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CAD 是指以计算机为工具,对产品进行包括方案构思、总 体设计、工程分析、图形编辑和技术文档整理等设计 活动的技术。 CAM 是指借助计算机进行产品制造活动的简称,有广义和 狭义之分。广义 CAM,一般是指利用计算机辅助完成从毛 坯到产品制造过程中的直接和间接的各种活动。狭义 CAM, 通常指数控程序的编制。 CAPP 是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境,利用计算 机进行数值计

算、逻辑判断和推理来制定零件机械加工工 艺过程。 CAPP 系统的结构组成:1 零件信息的获取: 零件信息是 CAPP 系统进行工艺过程设计的依据和对象, 零件信息的 描述和输入是 CAPP 系统的重要组成部分。 2. 工艺决策: 工艺决策是以零件信息为依据,按预先规定的决策逻辑, 调用相关的知识和 数据,进行必要的比较,推理和决策, 生成所需要的零件加工工艺规程 3. 工艺数据库和知识 库: 工艺数据库和知识库是 CAPP 系统的支撑工具, 包 含了工艺设计 所要求的工艺数据和规则。 4. 人机交换界 面:人机交换界面是用户的操作平台,包括系统菜单,工 艺设计界面,工艺 数据/知识输入界面,工艺文件的显示。 编辑和管理界面等 5. 工艺文件管理和输出: 一个 CAPP 系统可能拥有成百上千个工艺文件, 如何管理和维护 这 些文件,按什么格式输出这些文件,是 CAPP 系统所需要 完成的重要内容。 工艺文件的输 出包括文件的格式化显示 和打印输出等内容 派生式 CAPP 的基本原理: , 该系统是建立在成组技术的基 础之上,按照零件几何形状或工艺的相似性归类成族,建 立该零件族零件的典型工艺规程,即该零件族中零件加工 所需要的加工方法,加工设备,工具,夹具,量具及其加 工顺序等,其具体内容可根据系统的开发程度而定。 创成式 CAPP 的基本原理 创成式 CAPP 系统是一个能够综合 运用零件加工信息,自动能够为一个新零件创造工艺规程 的系统。 创成式 CAPP 系统能够根据工艺参数库的信息和零 件模型,在没有人干预的条件下,系统自动产生零件所需 要的各个工序和加工顺序,自动提取制造知识,自动完成 机床,刀具的选择和加工优化,通过运用决策逻辑,模拟 工艺设计人员的决策过程,自动创成新的零件加工工艺规 程。 综合式 CAPP 的基本原理 综合式 CAPP 系统采用派生和自动 决策相结合的方法生成工艺规程。 对零件进行工艺设计时, 现通过计算机检索它所属零件库的标准工艺,然后根据零 件的具体情况,对标准工艺进行自动修改,工序设计采用 自动决策产生。 CAE 技术是以现代计算力学为基础、计算机仿真为手段的 工程分析技术。 CAD/CAM 集成系统借助于工程数据库技术、网络通信技术、 以及标准格式的产品数据接口技术,把分散于机型各异的 各个 CAD/CAM 模块高效、快捷地集成起来,实现软、硬件 资源共享,保证整个系统内的信息流动畅通无阻。 单项 CAD、CAPP、CAM 技术各具有哪些功能?为什么要进 行 CAD/CAM 技术的集成?技术各具有哪些功能?技术的 集成?系统会带来哪些优越性?集成的 CAD/CAM 系统会 带来哪些优越性? 答:CAD 系统具有几何建模、工程分析、模拟仿真、 工程绘图等主要功能;CAPP 系统的 功能包括毛坯设计、 加工方法选择、工序设计、工艺路线制定和工时定额计算 等;广义 CAM, 是指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制 造过程中的直接和间接的各种活动;狭义 CAM, 是指数控 程序的编制;这些各自独立的系统相互割裂,不能实现系 统之间信息的自动传递和转换, 大量的信息资源 得不到充 分地利用和共享。只有当 CAD 系统一次性输入的信息能为 后续的生产制造环节(如 CAD/CAPP/CAM 等)直接应用才 能取得最大的经济效益。 集成化的 CAD/CAM 系统借助于工 程数据库技术、 网络通信技术以及标准格式的产品数据 交 换接口技术,把分散于机型各异的各个 CAD、CAPP 和 CAM 各功能模块高效快捷地集成 起来,实现软、硬件资源的共 享,保证整个系统内的信息流畅通无阻。 CAD/CAM 系统的主要功能: 1 产品几何建模 2 产品模型的工 程分析处理 3 工程图绘制 4 辅助制定工艺规程 5NC 自动编 程 6 加工过程仿真模拟 7 工程数据管理 作业过程----(1)创意与构思;(2)计算机辅助设计与分 析; (3)快速原型制造; (4)计算机辅助工艺规划; (5) 计算机辅助编程;(6)虚拟制造。 特征----------(1) 产品开发设计数字化;(2)设计环境的网络化;(3)设 计过程的并行 化;(4)新型开发工具和手段的应用。 CAD/CAM 技术的发展趋势:CAD/CAM 技术经历五十多年的 发展历程,现已成为一种应用广泛的高新技术,并产生 了 巨大的生产力,有力地推动着制造业的技术进步和产业发 展。目前,CAD/CAM 技术正继 续向集成化、网络化、智能 化和虚拟化方向发展。 CAD/CAM 技术的发展过程及其应用领域。 技术的发 展过程及其应用领域。 答:(1)单元技术的发展阶段---企业尚处于单元技术的 应用阶段(2)CAD/CAM 的集成阶段----企业内应用已从二

维计算机绘图朝着三维 CAD 模/CAD/CAE/CAM 集成化应用 方向发展(3)面向产品并行设计制造环境的 CAD/CAM 发 展阶段 ---CAD/CAM 技术从传统的面 向零件的 CAD/CAM 集成阶段朝着面向产品并行设计、协同工作环境的方向发 展。 CAD/CAM 系统的软件:系统软件 支撑软件应用软件 二 数据结构概念:相互之间存在一种或多种特定关系的 数据元素的集合,即数据之间的关系。 (数据的逻辑结构、 数据的储存结构、数据的操作运算) 数据的逻辑结构:是对数据关系的一种描述,可以用 一个二元组 B=(D,R)来表示,其中 D 为非空的有限数据 元素(结点、记录、表目等)的集合,R 为数据元素间关 系的集合(线性、树型、网状结构等); 数据的储存结构:是数据逻辑结构在计算机储存器中 的实现(顺序与链式) 数据的操作运算:插入、删除、更新、检索、排序。 数组:同一数据类型 栈:限定在表尾(栈顶)进行插入或删除操作运算的 线性表,特点“先进后出”。 队列:限定在表的一端插入(队尾),另一端删除(对 头)的特殊线性表,点“先进先出”。 文件管理:是按统一的规则与方法进行数据组织和存 取的技术,他把数据组织成数据文件形式,用专用的文件 管理系统实现对数据的统一管理。特点:数据冗余度大; 缺乏数据的独立性;无集中数据管理系统,难以保证数据 的完整性与安全性。 数据库系统:硬件与系统软件,核心是数据库管理系 统 DBMS。 数据库管理系统:对数据库及系统资源进行统一管理 和控制的软件系统。特点:数据存储的独立性;应用程序 的编制与开发;可以不考虑数据的存储管理和访问效率等 问题;少数据冗余,实现数据共享;通过 DBMS 可实现对数 据的统一管理与控制,保证了数据的正确性与保密性。 数据库发展历程: 层次模型(一种有序的树状结构, 各 结点分层布置,体现节点间“一对多”的关系)、网状模型 (一种网状连通图的结构形式,节点间不受过多约束,体 现了事物间的“多对多”的关系)、关系模型(是以集合 论中的关系概念为基础发展起来的一种数据库模型,在关 系模型中每一张二维数表可以看做是一种关系,表中每一 行为一个记录,每一列为性质相同的属性关系与关系之间 的联系可以通过关键码实现)、面向对象模型、关系对象 模型。当前主流模型关系模型具有数据结构简单,符合工 程习惯,数据独立性高及数据基础严密等优点, 工程数据库:是储存和管理工程设计所需数据的数据 库,包括集合的、物理的、技术的、工艺的、以及其他技 术实体特性及其相互间的关系,适合于 CAD/CAM、计算机 集成制造 CIM、地理信息处理、军事指挥、控制通信等工 程应用领域所使用的工程数据库。与商用数据库优点:对 复杂数据库类型及结构的支持;对工程数据进行动态定义 与管理;具有对数据模型进行动态修改的能力。 PDM: 产品数据管理, 是一种管理所有与产品相关的信 息和过程的技术。结构:支持层、对象层、功能层、用户 层。功能:电子资料室管理与检索、产品配置管理、工作 流程管理、项目管理功能。共享信息的传递与交换,实现 设计、制造和经营管理部门的集成化管理。 四 窗口:通常长定义为一个矩形框,其位置与大小在用 户坐标系中一般用矩形的左下角 (Xw1, Yw1) 和右下角 (Xw2, Yw2)表示。视区:是在图形设备上定义的矩形区域,用于 输出所需要显示的图形和文字。视区的位置与大小同样是 用矩形的左下角(Xv1,Yv1)和右下角(Xv2,Yv2)表示。 关系:1 当视区大小不变时,窗口缩小(放大),则显示 的图形放大(缩小) 2 当窗口大小不变时,视区缩小(放大),则显示的图形 缩小(放大) 3 当窗口与视区大小相同时,所显示的图形大小比例不变 4 当视区纵横比不等于窗口的纵横比时,则显示的图形会 产生伸缩变化 五 几何建模:用计算机来表示和构造形体的几何形状,建立 计算机内部模型的过程 三维几何建模(3 个):线框建模;三维实体仅通过顶点 和棱边来描述形体的几何形状. 特点; 数据结构简单, 信 息量少,占用的内存空间小,对操作的响应速度快,通过 对投影变换可以快速地生成三视图,生成任意视点和方向 的视图和轴侧图,并能保证各视图正确的投影关系. 表面(曲面)建模;能过对物体各个表面或曲面进行描述 的一种三维建模方法. 特点;表面模型增加了面,边的 拓扑关系,因而可以进行消隐处理,剖面图的生成,渲染, 求交计算, 数控刀具轨迹的生成,有限元网格划分等作业. 但表面模型仍缺少体的信息以及体,面间的拓扑关系,无 法区分面的哪能一侧是体内或体外,仍不能进行物性计算 和分析. 实体建模; 不仅描述了实体全部的几何信息, 而

且定义了所有的点.线,面,体的拓扑信息. 特点;可对实 体信息进行全面完整的描述,能够实现消隐,剖切,有限 元分析,数控加工,对实体着色,光照及纹处理,外形计 算等各种处理和操作. 特征建模 :通过特征 (从工程对象中概括和抽象后所得到 具有工程语义的功能要素)及其集合来定义,描述实体模 型的方法和过程。方法:1 特征交互定义:易于实现,但 建模效率低 2:特征自动识别:比较复杂,容易出错,对 于复杂的零件有时甚至难以实现 3 特征设计:侧重对设计 的支持 和实体建模相比,基于特征建模的设计对象具有更高的定 义层次,易于被工程技术人员理解和使用,能为设计和制 造的各个环节提供充分的工程信息和工艺信息 实体模型的表示方法:扫描表示法 边界表示法 构造体素 几何表示法 装配设计方法:1 自低向上的设计:先对各 个零件进行详细的结构设计,然后在定义零件之间的装配 关系,最终形成产品的装配设计模型。优点思路简单,操 作方便,容易被大多数工作人员所理解和接受 缺点 易产 生零部件之间不相配合,干涉的现象,因而有较多的反复 工作,工作效率低 2 自顶向下的设计:从产品功能要求出 发,在确定产品的初步方案和结构草图的基础上,确定个 零部件之间的装配关系和相互约束关系,完成零件的概念 设计和详细设计。 优点逐步求精,更符合人们的思维, 提高了设计效率 切削刀具 球头铣刀:曲面加工干涉少,表面质量好,切削 能力差 平头铣刀: 价格便宜, 切削刃强度高 圆角铣刀: 广泛应用于粗精铣削加工中,具有以上 2 种刀具的共同特 点 数控编程方法 1 手工编程 效率低,出错率高 2 数控语言自动编程:效率比手工编程 高,编程过程不直观 3CAD/CAM 系统自动编程 将零件 加工的几何造型、刀位计算、图形显示和后置处理等作业 过程式结合在一起,有效地解决了编程的数据来源,图形显 示,走刀模拟和交互修改问题,弥补了数控语言编程的不足; 编程过程是在计算机上直接面向零件的几何图形交互进行 , 不需要用户编制零件加工源程序,用户界面友好,使用简便, 直观,准确,便于检查;有利于实现 系统的集成,不仅能够 实现产品设计(CAD)与数控加工编程(NCP)的集成,还便于 与工艺过程设计(CAPP),刀具量具设计等其它生产过程的 集成.后置处理 :经 CAD/CAM 系统进行刀具轨迹计算后, 所生成的刀具文件是一个可读的刀位源文件 CLSF,该文件 不能直接用来控制机床的加工作业,还必须对之进行转换 处理,使之转换为数控机床能够执行的数控指令的过程 系统的顶层为应用系统层: 产品设计 工程分析 工艺设计 数控编程 分布式数据库 系统接口及数据结构 CAD/CAM 系统集成方式: 1 专用数据交换接口方式 2 中性文 件数据交换接口方式 3 基于工程数据库的集成方式 4 基于 PDM 系统的集成方式


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