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第1次课
课程名称 技术 学期：2012-2013-1 编写时间：2012年08月
机械设计制造及其机械CAD/CAM年级 专业技术职务 2010 专业、层次 自动化，本科 教师 学时 第一章 概述 48 授课题目（章、节） 基本教材 教材：机械CAD/CDM技术，王隆太，机械工业出版社 参考书：CAD/CAM技术，宁汝新，机械工业出版社； 参考书目 CAD/CAM技术，葛友华，机械工业出版社 教学目的与要求 1. 掌握 CAD/CAM技术基本概念 2. 了解CAD/CAM系统的功能和作业过程 3. 了解 CAD/CAM技术的硬件和软件 教学内容与时间安排、教学方法 序号 1 2 3 4 5 内容 CAD/CAM技术基本概念 CAD/CAM系统的功能 作业过程 了解 CAD/CAM技术的硬件 CAD/CAM技术的软件 大约时间（分钟） 20 15 15 30 20 教学重点、难点 1. CAD/CAM技术基本概念 2. CAD/CAM系统的功能和作业过程 授课方法及手段 采用多媒体课件的方式逐步讲解
西 南 林 业 大 学 教 案
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基本内容（讲稿） 1.1 CAD/CAM技术基本概念 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术是随着计算机和数字化信息技术发展而形成的新技术，具有知识密集、学科交叉、综合性强等特点，是目前世界科技领域的前沿课题，被美国工程科学院评为当代做出最杰出贡献的十大工程技术之一。 CAD/CAM技术广泛应用于机械、电子、航空、航天、汽车、船舶、纺织、轻工及建筑等各个领域，是数字化、信息化制造技术的基础，其应用水平已成为衡量一个国家技术发展水平及工业现代化的重要标志。 CAD/CAM技术的推广应用不仅为制造业带来了巨大的社会效益和经济效益，而且已逐渐从一门新兴技术发展成为规模庞大的高新技术产业。 CAD/CAM技术的应用人才需求正不断增加，学习和掌握CAD/CAM的原理、方法与技术，适应形势的发展和社会的需要是现代技术人员的基本要求。 CAD/CAM技术是以计算机、外围设备及其系统软件为基础，综合计算机科学与工程、计算机几何、机械设计、机械加工工艺、人机工程、控制理论、电子技术等学科知识，以工程应用为对象，实现包括二维绘图设计、三维几何造型设计、工程计算分析与优化设计、数控加工编程、仿真模拟、信息存贮与管理等相关功能。 ? 广义的CAD/CAM技术指利用计算机辅助技术进行产品设计与制造的整个过程，及与之直接和间接相关的活动,包括产品设计、工艺准备、生产作业计划，物料作业计划的运行控制，生产控制，质量控制，工程数据管理等 ? 狭义的CAD/CAM技术指利用CAD/CAM系统进行产品的造型、计算分析和数控程序的编制（包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹的仿真及NC代码的生成等） ? 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。 备注 ? 计算机辅助设计 （Computer Aided Design，CAD) ? 指工程技术人员以计算机为工具完成产品设计，达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本这一过程的各项工作，包括设计、工程分析、仿真、绘图、编撰技术文档 ? 2 CAPP技术 CAPP含义： CAPP—Computer Aided Process Planning 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。 ? 工艺人员借助计算机，根据产品设计结果和产品制造工艺要求，交互或自动地确定产品加工方法和方案的设计，包括毛坯选择、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定 ? 3、CAM技术 ? 计算机辅助制造 （Computer Aided Manufacturing，CAM) 计算机辅助制造有广义和狭义两种定义: ? 广义CAM 指借助计算机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（CAPP)、工装设计、计算机辅助数控加工编程、生产作业计划、制造过程控制、质量检测与分析… 狭义CAM 通常指NC程序编制，包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、后置处理及NC代码生成… ? 4、CAD/CAM集成技术 ? CAD/CAM集成实质：在CAD、CAPP、CAM各模块之间形成相互信息的自动传递和转化 ? 集成化的 CAD/CAM系统借助公共的工程数据库、网络通信技术以及标准化格式的中性文件接口把分散的CAD/CAM 高效 集成，实现软、硬件资源共享，保证系统内信息的畅通。 ? 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。 第二节 CAD/CAM系统的功能和作业过程 ? 一、主要功能 ? 1、产品几何建模：是系统的核心功能，目前市面上的CAD/CAM系统，一般都具有完善的实体造型、曲面造型和参数化特征造型功能，可以满足不同产品形状和复杂曲面造型的建模要求； ? 2、产品模型的工程分析处理 ? 1）运动学、动力学分析。对产品中运动机构的位移、速度和加速度以及受力状况进行分析，并形象直观地进行运动仿真，可全面了解所设计机构的工作性能和运动规律，发现问题及时修改设计对象 ? 2）有限元分析。根据产品结构特征，自动生成有限元网格，对产品进行应力、应变结构分析，进行振动模态、温度场、电磁场分析，将分析结果自动生成应力、应变力分布图、温度场分布图、电磁场分布图等图形和文件，使用户方便、直观地看到分析结果。 ? 3）优化设计。包括产品总体方案优化、产品零件结构优化、工艺参数优化等，以保证所设计产品体积最小、重量最轻、设计寿命最为合理。 ? 3、工程图绘制 ? 从三维实体集合模型直接转换成二维工程图的功能，经过简单编辑，能够生成满足实际生产需要、符合国家标准的机械工程图。 ? 4、辅助制定工艺规程 ? CAPP是CAD与CAM的桥梁，是设计与加工的中间环节。加工工艺规划的目的是为产品的加工制造提供指导性的文件。 ? 5、NC自动编程 ? 根据CAD建立的集合模型，以及所制定的工艺规程，选择需要的刀具和工艺参数，确定走刀方式，自动生成刀具轨迹，经过后置处理，生成特定数控机床的加工程序，目前具备3-5轴联动的数控编程能力。 ? 6、加工过程仿真模拟 ? 在产品实际生产加工之前，利用计算机工具，建立虚拟加工制造设备或制造系统，进行产品的虚拟加工，用以检查数控指令代码的正确性，可能存在的几何干涉和物理碰撞现象，降低制造成本，缩短产品研制周期。 ? 7、工程数据管理 ? 以工程数据库管理系统为工具，实现CAD/CAM作业过程的数据管理。 ? 1、创意与构思 ? 目前，主要有人工来完成，但是可以断言，最终这部分工作将由计算机专家系统和人工智能系统辅助完成或自动完成。 ? 2、计算机辅助设计与分析 ? 在方案设计的基础上，借助计算机，完成零件造型和装配设计，细节设计，最终在计算机内建立几何模型，进过工程分析和优化后，输出工程图样和设计文档。 ? 3、快速原型制造 ? 应用数字化制造原理，以非切削加工方法，用非金属材料，直接根据CAD设计结果，快速而廉价地生成与所设计产品形状和尺寸一致的产品原型，以供设计者进行分析和评价，借此发现设计中存在的缺陷和不足，可以进行多个设计方案的比较。 ? 4、计算机辅助工艺规划 ? 从数据库中提取所设计的产品模型，对产品进行工艺规程设计，生成工艺文档； ? 5、计算机辅助编程 ? 现代产品加工制造采用大量数控设备，需要编写各个设备的数控程序来驱动机床；