPP） 制造（CAM） 产品（图1.1） 因此，从产品的制造过程上理解：CAD/CAM系统是以计算机硬件、软件为支撑，通过各子系统模块实现对产品的设计、计算、分析、绘图、工艺规程设计、NC加工仿真、生产规划、加工制造、管理及质量控制等方面的任务。 二、CAD/CAM的基本功能： 图形图像处理 产品与过程建模 信息存储与管理 工程计算分析与优化 工程信息传输与交换 模拟与仿真 人机交互 信息输入 信息输出 CAD/CAM的具体功能（图1-3） 1.2 CAD/CAM技术的发展回顾 1962年美国MIT的I. E. Sutherland发表题为：《SKETCHPAD － 人机对话系统》的文章，被国际上公认为是计算机图形学领域的第一篇具有重要价值的文章。 一、CAD技术的发展 CAD技术的发展经历四个阶段： 1、形成期：50年代MIT使用CRT研制成功图形显示器 2、发展期：50年代后期出现的光笔开始了交互式CAD 3、成熟期：1978年诞生了实体造型软件 4、集成期：出现了集成CAD/CAM系统 CAD技术的发展 2D CAD=3D CAD =Wire frame Modeling =Surface Modeling =Solid Modeling =Parametric Modeling =Feature Modeling =Hybrid Modeling CAD技术最初只是计算和绘图，逐步发展到产品三维造型，但从制造意义上讲，需要在数控机床上直接加工控制，以保证设计精确的吻合。 单元技术的发展和应用阶段 60－70年代大规模集成电路技术的发展使计算机应用进入实用阶段； 计算机图形学的发展，出现了三维线框造型、曲面造型和70年代末的实体造型技术； 应用方面主要是计算机绘图、有限元分析和数控编程等单元技术； 应用特点是图形交换能力差、数据结构不统一。 集成化应用阶段 超级微型计算机的出现及32位图形工作站的发展； 几何造型技术日趋成熟，成为CAD/CAM软件的核心功能模块； 图形交换接口的定义； 基于图形工作站的网络系统； 计算机数控CNC技术的发展。 二、CAPP技术的发展 1、1969年挪威工业公司研制成功首个CAPP系统（Autopros），属于派生型CAPP，派生型CAPP采用成组技术，零件分类归并成组，按组制定各自工艺，然后成组 2、创成式CAPP系统：不存储典型零件工艺，采用算法，生成加工工艺 3、我国在70’末期开始研究CAPP系统 三、CAM技术的发展 1、1952年研制成功首台数控(Numerical Control, NC)机床 2、1955年研制成功自动编程工具（APT）语言，实现了编程的自动化 3、1958年研制成功自动换刀镗铣加工中心 4、1962年研制成功直接数控机床(Direct Numerical Control, DNC) 5、70年代初研制成功柔性制造系统(Flexible Manufacturing System , FMS) 广义CAM ： 广义CAM包含了整个生产自动化过程、计算机辅助设计制造编程、物料处理与控制、作业计划和生产监控等。 狭义CAM： 而狭义CAM仅指应用CAM技术进行数控程序的生成、数控代码经通讯接口传输到数控机床，进行数控加工。 CAM技术的发展 NC =APT =CNC =DNC =CAM CAM技术的发展最初是手工编程，后来发展到APT语言编程（Automatic Programming To