第1章机械CADCAM技术概述

1、CAD/CAM技术适用于机械设计制造及其自动化专业CAD/CAM技技术术交交通通学学院院第第01章章 机械机械CAD/CAM技术概述技术概述第第02章章 CAD/CAM的支撑技术的支撑技术 第第03章章 设计数据的处理技术设计数据的处理技术 第第04章章 计算机图形处理技术计算机图形处理技术 第第05章章 机械机械CAD/CAM建模技术建模技术 第第06章章 计算机辅助工艺过程设计计算机辅助工艺过程设计 第第07章章 数控加工编程数控加工编程 教教 学学 内内 容容CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 本课程是一门专业课。本课程是一门专业课。 本课程的任务主要是讨论本课程的任务主要是讨论CA

2、D/CAM的基础的基础技术、关键技术和应用技术，如技术、关键技术和应用技术，如CAD/CAM系统系统的软硬件支撑环境和支撑技术、数据处理技术、的软硬件支撑环境和支撑技术、数据处理技术、图形处理技术、建模技术、计算机辅助工艺过程图形处理技术、建模技术、计算机辅助工艺过程设计、数控加工编程、设计、数控加工编程、CAD/CAM集成技术等。集成技术等。使学生能从发展的观点、集成化、智能化的角度使学生能从发展的观点、集成化、智能化的角度来学习和研究来学习和研究CAD/CAM技术，并为以后的学习技术，并为以后的学习奠定良好的基础。奠定良好的基础。 一、课程性质、任务一、课程性质、任务 CAD/CAM技技术

3、术交交通通学学院院特点特点: 1.知识密集，学科交叉，综合性强；知识密集，学科交叉，综合性强； 2.高效率，高效益的高新技术；高效率，高效益的高新技术； 3.当前世界科技领域的前沿技术。当前世界科技领域的前沿技术。二、课程特点二、课程特点 份量份量: 该项技术的发展与应用，是衡量一国家科该项技术的发展与应用，是衡量一国家科技现代化与工业现代化水平的重要标志之一。技现代化与工业现代化水平的重要标志之一。评价评价: 当代最杰出贡献十大工程技术之一当代最杰出贡献十大工程技术之一-美美国工程科学院。国工程科学院。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院世界上第一台电子计算机世界上第一台电子计算机（ENI

4、AC-埃尼阿克）埃尼阿克）第一台电子计算机诞生在第二次世界大战期间，美国第一台电子计算机诞生在第二次世界大战期间，美国军方为了解决计算大量军用数据的难题，开始研制世军方为了解决计算大量军用数据的难题，开始研制世界上第一台电子计算机。界上第一台电子计算机。第一台电子计算机在第一台电子计算机在1946年年2 月月14日日问世。问世。它由它由17468个电子管、个电子管、6万个电阻器、万个电阻器、1万个电容万个电容器和器和6千个开关组成，重千个开关组成，重达达30吨，占地吨，占地160平方平方米，耗电米，耗电174千瓦小时，千瓦小时，耗资耗资48万美元。这台计万美元。这台计算机每秒只能运行算机每秒只

5、能运行5千次千次加法运算加法运算。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院CAD/CAM技技术术交交通通学学院院ENIAC每次一开机，整个费城西区的电灯都每次一开机，整个费城西区的电灯都为之黯然失色。另外，真空管的损耗率相当为之黯然失色。另外，真空管的损耗率相当高，高，几乎每几乎每15分钟就可能烧掉一支电子管，分钟就可能烧掉一支电子管，操作人员须花操作人员须花15分钟以上的时间才能找出坏分钟以上的时间才能找出坏掉的管子。掉的管子。然而，然而，“埃尼阿克埃尼阿克”的的计算速度计算速度却是手工计算的却是手工计算的20万倍、继电器计算机的万倍、继电器计算机的1000倍倍。美国军方从中尝到了甜头，因为。

6、美国军方从中尝到了甜头，因为它计算炮弹弹道只需要它计算炮弹弹道只需要3秒钟秒钟，而在此之前，而在此之前，则需要则需要200人手工计算两个月人手工计算两个月。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院2004年，德国研制的大型计算机每秒能年，德国研制的大型计算机每秒能进行进行90000亿次运算。亿次运算。 2011年，推出基于年，推出基于“龙芯四号龙芯四号”处理器的处理器的千万亿次高性能服务器千万亿次高性能服务器“曙光曙光6000”。2014年年开始研发“曙光曙光7000” ，“十亿亿次”超级计算机。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院曙光曙光4000A超级计算机超级计算机我校物理与光电工程学院我

7、校物理与光电工程学院曙光曙光4000A超级计算机建成于超级计算机建成于2004年，造年，造价价323万元。使用万元。使用64位位AMD Opteron处理处理器，总数为器，总数为128颗，共颗，共32个节点，总装机为个节点，总装机为3个服务器机柜。该机计算速度峰值为个服务器机柜。该机计算速度峰值为4608亿次亿次/秒。秒。 CAD/CAM技技术术交交通通学学院院第一章第一章 CAD/CAMCAD/CAM技术概述技术概述1.1 CAD/CAM1.1 CAD/CAM技术基本概念技术基本概念1.2 CAD/CAM1.2 CAD/CAM系统的功能和作业过程系统的功能和作业过程1.3 CAD/CAM1.

8、3 CAD/CAM技术的硬件和软件技术的硬件和软件1.4 CAD/CAM1.4 CAD/CAM技术的发展和应用技术的发展和应用CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.1 CAD/CAM技术基本概念CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 1.1.1 CAD技术 以计算机为工具，通过人机交互，处以计算机为工具，通过人机交互，处理产品设计过程中的图形和数据信息，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辅助完成整个产品设计过程的一门综合技术。合技术。CAD含义：含义：（ CAD-Computer Aided Design）建模过程：建模过程：数字模型数字模型物理模型物理模型

9、CAD/CAM技技术术交交通通学学院院.1 CAD CAD技术技术CAD基本功能基本功能几何几何造型造型工程工程分析分析仿真仿真模拟模拟图形图形处理处理设计设计数据数据接口接口http:/ CAD技术CAD 系统组成CAD系统系统设计数据库设计数据库应用程序库应用程序库交互图形库交互图形库硬件硬件软件软件设计数据库设计数据库应用程序库应用程序库交互图形库交互图形库硬件硬件软件软件CAD系统系统CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.1.2 CAPP技术CAPP含义：CAPPCAPPComputer Aided Computer Aided Process PlanningPr

10、ocess Planning 计算机辅助工艺设计计算机辅助工艺设计是根据产是根据产品设计结果品设计结果, ,进行产品的加工进行产品的加工工艺过程工艺过程的设计，是一项重要的设计，是一项重要的生产准备工作。的生产准备工作。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.1.2 CAPP技术CAPP功能毛坯毛坯设计设计工艺工艺路线路线工序工序设计设计工时工时定额定额工装工装设计设计余量余量分配分配切削切削用量用量机床刀机床刀具选用具选用工序图工序图绘制绘制毛坯毛坯设计设计工艺工艺路线路线工序工序设计设计工时工时定额定额CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.1.2 CAPP技术CAPP组成组成 人机交

11、互模块人机交互模块零件信息零件信息描述获取描述获取工艺工序工艺工序决策决策工艺文件工艺文件生成与管理生成与管理零件零件对象对象零件零件信息库信息库数据库数据库知识库知识库工艺工艺文件库文件库CAD/CAM技技术术交交通通学学院院装配工艺装配工艺过程过程1）工艺过程）工艺过程工艺过程工艺过程机械加工机械加工工艺过程工艺过程在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。如毛坯的制造、机械加工、程，称为工艺过程。如毛坯的制造、机械加工、热处理热处理、装配等均为工艺过程。

12、、装配等均为工艺过程。若用机械加工的方法直接改变生产若用机械加工的方法直接改变生产对象的形状、尺寸和表面质量，使对象的形状、尺寸和表面质量，使之成为合格零件的工艺过程，称为之成为合格零件的工艺过程，称为机械加工工艺过程。机械加工工艺过程。将加工好的零件装配成机器将加工好的零件装配成机器使之达到所要求的装配精度使之达到所要求的装配精度并获得预定技术性能的工艺并获得预定技术性能的工艺过程，称为装配工艺过程。过程，称为装配工艺过程。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院2）工序）工序一个或一组工人，在一个工作地或一台机床一个或一组工人，在一个工作地或一台机床上对一个或同时对几个工件连续完成的那一上对

13、一个或同时对几个工件连续完成的那一部分部分工艺过程工艺过程称为称为工序工序。划分工序的依据是。划分工序的依据是工作地点是否变化和工作过程是否连续工作地点是否变化和工作过程是否连续。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院在第一种情形下，加工只包括在第一种情形下，加工只包括一个工序一个工序；而；而在第二种情形下，由于加工过程的连续性中在第二种情形下，由于加工过程的连续性中断，虽然加工是在同一台机床上进行的，但断，虽然加工是在同一台机床上进行的，但却成为却成为两个工序两个工序。如在车床上加工一批轴，既可以对每一根轴连如在车床上加工一批轴，既可以对每一根轴连续地进行粗加工和精加工，也可以续地进行粗加工

14、和精加工，也可以先对整批轴先对整批轴进行粗加工，然后再依次对它们进行精加工进行粗加工，然后再依次对它们进行精加工。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院3）工步）工步是指加工表面（或装配时的连接表面）和加是指加工表面（或装配时的连接表面）和加工（或装配）工具不变的情况下所连续完成工（或装配）工具不变的情况下所连续完成的那一部分的那一部分工序工序。一个工序可以包括几个工。一个工序可以包括几个工步，也可以只有一个工步。步，也可以只有一个工步。圆盘零件成批机械加工工艺过程圆盘零件成批机械加工工艺过程 CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.1.3 CAM技术CAMCAM含义：含义： CAM- Co

15、mputer Aided ManufacturingCAM- Computer Aided Manufacturing广义广义CAMCAM：利用计算机完成从毛坯到产品制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，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、物流控包括工艺准备、生产作业计划、物流控制、质量保证等。制、质量保证等。狭义狭义CAMCAM：数控加工程序编制。：数控加工程序编制。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院.4 CAD/CAM CAD/CAM集成技术集成技术CAD/CAM集成技术：集成技术：利用利用数据库数据库技术、技术、

16、网网络络技术、技术、数据交换数据交换和和接口接口技术，实现技术，实现3C3C各各模块之间模块之间信息自动信息自动传传递递、转换转换和和共享共享的相的相关技术。关技术。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院19631963年年，美美MITMIT学者学者年仅年仅2424岁的岁的I.E.I.E.SutherlandSutherland博士博士发表发表”人机对话图形通信系统人机对话图形通信系统”，研制人研制人机交互二维机交互二维SKETCHPADSKETCHPAD系统系统。特点特点：操作光笔键操作光笔键盘盘, ,显示图形显示图形CADCAD诞生诞生。随后出现的商品化系统随后出现的商品化系统如如美美IB

17、MIBM公司公司的的CAD/CAMCAD/CAM系统系统-大型机为基础大型机为基础、通用汽车公司通用汽车公司的的DAC-1DAC-1系统系统-汽车设计汽车设计、洛克洛克希德公司希德公司的的CADAMCADAM系统系统相继问世。相继问世。（1 1）起源）起源第一台头盔式显示器第一台头盔式显示器 CAD/CAM技技术术交交通通学学院院CADCAPPCAM工程工程图样图样工艺工艺文档文档NC代码代码（2）非）非集成集成3C3C系统输入输出信息流系统输入输出信息流CAD/CAM技技术术交交通通学学院院CADCAPPCAM中间数据接口中间数据接口STEP IGES1.1.4 CAD/CAM1.1.4 C

18、AD/CAM集成技术集成技术CAD/CAM软件CAD/CAM软件接口标准IGESSTEP内核ACIS内核Parasolid专用数据接口专用数据接口标准数据接口标准数据接口CAD/CAM技技术术交交通通学学院院把企业内所有的分散系统集成。这一设想不把企业内所有的分散系统集成。这一设想不仅包括生产信息，也包括生产管理过程所需仅包括生产信息，也包括生产管理过程所需全部信息，从而构成一个算机集成的制造系全部信息，从而构成一个算机集成的制造系统。统。（3）CIMS Computer Integrated Manufacturing SystemCAD/CAM技技术术交交通通学学院院信息集成信息集成过程集

19、成过程集成功能集成功能集成CAD/CAM系统集成系统集成信息集成信息集成1.1.4 CAD/CAM1.1.4 CAD/CAM集成技术集成技术集成集成CAD/CAM技技术术交交通通学学院院CAD/CAPP/CAM集成信息流集成信息流CADCAPPCAM概念设计概念设计几何造型几何造型工程分析工程分析图形处理图形处理毛坯设计毛坯设计工艺准备工艺准备工序设计工序设计工时定额工时定额工艺准备工艺准备作业计划作业计划物流控制物流控制质量保证质量保证CADCAM1.1.4 CAD/CAM1.1.4 CAD/CAM集成技术集成技术CAD/CAM技技术术交交通通学学院院程CAD/CAM技技术术交交通通学学院院

20、1.1.4 CAD/CAM集成技术CAD/CAM系统总体结构系统总体结构CAD/CAM技技术术交交通通学学院院CAD/CAM技技术术交交通通学学院院CAD/CAM技技术术交交通通学学院院从生产的观点来看，产品是从从生产的观点来看，产品是从需求分析需求分析开始，开始，经过经过设计过程设计过程、制造过程制造过程最后变成可供用户使最后变成可供用户使用的成品，这一总过程也称为用的成品，这一总过程也称为产品生产过程产品生产过程。产品生产过程产品生产过程CAD/CAM技技术术交交通通学学院院产品生命周期是指一个产品从产品生命周期是指一个产品从诞生诞生进入市场，进入市场，直至直至衰亡衰亡，最终，最终退出退出

21、市场所延续的时间。市场所延续的时间。产品生命周期产品生命周期CAD/CAM技技术术交交通通学学院院对产品从对产品从创建到使用创建到使用，到，到最终报废最终报废等全生命周等全生命周期的期的产品数据信息产品数据信息进行进行管理管理的理念。的理念。 产品生命周期管理产品生命周期管理 PLMproduct lifecycle managementCAD/CAM技技术术交交通通学学院院CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 快速原型技术的具体工艺不下快速原型技术的具体工艺不下3030余种，根余种，根据采用材料及对材料处理方式的区别，可据采用材料及对材料处理方式的区别，可归纳为归纳为5 5类方法。类方法。

22、快速原型技术快速原型技术CAD/CAM技技术术交交通通学学院院切片处理CAD模型模型第一层切片轮廓第一层切片轮廓第第20层切片轮廓层切片轮廓第第90层切片轮廓层切片轮廓CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 选择性层片粘接采用激光或刀具对选择性层片粘接采用激光或刀具对箔材箔材进行切割。首先进行切割。首先切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线，而后将不属于原切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线，而后将不属于原型的材料切割成网格状。通过升降平台的移动和箔材的型的材料切割成网格状。通过升降平台的移动和箔材的送给可以切割出新的层片并将其与先前的层片粘接在一送给可以切割出新的层片并将其与先前的层片粘接在一起，这样

23、层层迭加后得到下一个块状物，最后将不属于起，这样层层迭加后得到下一个块状物，最后将不属于原型的材料小块剥除，就获得所需的三维实体。层片添原型的材料小块剥除，就获得所需的三维实体。层片添加的典型工艺是分层实体制造，如图所示。加的典型工艺是分层实体制造，如图所示。快速原型技术快速原型技术选择性层片粘接选择性层片粘接（ LOM ）CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 将激光聚集到液态光固化材料（如将激光聚集到液态光固化材料（如光固化树脂光固化树脂）表面，令其有规律地固化，由点到线到面，完表面，令其有规律地固化，由点到线到面，完成一个层面的建造，而后升降移动一个层片厚成一个层面的建造，而后升降移动一

24、个层片厚度的距离，重新覆盖一层液态材料，再建造一度的距离，重新覆盖一层液态材料，再建造一个层面，由此层层迭加成为一个三维实体。该个层面，由此层层迭加成为一个三维实体。该方法的典型实现工艺有立体光刻方法的典型实现工艺有立体光刻，如图所示，如图所示，实体磨固化，激光光刻实体磨固化，激光光刻。快速原型技术快速原型技术选择性液体固化选择性液体固化（SLA）CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 对于由粉末铺成的有好密实度和平整度的层面，有选择对于由粉末铺成的有好密实度和平整度的层面，有选择地直接或间接将粉末熔化或粘接，形成一个层面，铺粉地直接或间接将粉末熔化或粘接，形成一个层面，铺粉压实，再熔结或粘接

25、成另一个层面并与原层面熔结或粘压实，再熔结或粘接成另一个层面并与原层面熔结或粘接，如此层层叠加为一个三维实体。所谓直接熔结是将接，如此层层叠加为一个三维实体。所谓直接熔结是将粉末直接熔化而连接；间接熔结是指仅熔化粉末表面的粉末直接熔化而连接；间接熔结是指仅熔化粉末表面的粘结涂层，以达到互相粘结的目的。粘接则是指将粉末粘结涂层，以达到互相粘结的目的。粘接则是指将粉末采用粘接剂粘接。其典型工艺有选择性激光烧结采用粘接剂粘接。其典型工艺有选择性激光烧结，如图如图所示和三维印刷等。无木模铸型工艺也属于这类方法。所示和三维印刷等。无木模铸型工艺也属于这类方法。快速原型技术快速原型技术选择性粉末熔结选择性

26、粉末熔结/粘接（粘接（SLS ）CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 指将热熔性材料（指将热熔性材料（ABS、尼龙、尼龙或蜡）或蜡）通过加热器熔化，挤压喷出并堆积一通过加热器熔化，挤压喷出并堆积一个层面，然后将第二个层面用同样的个层面，然后将第二个层面用同样的方法建造出来，并与前一个层面熔结方法建造出来，并与前一个层面熔结在一起，如些层层堆积而获得一个三在一起，如些层层堆积而获得一个三维实体。采用熔融挤压成形的典型工维实体。采用熔融挤压成形的典型工艺为熔融沉积成型，如图所示。艺为熔融沉积成型，如图所示。快速原型技术快速原型技术挤压成形挤压成形（ FDM ）CAD/CAM技技术术交交通通学学院

27、院 指将固体材料熔融，采用喷墨打印原理指将固体材料熔融，采用喷墨打印原理（汽泡法和晶体振荡法）将其有序地喷出，（汽泡法和晶体振荡法）将其有序地喷出，一个层面又一个层面地堆积建造而形成一一个层面又一个层面地堆积建造而形成一个三维实体，如图所示。个三维实体，如图所示。快速原型技术快速原型技术喷墨印刷喷墨印刷（ 3D Printer ）CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 一家名为Carbon3D的新公司展示了一种全新的革命性3D打印技术，该技术比当下市场上任意一种3D打印技术都要快25100倍。快速原型技术快速原型技术CLIP技术（连续光敏树脂技术（连续光敏树脂 ）连续液面制造（Continuo

28、us Liquid Interface Production，CLIP）技术，该技术利用光线和氧气的作用来固化光敏树脂。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 CLIP技术（连续光敏树脂技术（连续光敏树脂 ）连续液面制造（Continuous Liquid Interface Production，CLIP）技术，该技术利用光线和氧气的作用来固化光敏树脂。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院应应 用用CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.3 CAD/CAM系统硬件和软件CAD/CAM系统组成系统组成CAD/CAM系统硬件系统硬件CAD/CAM系统的软件系统的软件CAD/CAM技术的发展和

29、应用技术的发展和应用CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 1.3.1 CAD/CAM系统组成软件软件核心核心人人关键关键硬件硬件基础基础CAD/CAM系统组成系统组成人：人：有着不可替代有着不可替代主导主导作用作用硬件：硬件：是是基础基础，包括主，包括主机、计算机外部设备以及机、计算机外部设备以及网络通讯设备等网络通讯设备等软件：软件：是是核心核心，决定系，决定系统性能的优劣，包括操作统性能的优劣，包括操作系统、支撑软件、应用软系统、支撑软件、应用软件等；件等；CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 1.3.2 CAD/CAM系统硬件CAD/CAM系统硬件功能强大的图形处理功能强大的图形处理

30、功能大的外存储容量大的外存储容量方便的人机交互功能方便的人机交互功能良好的通信联网功能良好的通信联网功能CAD/CAM技技术术交交通通学学院院 1.3.2 CAD/CAM系统硬件存贮器存贮器计算机计算机主机主机输入装置输入装置生产装备生产装备输出装置输出装置计算机网络计算机网络CAD/CAM系统硬件组成CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.3.2 CAD/CAM系统硬件CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.3.2 CAD/CAM系统硬件小型计算机小型计算机 中型计算机中型计算机 工作站工作站曙光曙光5000CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.3.3 CAD/CAM系统的软件 应

31、件 用 软 支 件 撑 软系统软件CAD/CAM系统的软件组成CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.3.3 CAD/CAM系统的软件系统软件系统软件： 操作系统操作系统：计算机软件核心，有计算机软件核心，有CPUCPU管理、内存管理、内存 管理、管理、I/OI/O管理、文件管理等功能，常用管理、文件管理等功能，常用操操 作系统有作系统有DOSDOS、WindowsWindows、UnixUnix、OS/2OS/2等。等。 语言编译系统语言编译系统：如如 BasicBasic、C/C+C/C+、LISPLISP等编译等编译系统，是将高级语言转换为计算机机器语言。系统，是将高级语言转换为计算机

32、机器语言。 图形接口标准图形接口标准：如如 GKSGKS、PHIGSPHIGS、GL/OpenGLGL/OpenGL等等图形接口标准，独立于硬件设备和各种不同的图形接口标准，独立于硬件设备和各种不同的 计算机语言。计算机语言。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.3.3 CAD/CAM系统的软件支撑软件支撑软件： 交互绘图软件交互绘图软件：主要完成二维工程图样的绘制，：主要完成二维工程图样的绘制， 如如AutoCADAutoCAD、PICAD PICAD 高华高华CAD CAD 开目开目CADCAD等。等。 三维造型软件三维造型软件：如：如 MDTMDT、SolidworksSolidwo

33、rks、SolidedgeSolidedge等。等。 数控编程软件数控编程软件：如：如 MasterCAMMasterCAM、SurfCAMSurfCAM等。等。 工程分析软件工程分析软件：如：如 SAPSAP、ADINAADINA、NASTRANNASTRAN、ANSYSANSYS等。等。 综合集成支撑软件综合集成支撑软件：如：如 UGUG、Creo 、 CATIACATIA等等, ,具有具有 CADCAD、CAECAE、CAMCAM等综合功能。等综合功能。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院常用的计算机绘图软件常用的计算机绘图软件（1）CATIA （2）UG（3）Creo （Pro/E）

34、（4）Cimatron （5）SolidWorks（6）Inventor （7）AutoCAD（8）CAXA（9） CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.3.3 CAD/CAM系统的软件应用软件应用软件： 在系统软件和支撑软件基础上，针对某一在系统软件和支撑软件基础上，针对某一具体应具体应用用开发的软件，如机床设计、夹具设计、汽车车身开发的软件，如机床设计、夹具设计、汽车车身设计等设计等CADCAD或或CAECAE软件系统。软件系统。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1.4 CAD/CAM技术的发展和应用技术的发展和应用1、CAD/CAM技术的发展技术的发展5050年代年代萌芽期萌芽期

35、：图形显示器：图形显示器(50),NC(50),NC机床机床(52),(52),绘图仪绘图仪(58)(58)6060年代年代成长期成长期: CAD(63),FMS(67),CADAM,GRAPHI: CAD(63),FMS(67),CADAM,GRAPHI等大型等大型 CAD/CAMCAD/CAM系统问世系统问世7070年代年代发展期发展期：CAD/CAMCAD/CAM软硬件系统商品化软硬件系统商品化8080年代年代普及期普及期：PCPC微机和工作站系统广泛使用微机和工作站系统广泛使用，从大型从大型 企业向中小企业扩展，从发达国家向发展中国家扩展企业向中小企业扩展，从发达国家向发展中国家扩展9

36、090年代年代集成期集成期：CAD/CAMCAD/CAM集成，集成，CIMSCIMS集成集成CAD/CAM技技术术交交通通学学院院1、CAD/CAM技术的发展技术的发展单元技术的发展和应用阶段单元技术的发展和应用阶段 6070年代年代 如图形软件、数控编程、如图形软件、数控编程、CADAM、CATIA、UNITGAPHICS、IDEAS等等 CAD/CAM系统；系统；ADAN、ANSYS、NASTRAN工程分析系统。工程分析系统。 阶段特征：各功能模块基本形成，数据结构尚不统一，不具备集成性阶段特征：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的集成阶段的集成阶段 20世

37、纪世纪80年代年代 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。市场。 阶段特征阶段特征: CAD/CAE/CAM集成性好，应用向三维、集成化发展集成性好，应用向三维、集成化发展。面向并行设计制造环境的面向并行设计制造环境的CAD/CAM阶段阶段 自自20世纪世纪90年代年代 由面向零件集成向面向产品并行设计发展，要求产品设计一次成功。由面向零件集成向面向产品并行设计发展，要求产品设计一次成功。 阶段特征：面向产品全生命周期建模、企业阶段特征：面向产品全生命周期建模、企业PDM、计算机网络、计算机网络、 协同工作

38、模式协同工作模式。CAD/CAM技技术术交交通通学学院院2、CAD/CAM目前研究热点目前研究热点 计算机辅助概念设计计算机辅助概念设计 需解决建模和推理两大技术难题需解决建模和推理两大技术难题。 计算机支持的协同设计计算机支持的协同设计 须解决须解决： 群体成员间实时、可靠、廉价的信息交换；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；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。群体成员冲突协调解决机制。 海量信息的存储、管理和检索技术海量信息的存储、管理和检索技术 智能智能CAD/CAM技术技术 CAD/CAM与虚拟现实技术的集

39、成与虚拟现实技术的集成 计算机安全计算机安全概念设计概念设计是由分析用户需求到生成概念产品是由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的、可组织的、有目标的设计的一系列有序的、可组织的、有目标的设计活动，它表现为一个活动，它表现为一个由粗到精、由模糊到清由粗到精、由模糊到清晰、由具体到抽象的不断进化的过程晰、由具体到抽象的不断进化的过程。 CAD/CAM技技术术交交通通学学院院波音波音777是采用数字化设是采用数字化设计与制造的典范，缩短研计与制造的典范，缩短研发周期发周期40%，减少返工，减少返工量量50%。波音波音上的各类部上的各类部件达到件达到万个。万个。CAD/CAM技技术术交交通通学学

40、院院（1）计算机集成制造（）计算机集成制造（CIMComputer Integrated Manufacturing）CIM是信息时代组织、管理企业生产的一种是信息时代组织、管理企业生产的一种哲理，是信息时代新型企业的一种生产模式。哲理，是信息时代新型企业的一种生产模式。按照这一哲理和技术构成的具体实现便是计按照这一哲理和技术构成的具体实现便是计算机集成制造系统算机集成制造系统(CIMSComputer Integrated Manufacturing Systems)。3、CAD/CAM技术的发展趋势技术的发展趋势 CAD/CAM技技术术交交通通学学院院3、CAD/CAM技术的发展趋势技术的

41、发展趋势 1987年，我国年，我国863计划计划CIMS主题专家组认主题专家组认为：为：“CIMS是未来工厂自动化的一种模式。是未来工厂自动化的一种模式。它把以往企业内相互分离的技术它把以往企业内相互分离的技术(如如CAD、CAM、FMC、MRPII等等)和人员，通过计算和人员，通过计算机有机地综合起来，使企业内部各种活动高机有机地综合起来，使企业内部各种活动高速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以提高企业对多变竞争环境的适应能力，使企提高企业对多变竞争环境的适应能力，使企业经济效益持续稳步地增长。业经济效益持续稳步地增长。”CAD/CAM技技术术交交通通

42、学学院院（2）并行工程（）并行工程（CEConcurrent Engineering）要求要求产品开发人员在设计的阶段就考虑产品产品开发人员在设计的阶段就考虑产品整个生命周期的所有需要整个生命周期的所有需要，包括质量、成本、，包括质量、成本、进度、用户要求等，以便最大限度地提高产进度、用户要求等，以便最大限度地提高产品开发效率及一次成功率。品开发效率及一次成功率。并行工程的关键是并行设计方法代替串行设并行工程的关键是并行设计方法代替串行设计方法。计方法。3、CAD/CAM技术的发展趋势技术的发展趋势 CAD/CAM技技术术交交通通学学院院（2）并行工程（）并行工程（CEConcurrent Engineering）CAD/CAM技技术术交交通通学学院院3、CAD/CAM技术的发展