西北工業(yè)大學(xué)824計(jì)算機(jī)輔助制造課件第1章

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1、 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM） 聯(lián)系電話：88495232 （任軍學(xué)） 88460426 （單晨偉 所用教材 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 -卜昆等編著，《計(jì)算機(jī)輔助制造》（第二版） [M].科學(xué)出版社，2006 計(jì)算機(jī)輔助制造 （第?.版） 昆海 # 主要參考書(shū) 1.劉雄偉,張定華,王增強(qiáng),等.數(shù)控加工理論與編程技術(shù) 2. 3. 4. 5. （第二版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000 周濟(jì),周艷紅.數(shù)控加工技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版 社，2002 王潤(rùn)孝，秦現(xiàn)生編著.機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社，1997 王愛(ài)玲主編.現(xiàn)代數(shù)控編程

2、技術(shù)與應(yīng)用[M] .北京:國(guó)防 工業(yè)出版社.2005 孫德茂著.數(shù)控機(jī)床銃削加工直接編程技術(shù)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2004 次要參考書(shū) 軍 6 .孫文煥主編.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造技術(shù)[M].西安： 西北工業(yè)大學(xué)出版社，1994 7 .唐承統(tǒng),閻艷主編.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造[M].北京： 北京理工大學(xué)出版社，2008 8 .殷國(guó)富，楊隨先編著.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù) [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008 9 .崔洪濱，郭彥書(shū)譯著.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造[M].北京： 清華大學(xué)出版社.2006 10 .仲梁維，張國(guó)全主編.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造[M].北京： 北京大學(xué)出

3、版社，中國(guó)林業(yè)大學(xué)出版社.2006 11 . UG,PRO/E,CATIA, Mastercam等軟件數(shù)控銃相關(guān)參 考資料或書(shū)籍 # 教學(xué)計(jì)劃：共八章32學(xué)時(shí) -第一章 ■第二章 ■參觀 -第三章 ■實(shí)驗(yàn) -第四章 -第五章 ■第六章 -第七章 -第八章 -復(fù)習(xí) CAD/CAM概述 2學(xué)時(shí) 數(shù)控機(jī)床的基本概念 4學(xué)時(shí) 數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(數(shù)控設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能)2學(xué)時(shí) 數(shù)控加工程序的手工編程 10學(xué)時(shí) 針對(duì)三種數(shù)控系統(tǒng)，手工編制簡(jiǎn)單2D輪廓 NC加工程序，并進(jìn)行實(shí)際加工。 2學(xué)時(shí) APT語(yǔ)言自動(dòng)編程 2學(xué)時(shí) 圖像編程 4學(xué)時(shí) 后置處理 T學(xué)時(shí) 數(shù)控測(cè)量

4、 1學(xué)時(shí) 快速原型制造技術(shù) 2學(xué)時(shí) 2學(xué)時(shí) 學(xué)期成績(jī)：作業(yè)、實(shí)驗(yàn)及考 考試成績(jī)：70%) & 我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)這門(mén)課程? 7 如何制造以滿足設(shè)計(jì)要求？ 常規(guī)的工藝方法能完成嗎？ 飛行器制造工程專業(yè)需求：航空 # 飛行器制造工程專業(yè)需求：航空 飛行器制造工程專業(yè)需求：航空 航天航海兵器等 熊谷獨(dú) song ? “九余度推進(jìn)器電腦工作母機(jī)”，即用于大型 船用螺旋槳推進(jìn)器的九軸五

5、聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床控制 系統(tǒng) 、人, -巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)三二乙 小箝:奧西波夫 宋級(jí)與基洛潛艇推進(jìn)器 喬治布什號(hào)航母推進(jìn)器10 東芝事件 第一章 CAD/CAM 概述 LI. CAD/CAM 概念 一、CAD/CAM 概念 - 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD (Computer Aided Design) 一、CAD/CAM 概念 - 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD (Comp

6、uter Aided Design) - 計(jì)算機(jī)輔助制造CAM (Computer Aided Manufacturing) # CAD/CAM 概念 ?計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD (Computer Aided Design) ?計(jì)算機(jī)輔助制造CAM (Computer Aided Manufacturing) CAD/CAM：是指以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段來(lái) 以進(jìn)行 生成和運(yùn)用各種數(shù)字信息和圖形信息, 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造。 計(jì)算機(jī) 圖形學(xué) 理論 20世紀(jì) 60年代 1、CAD/CAM的發(fā)展歷程 第一臺(tái)計(jì) 算機(jī) 20世紀(jì) 40年代 第一臺(tái)數(shù) 控機(jī)床 2

7、0世紀(jì)50 年代 CIMS技術(shù) 專家系統(tǒng) CAD/ CAM技術(shù)成 熟 微機(jī)的出現(xiàn) 20世紀(jì)80^ 代 造型技術(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 洛克西德 CADAM 系統(tǒng) 通用 DAC-1 20世紀(jì)70年代 曲面方 由曲義法 自線定 物質(zhì)基礎(chǔ) 理論基礎(chǔ) 初期使用 廣泛實(shí)用 # 2、CAD/CAM的廣泛性 ■涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)控 技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域. -具有高智力、知識(shí)密集、更新速度快、綜合性 強(qiáng)、效益高、初始投入大等特點(diǎn) ■服務(wù)于機(jī)械、 電子、航空宇航、建筑、輕紡產(chǎn) 19 品的總體及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的模擬、有限

8、 元分析的前后置處理、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、數(shù)控加 工、檢驗(yàn)測(cè)量等環(huán)節(jié) 17 3、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展動(dòng)力：三個(gè)環(huán)境變化 制造環(huán)境 企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品市場(chǎng)壽命短 開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的成功率要高而 設(shè)計(jì)周期短 多品種、小批量、高質(zhì)量 CAD與CAM是如何緊密結(jié)合在一起的? L2. CAD/CAM余統(tǒng)簡(jiǎn) 介 ,工、基本概念 CAD/CAM系統(tǒng)是圍繞著產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造兩大部分獨(dú)立 發(fā)展起來(lái)的，但現(xiàn)在兩者是緊密結(jié)合在一起的。 CAD 一從方程求解計(jì)算和繪圖入手，發(fā)展到現(xiàn)在的諸項(xiàng) 內(nèi)容：建立數(shù)學(xué)模型、工程分

9、析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)(包括方案設(shè) 計(jì)、總體設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì))、動(dòng)態(tài)模擬仿真等. CAM -從手工編程、自動(dòng)編程，到現(xiàn)在還包括：工藝裝 備設(shè)計(jì)、數(shù)字化(圖形化)控制、工藝過(guò)程規(guī)劃CAPP (Computer Aided Progress Planning)、機(jī)器人、柔 性制造系統(tǒng)FMS (Flexible Manufacturing System)、 有限元技術(shù)、成組技術(shù)、工廠管理、CIMS等. 資源需百 計(jì)劃的制 物流過(guò)程監(jiān) 見(jiàn)、控制和管 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) CAM的廣義概念 圖形顯示器 CAD CAD與CAM相結(jié)合 NC 程^ 2、CAD/CAM系統(tǒng)的類(lèi)型 CA

10、D/CAM 系統(tǒng) 通用性系統(tǒng) 單功能系統(tǒng) -CIMATRON Power mill CAXA 軟件 Master CAM 金銀花軟件 常見(jiàn)軟件 CADA M CATIA I-DEAS UG PRO-E CIMATRO N 研發(fā)單位 美國(guó)洛克 西德飛機(jī) 公司 法國(guó) Dassault 飛機(jī)公司 美 國(guó) NASA- SDRC 美國(guó) 麥道公司 PTC公司 以色列 CIMATRO N公司 研發(fā)時(shí)間 1965- 1972 1975- 1978 1979 1984 1988 1982 主要功能 及特點(diǎn) 工程制

11、圖. 修武圖紙. 幾何分析、 構(gòu)造橫型. NC蚪程 實(shí)體瓏模. 板金件設(shè)計(jì)、 自由曲面K 設(shè)計(jì)、仿真 優(yōu)化、A力 分析、數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換，二次 開(kāi)發(fā)、NC 編程 復(fù)雜曲面瓏 立功能.產(chǎn) 品修改工具 功能，機(jī)床 仿真功能、 有限元模型 構(gòu)造功能： 劃分網(wǎng)格 工程制圖. 自由曲面造 型、牯征速 模、工程分 折、二次開(kāi) 發(fā)、NC編 程 參數(shù)化設(shè) 計(jì)和忖在 的功能； 具有單一 的數(shù)據(jù)庫(kù) 模具設(shè)計(jì)、電極、 沖模制造、制鞋、 逆向工程、數(shù)控 編程 應(yīng)用對(duì)象 飛機(jī)制 造 航空航 天 航空航天汽 車(chē)電子工業(yè) 設(shè)備 汽車(chē)船舶 航空航天 機(jī)械制 造 工模具設(shè)計(jì) 與制造 CAD

12、幾何造型內(nèi)核簡(jiǎn)介 ■ Parasolid ■ 是由Unigraphics Solutions Inc 在Cambridge, England 開(kāi)發(fā)的，用于它的Unigraphics和Solid Edge產(chǎn)品中。 .是一個(gè)嚴(yán)格的邊界表示的實(shí)體建模模塊，它支持實(shí)體建模， 通用的單元建模和集成的自由形狀曲面/片體建模 ■ ACIS -美國(guó)Spatial公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)面向?qū)ο蟮娜S造型核心技術(shù)開(kāi) 發(fā)平臺(tái)。ACIS這個(gè)名稱，A、C和I分別代表三個(gè)人名：Alan Grayer、Claries Lang和Ian Braid -ACIS通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)同時(shí)描述線框、曲面和實(shí)體 模型，這個(gè)數(shù)

13、據(jù)結(jié)構(gòu)用分層的C++類(lèi)實(shí)現(xiàn)。ACIS利用C+ + 的特點(diǎn)構(gòu)造了標(biāo)準(zhǔn)的、可維護(hù)的接口。API函數(shù)在不同ACIS 版本之間保持一致性，而類(lèi)及其接口函數(shù)則可能改變 3、CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具備的功能 圖 ■ 一個(gè)比較完善的CAD/CAM系統(tǒng)，其系統(tǒng)程序 應(yīng)由三部分構(gòu)成： ■ 產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的數(shù)值計(jì)算和處理的程序包； ■ 圖形信息交換和處理的交互式圖形顯示的程序包; ■ 存儲(chǔ)和管理設(shè)計(jì)制造信息的工程數(shù)據(jù)庫(kù)。 CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具備的功能如下： # 3、CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具備的功能 1.雕塑曲面造型(Surface Modelinq)功能 27 3、CAD/CAM

14、系統(tǒng)應(yīng)具備的功能 1.雕塑曲面造型(Surface Modeling)功能 2.實(shí)體造型(Solid Modeling)功能 29 3、CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具備的功能 1 .雕塑曲面造型(Surface Modelina)功能 2 .實(shí)體造型(Solid Modeling)功能 3 .物體質(zhì)量特性計(jì)算功能 31 海 llnigtnphirs Vin.n - G^trwny - [Okpl

15、^yrd: nrihu^nmo^ut4Mt Wntk: (Read Only) rwHhtmnmoiui4Mt] 九 目也 勒 貨穴 FotM： locis ir^cttnacton erecces %9比雙電 wEfw IM Information ［口屈日國(guó)乂 7?布X Cakuloton Definition Set Reference Set Set Component Set Assert Values WorkP^ft Weight MaiMgeincnl 「 Gve Error IriformdUori 廠 Use Spreadsheet Accura

16、cy: 0.99 Current: Entire Part C Jirent: AlComponents Max 5e： and Clear Weight Llmts Cancel Wode name : nupu-11C542551Z Vork Part neihuanroojul.pre : B--30--2005 13:24 Informtion Uniun Groao - Hilliwcters Work part properties: Vcighc daca wan calculated Xccucacy utfed - 0.990000000 Donait

17、y = 0.OO7B3O641 ±J ▼ 1 irea , Z4941Z.201133610 Volume - 1232869.621520000 Kass - 96SUS9。母 51 Cencer or Hass Xcbar - 0.000001118 rebar - 0.000006355 - 18.767703619 Tirst Moments KXC - 0.010797Z46 1 Kyc - 0.061356610 Esc - 181186.395637980 Koments of Inercia (Uork) Ixxv - 31351986.4

18、83083000 Tyyv - 31351907.437696000 Xczv - 5385224.58 23008 Komencs of Inertia (Cencrol^al) Ixx - Z7931533.909935000 lyy - 2793153q.860799000 Izz - 539D5274.586829000 Momenta o£ Inart.iQ (Spherical) - 5i911171.680756000

19、 3、CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具備的功能 1 .雕塑曲面造型(Surface Modelina)功能 2 .實(shí)體造型(Solid Modeling)功能 3 .物體質(zhì)量特性計(jì)算功能 4 .三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析和仿真功能  1 .雕塑曲面造型(Surface Modelina)功能 2 .實(shí)體造型(Solid Modeling)功能 3 .物體質(zhì)量特性計(jì)算功能 4 .三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析和仿真功能 5 .二、三維圖形的轉(zhuǎn)換功能  1 .雕塑曲面造型(Surface Modelinq)功能 2 .實(shí)體造型(

20、Solid Modeling)功能 3 .物體質(zhì)量特性計(jì)算功能 4 .三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析和仿真功能 5 .二、三維圖形的轉(zhuǎn)換功能 6 .三維幾何模型的顯示處理功能 37 3、CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具備的功能 1 .雕塑曲面造型(Surface Modelina)功能 2 .實(shí)體造型(Solid Modeling)功能 3 .物體質(zhì)量特性計(jì)算功能 4 .三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析和仿真功能 5 .二、三

21、維圖形的轉(zhuǎn)換功能 6 .三維幾何模型的顯示處理功能 7 .有P艮元法FEM (Finite Element Method)網(wǎng)格自 動(dòng)生成的功能  1 .雕塑曲面造型(Surface Modelina)功能 2 .實(shí)體造型(Solid Modeling)功能 3 .物體質(zhì)量特性計(jì)算功能 4 .三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析和仿真功能 5 .二、三維圖形的轉(zhuǎn)換功能 6 .三維幾何模型的顯示處理功能 7 .有P艮元法FEM (Finite Element Method)網(wǎng)格自 動(dòng)生成的功能 8?優(yōu)化設(shè)計(jì)功能 41 間拓樸優(yōu)化后~ 時(shí)形貌優(yōu)化后- ⑶形貌優(yōu)化前  1 .雕塑曲

22、面造型(Surface Modelina)功能 2 .實(shí)體造型(Solid Modeling)功能 3 .物體質(zhì)量特性計(jì)算功能 4 .三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析和仿真功能 5 .二、三維圖形的轉(zhuǎn)換功能 6 .三維幾何模型的顯示處理功能 7 .有P艮元法FEM (Finite Element Method)網(wǎng)格自 動(dòng)生成的功能 8?優(yōu)化設(shè)計(jì)功能 9,數(shù)控加工(數(shù)控車(chē)、線切割、電火花和二?五軸銃削 加工)功能 43 刀具選擇與路徑仿真 root PATH/rrxrvceJTOdPrTcoi, TLDITVMILL, IS.0000/7.5000,8。 1SY3/0.0000,0.00

23、00,0.0000,1.0 unrr/PATH 10 "INT/BL。及 4 UPID SOTO/ 0.0000,45.0000,3 8.0000,0 IDIT/COLOR, 1 UPID 30TO/O.OOOOJ5.0DODJ.OOOO rAiNT/coLORz 6 Internal FEDRAT/MPK,250,0000 Tod Path -ATA/n nnnn nc nnnn n nnnn Machine Language IPO G01 ZO.O F25O. K08 N60 Y100. K90 X100. nioo ra.o Hl10 XO.O

24、N12Q Y4S. M130 X7.5 N1W T92.5 NISO X92.5 HI60 Y7.5 一加工指令后置處理 N170 r?.5 1 .雕塑曲面造型(Surface Modelina)功能 2 .實(shí)體造型(Solid Modeling)功能 3 .物體質(zhì)量特性計(jì)算功能 4 .三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析和仿真功能 5 .二、三維圖形的轉(zhuǎn)換功能 6,三維幾何模型的顯示處理功能 7 .有P艮元法FEM (Finite Element Method)網(wǎng)格自 動(dòng)生成的功能 8 .優(yōu)化設(shè)計(jì)功能 10.信息處理和信息管理功能 9. 數(shù)控加工(數(shù)控車(chē)、線切割、電火花和二?五軸銃削 加工)功能 45 建立一個(gè)與系統(tǒng)規(guī)模匹配的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)以實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)、制造、管理的信息共享，并達(dá)到自動(dòng)檢索、 快速存取和不同系統(tǒng)間的交換和傳輸?shù)哪康摹? 1.3. CAD/CAM系統(tǒng) 組成 47 工、系統(tǒng)的組成 48 2、系統(tǒng)的選擇與配置 ■ CAD/CAM系統(tǒng)的選擇與配置對(duì) CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用和推廣至關(guān)重要，要根 據(jù)用戶應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)的目的與對(duì)象、經(jīng) 費(fèi)額和其它已有相關(guān)設(shè)備的情況，綜合考慮, 選擇合適的CAD/ CAM系統(tǒng)及其配置o 49 14 CAD/CAM 的 新技術(shù)