机械CAD CAM技术(第2版)994.pptxVIP

; 1.1概述

1.1.1CAD/CAM的基本概念

计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)和计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing，CAM)是计算机技术在机械制造领域中应用的两个主要方面，是指在产品的设计和制造过程中利用计算机作为主要手段，代替人的手工劳动和部分脑力劳动，使产品的设计和制造实现自动化。由于CAD和CAM是紧密联系和互相影响的两个阶段，联系设计与制造两个环节的图纸可以实现信息化，CAD的输出结果常常作为CAM的输入信息。因此，在发展过程中CAD和CAM就很自然地结合起来，逐渐趋于集成化，构成统一的CAD/CAM系统，于是人们常把二者合称为CAD/CAM。;计算机辅助设计(CAD)主要是指：使用计算机来辅助一项设计的建立、修改、分析和优化，即整个设计工作先由设计人员构思，再利用计算机对有关产品的大量资料进行检索，根据性能要求及有关数据、公式进行计算、分析和优化设计之后，将产品设计图形显示出来。设计人员可以对设计方案或图形作必要的修改，直到获得满意的设计结果。

在没有采用CAD技术之前，设计工作由设计人员根据设计对象的要求(用户的要求或产品的开发设想)，参考各种有关资料(各种参数、数据及制造标准等)、计算公式，考虑所采用的加工方法及生产设备条件，类比相似产品的设计及自己的设计经验，构思并拟订产品的初步方案或结构草图，进行多次反复的计算分析、综合比较，选定在经济性、工艺;性和可靠性等方面较为合理完善的方案。根据这个初步设计绘制设计图纸并编制有关文件资料(穿插着必要的设计修改、验算等)。这种设计方式不可避免地存在着以下一些不足之处：

(1)人工完成的产品设计难以做到最佳(优化)设计，仅凭个人经验设计，故只能停留在靠类比和估算来代替设计计算的阶段上。

(2)设计人员花费大量的时间和精力，用于繁琐、重复的手工计算、绘图和编制表格，耗工费时，拖长了设计周期。

(3)设计的精确性和可靠性受到了很大限制，影响了设计质量。

(4)难以进行精确的计算，设计中安全系数值较大，增大了材料的消耗。;因此，这种传统的设计方??已越来越不能适应经济、技术和社会发展的需要。由于市场对产品不断提出各种各样的要求，产品的更新换代非常迅速，生产向着多品种、中小批量方向发展。只有适应这种日新月异的变化，努力追求T、C、Q、S、D，即以最短的交货期(Time)、最小的成本(Cost),向市场推出质量(Quality)最好的产品，同时为用户提供最好的服务(Service)并不断进行新产品的研发(Developing)，企业才能在国内外市场的激烈竞争中求得生存和发展。计算机辅助设计的应用，是实现这一目标必不可少的条件。一般来说，能解决某类问题的CAD系统应具备以下三个条件：;(1)有较完备的数据库。凡解决该类问题所需的各种数据、标准、经验曲线、表格等，都按照数据结构关系存入计算机存储器中，以便于检索调用或增删修改。

(2)有较完备的程序库，即将解决该类问题所必需的各种计算、设计、分析方法，包括通用方法和专用方法，都编制出相应的计算机程序，并汇集备用。

(3)具备人机会话功能的交互式图形系统，即能利用实时输入/输出装置，如键盘、鼠标、图形显示器、自动绘图仪器，实时输入设计人员的有关指令和数据，实时输出设计图样及数据。;一般认为，CAD系统应能完成的工作包括草图设计、零件设计、装配设计、复杂曲面设计、工程图样设计、工程分析、真实感及渲染、数据交换等。

一个较完善的CAD系统由数值计算与处理、交互绘图与图形输入输出、存储和管理设计制造信息的工程数据库等三大模块组成。近十年来，国际上推出的商用CAD系统种类繁多，功能近似或有一定差异。分析十几种通用的CAD系统，可归纳其主要功能如下：

(1)造型功能。造型包括实体造型(SolidModeling)和曲面造型(SurfaceModeling)。系统应具有定义和生成体素的能力，以及构造实体模型的能力。系统还应具有根据给定的离散数据和工程问题的边界条件来定义、生成、控制和处理过渡曲面与非矩形域曲面的拼合能力，提供曲面造型技术。;(2)二维与三维图形的相互转换。设计过程是一个反复修改、逐步逼近的过程。产品的总体设计需要三维图形，而结构设计主要用二维图形，二维与三维图形可进行相互转换，为设计绘图提供了极其有力的工具。

(3)参数化设计。具有参数化设计功能的CAD系统，能使产品三维(包括二维)模型参数化，设计人员在任何阶段修改尺寸时，系统会自动完成相应实体形状的改变。参数化设计能真正将初次设计从生产过程中分离出来，通过标准化减少零件的种类和数量，增加设计成果的储备，以