cadcaecam原理第一章西安交大.ppt

Fundamental and Application of CAD/CAE/CAM;Course outline;Course outline;Course requirement ;Grading components;Assignments and Exam policy;Assignments and Exam policy;How to submit your homework/projects ;第一章 CAD技术及发展简介;1.1 Definition of CAD;Definition of CAD;Definition of CAD;Definition of Design;Q1：设计的定义;Q2：CAD的定义;1.2 CAD（CAE/CAM）基本功能;实例;1.3 CAD 系统组成;1.4 CAD 的主要目标; CAD/CAM技术经历了形成、发展、提高和集成阶段。 形成期（20世纪50年代~60年代） （1）技术准备 20世纪50年代，数控机床研制成功； 麻省理工学院用计算机制作数控纸带，实现了NC编程的自动化； CAD最初概念：设想计算机辅助的过程是通过自动运行的各个程序实现的，是解决不同复杂程度的生产计划问题的各个过程，从设计、分析到计算都是在人与计算机之间交互进行的。 ; 20世纪60年代初，MIT研究生I. E. Sutherland发表了《人机对话图形通信系统》论文，研制了SKETCHPAD系统，首次提出计算机图形学、交互技术及基于分层数据结构的图形符号存储技术等思想。 20世纪60年代初，出现了许多商品化的CAD设备及系统。IBM公司推出用于大型机设计与制造的CAD/CAM系统，该系统具有绘图、数控编程及强度分析等功能；通用汽车（GM）公司研制了用于汽车设计的DAC-1系统；洛克希德飞机公司开发了CADAM系统。 1962年，第一台工业机器人研制成功，实现了物料搬运的自动化。 1966年，出现了用大型通用计算机直接控制多台数控机床的DNC系统。;（2）单元技术的出现 计算机辅助设计(CAD) 20世纪60年代初期，主要是交互式绘图和三维线框建模。线框模型无法表达几何数据间的拓扑信息和表面信息，无法实现 (CAE)和 (CAM)。 计算机辅助制造(CAM) 20世纪50年代初期，主要侧重于数控加工自动编程。 计算机辅助工艺规划(CAPP ) 20世纪50年代中期，其主要功能是产品加工工艺规划制定。 计算机辅助工程分析(CAE ) 20世纪80年代，其主要功能是指产品几何形状的模型化和工程分析与仿真。;发展期(20世纪60年代中期~70年代中期) 以小型机、超小型机为主机的CAD系统； 针对某个特定问题的CAD成套系统； 面向中小企业的CAD/CAM商品化系统； 1967年，英国莫林公司——CNC自动化制造系统； 20世纪70年代初，美国辛辛那提公司——柔性制造系统(Flexible Manufacturing System，FMS)。;提高期（20世纪80年代~90年代） CAD/CAM技术在中小企业得到推广； 应用领域：由产品设计发展到工程设计； 计算机辅助工艺规程设计(CAPP)； 计算机辅助工装设计； 计算机辅助质量控制(CAQ) ； 研制高效益、高柔性的智能化制造系统。;集成期（20世纪 90年代后）;发展趋势（20世纪90年代后）;Primary object of CAD;CAD in Mechanical Engineering;1.6 CAD/CAM的基本概念;CAD;一、产品设计的分类;根据各设计任务所占的比重不同，又可将设计划为： (1)新设计 是一种从无到有的开放性设计。通常从概念设计、功能设计开始，或者重新排列现有的、新的零部件以达到设计目的。新设计通常需要创造性思维。 (2)适应性设计 保持总体布局不变，通过修改个别零部件的功能或形状以适应质和量方面的附加要求。 (3)参数化设计 功能、布局、零件的几何拓扑关系均保持不变，仅改变零件的尺寸参数，以产生系列化的设计结果。;二、为什么需要CAD/CAE;加工制造过程 在机械制造行业，50件以下的小批量生产约占75%。据统计，一个零件在车间的平均停留时间中，只有5%的时间在机床上，而这5%的时间中，又只有30%的时间用于切削加工。绝大部分时间都消耗在工件的装卸、调整、测量及等待切削上。要改进这一状况，必须借助计算机对产品的加工制造过程进行控制。（CAM ）; CAD/CAM技术：不是传统设计、制造流程和方法的简单映像，也不是局限于在个别步骤或环节中部分地使用计算机作为工具，而是将计算机科学与工程领域的专业技术以及人的智慧和经验以现代的科学方法为指