第一篇：CADCAM學習小結11

CAD/CAM學習小結

一、CAD/CAM的發展

計算機輔助設計與制造（computer aided design and computer aided manufacturing，簡稱CAD/CAM）是一門綜合性應用技術，該技術具有知識密集、學科交叉、綜合性能強等特點，是計算機技術與制造技術相互滲透、依存、結合并共同發展的產物。

CAD/CAM技術經過幾十年的發展，從最初的單一功能、單一領域、單一內容的運行模式，轉向集成化、智能化、標準化的發展方向。系統的集成實現了資源共享，實現了產品生產與組織管理的高度自動化，提高了產品的市場競爭力，縮短了產品的研發周期，加速產品對市場需求的響應。

1.CAD技術的四個發展階段：

形成期：1950年，旋風計算機（采用CRT），無交互功能； 發展期：50年代后期，出現光筆，交互式繪圖； 成熟期：1973年，產生實體造型技術；

集成期：根據設計、制造的自動化的需要，CAD/CAM集成。2.CAM技術的發展： 52年：研制出NC機床；

55年：研制APT自動編程工具語言，實現NC程序的自動化 58年：研制加工中心； 70年：FMS、CIM 3.CAPP技術的發展：

早期CAPP：以成組技術為基礎，零件分類成組，制訂工藝；

派生式CAPP：根據工藝、結果、尺寸形狀相似性，進行GT編碼，制訂工藝； 創成式CAPP：邏輯決策，制訂工藝規程； 人工智能的專家系統：模仿工藝專家的邏輯思維方式，利用專家的知識對非確定性的工藝工程設計做出邏輯決策。

我國的CAD/CAM技術起步約在20世紀70年代中期，最早用于航空工業。20世紀80年代初期，國家在CAD/CAM技術應用開發方面實施重點投資，取得了一些成果。最近幾年，CAD/CAM在我國發展很快，現已在機械、電子、交通、運輸、汽車、建筑、包裝等行業進入實用階段。國外軟件有UG、SOLIDEDGE、AutoCAD、MDT、SolidWorks和Pro/Engineer等。國內軟件高華CAD、CAXA電子圖板、CAXA—ME制造工程師和金銀花系列。CAD/CAM技術及其應用水平已成為衡量一個國家工業生產技術水平和現代化程度的重要標志。

二、CAD/CAM的基本概念

計算機輔助設計（computer aided design，簡稱CAD），是計算機系統在工程和產品設計的整個過程中，為設計人員提供各種有效工具和手段，加速設計過程優化設計結果，從而達到佳設計效果的一種技術。作為一種設計過程，CAD是在計算機壞境下完成產品的創造、分析、設計和修改，以達到預期規劃目標的過程。計算機輔助設計包含的內容很多，例如：概念設計、工程繪圖、三維設計、優化設計、有限元分析、數控加工、計算機仿真，產品數據管理等。

計算機輔助工藝設計（computer aided process planning，簡稱CAPP），是根據產品設計結果進行產品的加工方法和制造過程的設計。主要功能包括毛坯設計、加工方法選擇、工序設計、工藝路線制定和工時定額計算等。應用CAPP能迅速編制出完整、詳盡、優化的工藝方案和各種工藝文件，可極大提高工藝人員的工作效率，縮短工藝準備時間，加快產品投放市場的速度。

計算機輔助制造（computer aided manufacture，簡稱CAM），是利用計算機輔助完成從毛坯到產品制造過程中直接和間接的各種活動，包括工藝準備、生產作業計劃、物流過程的運行控制、生產控制、質量控制等。

CAD/CAM集成技術，實質上是指在CAD、CAPP、CAM各模塊之間形成相關信息的自動傳遞和轉換。集成的CAD/CAM系統借助于公共的工程數據庫、網絡通信技術以及標準格式的中性文件接口，把分散于機型各異的計算機中的CAD/CAM模塊高效地集成起來，實現軟、硬件資源共享，保證系統內信息的流動暢通無阻。

三、CAD/CAM系統

1.CAD/CAM系統的組成

CAD/CAM系統的運行壞境由硬件、軟件和人三大部分所構成。硬件部分是系統運行的基礎，主要由計算機及其外圍設備組成，包括主機、存儲器、輸入輸出設備、網絡通信設備以及生產加工設備等有形物質設備；軟件部分是系統的核心，包括系統軟件、支撐軟件和應用軟件等；人在系統中起著關鍵的作用。一般的CAD/CAM系統多采用人機交互的工作方式，人在利用軟件功能、設計規劃、邏輯控制、信息處理、創造性等方面占有主到地位，計算機則在分析、計算、信息存儲、檢索圖形、文字處理等方面有著特有的功能。

2.CAD/CAM系統的分類

1）根據CAD/CAM系統使用的計算機硬件及其信息處理方式（1）以大型計算機或小型計算機為主機的系統（2）由工程工作站或微型計算機構成的系統 2）根據使用的支撐軟件規模大小的不同分為（1）CAD系統：專門完成設計任務（2）CAM系統：專門面向生產系統

（3）CAD/CAM系統：面向CAD/CAM一體化 3）根據是否使用計算機網絡分為（1）單機系統（2）網絡化系統 3.CAD/CAM系統的硬件

主機是計算機硬件的核心，用于指揮、控制整個計算機系統完成運算、分析工作。主機由中央處理器，主存儲器和輸入輸出設備組成。

中央處理器包括控制器、運算器和寄存器，采用超大規模集成電路工藝將它們制成芯片。其主要任務是取指令、分析指令、執行指令。

輸入設備是通過人機交互作用將各種外部數據轉換成計算機能識別的電子脈沖信號。主要分為鍵盤輸入類、掃描輸入類、指點輸入類、語言輸入類、傳感器輸入類等。具體使用應結合相應的工作場合，選擇合適的輸入類。輸出設備是將計算機處理后的數據轉換成用戶所需的形式，通過文字、圖形、影像、語言等形式表現出來。常用的輸出設備包括顯示輸出、打印輸出、繪圖輸出、影像輸出和語音輸出等。

4.CAD/CAM系統的軟件

根據軟件在CAD/CAM系統中執行的任務及對象的不同，將其分為系統軟件、支持軟件和應用軟件。

系統軟件是用戶與計算機硬件連接的紐帶，是使用、控制、管理計算機的運行程序的集合。系統軟件包括三部分：操作和管理程序、用戶服務程序和維護程序。

支持軟件按功能分為： 1)功能獨立型支持軟件（1）交互式繪圖軟件（2）幾何建模軟件（3）優化方法軟件（4）有限元分析軟件（5）數控編程軟件（6）數據庫系統軟件（7）模擬仿真軟件 2）功能集成型軟件（1）Pro/Engineer（2）UG（3）Solid Works（4）MDA

四、計算機數據處理技術

在機械設計的過程中，設計人員需從各種工程手冊規范中查閱大量的數據表格，檢索相應的曲線圖表，這是一種繁瑣的工作。因此，在CAD/CAM中，可以將各種表格數據和曲線圖表編入程序預先存入計算機中，以便于在設計師由程序自動檢索和調用，以提高設計的自動化程度。這就需要研究各種計算機數據處理技術。

常用的設計數據或資料的計算機處理方法有一下三種：

（1）數組化 將數表中的數據或將線圖離散化成數據編入程序，存入一維、二維或多維數組，再根據已知條件自動檢索和調用所需數據。

（2）文件化 當數據量很大時不便于用數據庫處理，可將數表中的數據或將線圖離散化成數表的數據，存入數據文件或數據庫中，數據獨立于應用程序，使用時通過檢索程序查詢和調用所需數據。

（3）公式化 將數表或線圖轉化成公式編入程序，再根據已知數據計算出所需數據。1.數表的計算機處理技術

設計數據或資料的計算機常用處理方法：（1）數表的數組化 將數表（含線圖離散化而成數表）中的數據編入程序，存入一維、二維或多維數組，根據條件自動檢索和調用所需數據。如果數表很大或涉及的數表很大，若用數組化程序將非常龐大，有時甚至不能實現。

（2）數表的文件化 數據量很大時，不便于用數組處理，可將數表中的數據存入數據文件或數據庫中。

隨著編程技術的發展，數表的文件化處理方式已經從數據文件形式發展到數據庫形式。2.線圖的計算機處理技術

設計資料中有一部分是由直線、折線或各種曲線構成的線圖能直觀地表示出參數間的函數關系，但線圖不能直接存儲，需進行計算機化處理。一般處理線圖的方法是：

（1）若能查到線圖原有的公式，只需將公式編寫到程序中；（2）將線圖離散化為數表，然后將數表進行程序化處理；

（3）用曲線插值或擬合的方法求出線圖的近似公式，再將公式編寫到程序中； 2.1線圖的離散化處理

將線圖變成數表，可將曲線進行分割離散，分割點的選取隨曲線的形狀而異，陡峭的部分分割密集一些，平坦部分分割得稀疏一些，分割離散的原則是使各分割點的函數值相差不是很大。用這些分割離散點的坐標值列成圖表，轉化后的圖表只能表示出曲線上有限點處的變量關系，若要查找曲線上任意點處的變量值，就要使用插值方法。

2.2線圖的公式化處理 數表的儲存和使用，會占用計算機較多的資源和存儲空間，增加計算積檢索的時間，且由于數據離散數量的有限性，相鄰兩數值之間的函數只能選取相近的數據，會給計算帶來誤差。因此，對于數據間有某些聯系或函數關系的列表函數應盡量進行公示化處理。數表的公式化處理有函數插值和曲線擬合兩種方法。

函數插值方法：在插值點附近選取若干合適的連續結點，通過這些結點構造簡單的函數g?x?代替原未知函數f?x?，插值點的g?x?值就作為原函數的近似值。

（1）線性插值（二點插值）：g?x??y1?y2?y1(x?x1)

x2?x1（2）拋物線插值：g?x???x?x2??x?x3?y??x?x1??x?x3?y??x?x1??x?x2?y ?x1?x2??x1?x3?1?x2?x1??x2?x3?2?x3?x1??x3?x2?3n?kx?xj（3）拉格朗日插值：g?x??????k?1?j?1xk?xj?y ??k?函數擬合方法： 最小二乘法的步驟：

（1）在坐標上標出列表函數各結點數據，并根據列表函數的趨勢繪出大致的曲線；（2）根據曲線確定近似的擬合函數類型，擬合函數可為代數多項式、對數函數、指數函數等；

（3）用最小二乘法原理確定函數中的待定系數。

結語

通過對CAD/CAM前兩章的學習以及相關文獻的閱讀，對CAD/CAM及其發展有了清楚的認識。CAD/CAM技術以其強大的功能和處理問題的便捷性，有力的推動了制造業的發展。依托強有力的CAD/CAM技術，以工程項目帶動科技發展，培養從設計、制造工藝到操作、管理的各類各級優秀人才，推動我國工業化進程。

第二篇：CADCAM技術

1.CAD/CAM技術

是以計算機、外圍設備及其系統軟件為基礎，綜合計算機科學與工程、計算機幾何、機械設計、機械加工工藝、人機工程、控制理論電子科技學科等知識，以工程應用為對象，實現包括二維繪圖設計、三維幾何造型設計、工程計算分析與優化設計、數控加工編程、仿真模擬、信息存儲與管理等相關功能。

2.廣義、狹義CAD/CAM技術 【廣義CAD/CAM技術】是指利用計算機輔助技術進行產品設計與制造的整個過程及與之直接或者間接的活動【狹義CAD/CAM技術】是指利用CAD/CAM系統進行產品的造型、計算分析和數控程序的編制。.CAD/CAM系統

主要有有關的硬件系統和相應的軟件系統構成，硬件系統主要有計算機及其外圍設備組成，包括主機，存儲器，輸入輸出設備，網絡通信設備以及生產加工設備登；軟件系統包括系統軟件，支撐和應用軟件。4.CAD/CAM系統分類

①根據使用的支撐軟件的規模大小【CAD系統,CAM系統，CAD/CAM集成系統】②根據CAD/CAM系統使用的計算機硬件及其信息處理方式【主機系統，工程工作站系統，微機系統】③根據CAD/CAM系統是否使用計算機網絡【單機系統，網絡化系統】 5．【輸入設備】鍵盤，鼠標，光筆，數字化儀，圖形輸入板，觸摸屏，掃描輸入設備【輸出設備】顯示器，打印機，繪圖機，生產系統設備【網絡設備】服務器，工作站，網卡，通信電纜，集線器，中繼器，網橋，路由器，網關【應用軟件】在系統軟件的基礎上，針對某一專用領域的需要而研制的軟件 6．計算機圖形學

計算機圖形學是利用計算機系統產生，操作，處理圖形對象的學科，圖形對象可能是矢量圖形也可能是點陣圖形 圖形生成技術與算法

【線段】DDA法、Brcsenham法，逐點比較法【圓弧】DDA法、逐點比較法、正負法【區域填充】簡單遞歸填充算法、掃描區域填充法【自由曲線和曲面插值】曲線或曲面的擬合、曲線或曲面的插值 7．幾何建模

幾何建模就是以計算機能夠理解的方式，對幾何實體進行確切的定義，賦予一定的數學描述，再以一定的數據結構形式對所定義的幾何實體加以描述，從而在計算機內部構造一個實體的模型。

8.三位形體的幾何信息、三維形體的拓撲信息

【三位形體的幾何信息】一般是指一個物體在三維歐式空間中的形狀位置和大小【三維形體的拓撲信息】指一個物體的拓補元素的個數，類型以及他們之間的關系，根據這些信息可以確定物體表面鄰接關系。9.三維幾何建模系統 線框建模，曲面建模 實體建模 【線框建模原理】是由一系列的點、直線、圓弧及某些二次曲線組成，藐描述產品的輪廓外形。特點：所構成的實體模型只有離散的邊，而沒有邊與邊的關系，既沒有構成面的信息，由于信息表達不完整，在許多情況下，會對物體形狀的判斷產生多義性。【曲面建模原理】通過對實體的各個表面或曲面進行描述而構造實體模型的一種建模方法。特點:增加了面的信息，提高了三維實體信息的完整性、嚴密性，能夠完整的定義三維立體的表面 方法：貝賽爾曲線、B樣條曲線、NURBS曲線【實體建模原理】通過定義基本體素，利用體素的集合運算或基本變形操作構造所需要的實體。特點：覆蓋三維立體表面與實體同時生成 10.常用曲面的構造方法與構造特點

①線性拉伸面：將一條剖面線沿某一方向滑動掃成曲面②直紋面：給定兩條相似曲線，具有相同次數和相同的節點矢量，將兩條曲線上對應點用直線相連③旋轉面：將平面內定義的曲線繞某一軸旋轉360度得旋轉面④掃描面：一條剖面線沿另一條線滑動兩者產生掃描平面

11.實體建模中實體建模方法：【體素法、掃描法】體素法通過基本體素集合運算構造幾何實體建模方法。包括【基本體素定義、體素之間的集合運算】掃描法【平面輪廓掃描、整體掃描】計算機內部表示：邊界表示法，構造立體幾何法，混合表示法，空間單元表示法 12.比較邊界表示法與構造立體幾何法在描述同一物體時的區別和方法：

①邊界表示法：強調實體外表的細節，詳細記錄了構成物體的所有幾何元素的幾何信息和相互之間連接關系的拓撲信息，將面、邊界、頂點的信息分層記錄，建立層與層之間的聯系。在數據管理上易于實現，也便于系統直接存取參數。②構造立體幾何法：形體結構清楚，表達方式直觀，便于用戶接受，且數據記錄簡練。缺點是數據記錄過于簡單，在對實

體進行顯示和分析操作時，需要實時進行大量的求交計算，降低了系統的工作效率，不變表達具有自由曲面邊界實體。13.計算機輔助工程CAE

是以現代計算力學為基礎、計算機仿真為手段的的工程分析技術，試試先產品優化設計的重要技術。主要包括有限元法FEM，邊界元法BEM，運動機構分析、氣動或流場分析、電路分析或磁場分析等。關鍵是在三維實體建模的基礎上，從產品的方案設計階段開始，按照實際使用的條件進行仿真和結構分析，按照性能要求進行設計和綜合評價，以便從多個設計方案中選出最佳方案 14.有限元分析的基本原理 把要分析的連續假想體分割成有限個單元所組成的組合體，簡稱離散化。這些單元僅在頂點處相互連接，稱這些連接點為節點，而且他們相互連接在有限個節點上，承受等效的節點載荷、并根據平衡條件進行分析，然后根據變形協調條件把這些單元重新組合起來，成為一個組合體，再綜合求解。結構及組成【前置處理程序、主分析程序、后置處理、用戶界面、數據管理系統、共享的基礎算法】

15.前置、后置處理程序 【前置處理程序】基本任務是根據輸入對象的幾何信息進行有限元幾何造型，按照用戶擬定的計算機模型自動生成網絡，以及進行不同密度的網格見的轉換和修補等，它具有實體建模與參數化建模、構建的布爾運算、單元自動劃分、節點自動編號與節電參數自動生成、在合計材料參數直接輸入與公式參數化導入、節點載荷自動生成、有限元模型自動生

成等功能【后置處理程序】功能主要包括繪制應力、應變、位移、速度和加速度等空間變化的曲線圖。同時還要求能在主分析程序的結果進行加工，如坐標變換、差值、曲線光順、修定輸出結果，以及有限元分析結果的數據平滑各種物理量的加工顯示，針對工程或產品設計要求的數據檢驗與工程規范校核，設計優化與模型修改。16.優化設計

優化設計提供了一種邏輯方法，它能在所有可行的設計方案中進行最優的選擇，在規定條件下得到最優設計結果。極大提高了科研、生產的設計質量，縮短了設計周期，節約了人力物力，具有顯著的經濟效益。【目標函數、設計變量、約束條件】

17.CAPP系統分類 【派生式CAPP】利用結構的相似性，通過對系統中已有零件工藝規程的檢索得到相似零件的工藝規程，并對此進行編輯修改【創成式CAPP】是利用人工智能的方法，在知識庫的基礎上，通過相應的決策邏輯推理，創造性解決工藝設置問題。18.CAPP系統基本組成和功能 ①零件信息的輸入【將零件的圖形輸入到CAPP系統中】②系統的管理【用戶權限與賬號的管理、系統參數的設置、系統數據的備份、對各種制造資源數據和工藝知識進行維護和管理】③零件工藝設計【生成零件的工藝文件】④工藝文件輸出【采用紙質文檔形式，按標準的格式進行預覽并打印輸出；采用電子文檔形式，直接作為機床的加工參數，輸出到CAM系統中】⑤系統界面【一般有系統的各種下拉菜單或其他形式的菜單，各種功能的實現均在菜單和對話框中進行】 19.CAPP系統在制造信息化起的作用

①建立產品和制造零件的工藝過程文件②替代工藝設計人員的手工操作③規范產品制造工藝④使各種優化決策方法的實現成為可能

20.CAPP系統零件信息的描述 ①數字編碼描述法②語言文字描述法③特征信息描述法 21.派生式CAPP系統

主要特征是檢索預置零件的工藝規程，實現零件工藝設計的借鑒與編輯。分為【基于GT技術的CAPP系統、基于特征的CAPP系統】

22.逆向工程、順向工程 【逆向工程】又稱反求技術和逆向設計，是將已有的產品模型轉化為工程設計模型和概念模型，并在此基礎上解剖、深化和再創造的一些列分析方法和應用技術的組合，可有效的改善技術水平，提高生產率，增強產品競爭力，是消化吸收先進技術進而創造和開發各種新產品的重要手段。【順向工程】是從預期功能和規格目標開始，構思產品結構，然后進行各個部件的設計、制造以及檢驗，再經過組裝、整機檢驗、性能測試等程序完成整個開發過程。

23.逆向工程的四個核心步驟 ①零件原型的數字化②從測量數據中提取零件原型的幾何特征③零件原型CAD模型的構建④CAD模型的檢驗與修正【關鍵步驟：零件的數字化、計算機輔助反向建模】 24.快速原型制造

又稱為快速出樣件技術或者快速成型法，與傳統材料的加工方法不同，它是采用材料累加的方法逐層制作。

第三篇：CADCAM反求技術實訓小結

CAD/CAM反求技術實訓小結

時間飛逝，為期一周的CAD/CAM反求技術實訓已落下帷幕。這次實訓的目的是讓我們學生通過實訓來綜合提升自身的專業操作能力，培養自身綜合應用CAD/CAM技術和初步掌握三維造型的基礎技術。

反求技術是測量技術,數據處理技術,圖形處理技術和加工技術相結合的一門結合性技術.隨著計算機技術的飛速發展和上述單元技術是逐漸成熟,近年來在新產品設計開發中愈來愈多的被得到應用,因為在產品開發過程中需要以實物(樣件)作為設計依據參考模型或作為最終驗證依據時尤其需要應用該項技術。所謂反求工程是將數據采集設備獲取的實物樣件表面或表面及內腔數據,輸入專門的數據處理軟件或帶有數據處理能力的三維CAD軟件進行處理和三維重構,在計算機上復現實物樣件的幾何形狀,并在此基礎上進行原樣復制,修改或重設計,該方法主要用于對難以精確表達的曲面形狀或未知設計方法的構件形狀進行三維重構和再設計。

這次實訓的任務是：完成老師指定的塑件進行三維設計，一個組完成一套完整的產品三維設計任務，并按產品結構回執成二維圖紙（包括：產品圖紙、尺寸精度和技術要求等）。最后完整編寫說明書一份。

第一天，按照分組，分別去反求工程實訓室對產品進行測點。先由老師演示測量儀的基本操作方法：測量前先檢查測量儀的各個部件，選擇測頭，然后接通電源，同時啟動計算機。然后將被測件固定在工作臺上，由于會晃動，所以用橡皮泥對基準平面進行固定。調整側頭方位，對工件表面進行測點。最后對所測零件作出分析或作三維造型。

我們組在組長的帶領下，每個人都進行了打點的操作，在曲面變化較大的地方多打一些點，相對平滑的則可以少打幾個。雖然分工進行，但還是并不是很標準，常常打錯點，但最終還是完成了任務。

由于我們組測點的工件并不是這次實訓的任務書上的工件，所以老師另外給了我們點數據。然后就用UG軟件對點數據進行連線成型。打開點數據，看了好久還是難以下手。老師讓我們看視頻進行學習。看完后雖有所悟，但還是東錯西錯。最后還是組長對我們進行指導輔助才慢慢上手。一開始先在底面建立一個基準面，然后隱藏多余的點，以便于點與點之間的連接，然后將點投影到面上，最后畫出輪廓線。但是，連線也是相當有難度的，常常出現不平整和彎曲的問題，還有誤差的問題，誤差一般控制在0.4mm之下。自己慢慢的探索和組員完美的合作，最后終于把點初步連成。

連好點了，就需要將連好的線運用構面方法建立曲面。選擇構面方法就需要根據樣件的曲面特征情況而定，最常用的就是網格面構面。因為是第一次進行逆向造型，所以曲面間的連接處不算很平整。老師說這主要是因為兩個面不相切所致，解決這個問題主要通過調整參與構面曲線的端點與另一個面中的對應曲線相切，只有曲線相切才能保證曲面相切。另外，要做一個單張且比較平坦的曲面時，可以直接用點云構面，但是對那些曲率半徑變化大的曲面則不適用，在構造面時誤差會較大。有時因為線又斷點所以導致不能構成面，這時就需要用橋接曲線，以保證曲面可以光滑過渡。曲面建成后，要檢查曲面的誤差，一般測量點到面的誤差控制在0.2之內，還有對外觀要求較高的曲面還要檢查表面的光順度。

然后就終于可以將片體改成了實體。一般情況下我們都會使用縫合命令，在縫合完成后，要仔細檢查縫合的有效性。而我們組的工件只需要加厚就可以實現造型，按照工件的厚度，輸入加厚的厚度就完成了實體的造型。

最后完成零件的突出部分。因為零件各個面斜度都不同，所以只能使用網格面畫。經過我們全組的努力后終于完成了工件的零件圖，同時我們也完成了這次反求實訓。經過這次實訓，我收獲了很多經驗，也讓我的UG操作能力有了不小的提升。最后衷心感謝老師的指導和同學的幫助。

模具0932

第四篇：《CADCAM技術》復習題

復習題 第一章概述

1．常用縮寫名詞的中文和英文全稱 縮寫

中文全稱

英文全稱

CAD

計算機輔助設計

Computer Aided Design

CAPP

計算機輔助工藝過程設計

Computer Aided Process Planning

CAM

計算機輔助制造

Computer Aided Manufacturing

CAE

計算機輔助工程

Computer Aided Engineering

FEM

有限元方法 Finite Element Method

PDM

產品數據管理

Product Data Management

STEP

STEP標準

Standard for Exchange of Product Model

IGES

IGES標準

Initial Graphics Exchange Specification

B-Rep

邊界表示法

Boundary Representation

CSG

構造立體幾何法

Constructive Solid Geometry

2．CAD/CAM技術的概念 1）廣義的CAD/CAM技術

是指利用計算機輔助技術進行產品設計與制造的整個過程，及與之直接和間接相關的活動，包括產品設計（幾何造型、分析計算、工程繪圖、結構分析、優化設計等），工藝準備（計算機輔助工藝設計，計算機輔助工裝設計與制造、NC自動編程、工時定額和材料定額編制等），生產作業計劃，物料作業計劃的運行控制（加工、裝配、檢測、輸送、存貯等），生產控制，質量控制，工程數據管理等。2）狹義的CAD/CAM技術

是指利用CAD/CAM系統進行產品的造型、計算分析和數控程序的編制（包括刀具路徑的規劃、刀位文件的生成、刀具軌跡的仿真及NC代碼的生成等）。3．在CAD/CAM系統中，CAPP是連接CAD、CAM的紐帶。

4．CAD/CAM技術從產生到現在，經歷了形成、發展、提高和集成等階段。CAM先于CAD出現。1952年，數控（Numerical control，NC）機床首次研究成功，通過改變數控程序即可完成不同零件的加工，奠定了CAM的硬件基礎；1955年，研制成功在通用計算機上運行的自動編程工具（APT）語言，實現了NC編程自動化。在計算機圖形終端上直接描述零件，標志著CAD的開始。上世紀90年代以后，隨著硬件性能的提高，出現了一批微機CAD/CAM系統。

5．當今社會機械制造生產的主要方式將是多品種小批量生產。

6．隨著CAD技術的普及應用越來越廣泛和越來越深入，CAD技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發展。第二章

CAD/CAM系統 1．CAD/CAM系統組成

所謂系統,是指為完成特定任務而由相關部件或要素組成的有機的整體。一個完整的CAD/CAM系統必須具備硬件系統, 軟件系統。

硬件系統主要由計算機及其外圍設備組成，包括主機、存儲器、輸入輸出設備、網絡通信設備以及生產加工設備等，它是可以觸摸的物理設備；

軟件系統包括系統軟件、支撐軟件和應用軟件，通常是指程序及其相關的文檔。2．CAD/CAM硬件系統：主機、存儲器、輸入輸出設備、網絡通信設備以及生 產加工設備

3．CAD/CAM軟件系統：根據系統中執行的任務及服務對象的不同，可將軟件 系統分為三個層次:——系統軟件、支撐軟件、應用軟件 第三章計算機圖形學基礎

計算機圖形學的基本概念——計算機圖形學是利用計算機系統產生、操作、處理圖形對象的學科，圖形對象可能是矢量圖形也可能是點陣圖形。視區與窗口關系：

視圖區大小不變，窗口區縮小或放大時，所顯示的圖形會相反地放大或縮小； 窗口區大小不變，視圖區縮小或放大時，所顯示的圖形會相應地縮小或放大； 窗口區與視圖區大小相同時，所顯示的圖形大小比例不變；

視圖區縱橫比不等于窗口區縱橫比時，顯示的圖形會有X、Y方向的伸縮變化。2．二維圖形的幾何變換

二維圖形的基本幾何變換包括比例變換、對稱變換、錯切變換、旋轉變換和平移變換。各個變換的變換矩陣。復合變換矩陣的推導，變換后坐標的計算。3．各種算法

線段(圓弧)的生成DDA算法區域填充算法(簡單遞歸、掃描線)線段編碼裁剪算法 z緩沖器算法射線交點法

第四章三維幾何建模技術

幾種建模方法的原理、特點及其在計算機內的表示。幾何建模就是以計算機能夠理解的方式，對幾何實體進行確切的定義，賦予一定的數學描述，再以一定的數據結構形式對所定義的幾何實體加以描述，從而在計算機內部構造一個實體的模型。三維形體的幾何信息和拓撲信息 形體的定義和正則集合運算

CAD數據建模技術上的四次大革命：曲面造型技術、實體造型技術、參數化技術、變量化技術

線框建模、曲面建模、實體建模的原理、特點和數據結構 常用曲面構造方法：線性拉伸面、直紋面、旋轉面、掃描面

三維實體建模中的計算機內部表示：邊界表示法、構造立體幾何法、混合模式 特征建模及其實現方法 第五章計算機輔助工程 計算機輔助工程的概念。

計算機輔助工程分析的主要內容：工程數值分析、結構優化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學／運動學仿真。有限元分析的概念：先把一個原來是連續的物體剖分成有限個單元，且它們相互連接在有限個節點上，承受等效的節點載荷，并根據平衡條件來進行分析，然后根據變形協調條件把這些單元重新組合起來，成為一個組合體，再綜合求解。由于單元的個數有限，節點的數目也有限，所以這種方法稱為有限元法。有限元分析的基本步驟： 1）前處理——連續體離散化 2）計算單元剛度矩陣 3）組集結構的總剛度矩陣 4）形成節點載荷向量 5）處理幾何邊界條件

6）解線性代數方程組，求出位移 7）求單元和節點的應力 4．優化設計概念

優化設計是在計算機廣泛應用的基礎上發展起來的一項設計技術，以求在給定技術條件下獲得最優設計方案，保證產品具有優良性能。

5．優化設計三要素：設計變量、目標函數、約束條件

6．優化設計的數學模型的建立（建立工程問題的優化設計數學模型）7．仿真

模仿真實的系統，意指通過對模擬系統的實驗去研究一個存在或設計中的系統。仿真（Simulation）的關鍵是建立從實際系統抽象出來的仿真模型。8．仿真類型：物理仿真、數學仿真 9．計算機仿真的一般過程 建立數學模型 建立仿真模型 編制仿真程序 進行仿真實驗 結果統計分析 仿真工作總結

第六章計算機輔助工藝設計

計算機輔助工藝規程設計，即 Computer Aided Process Planning，簡稱CAPP，是通過計算機技術輔助工藝設計人員，以系統、科學的方法確定零件從毛坯到成品的整個技術過程，即工藝規程。CAPP的分類：派生式CAPP和創成式CAPP CAPP的組成：零件信息的輸入、系統的管理、零件工藝設計、工藝文件輸出、系統界面 零件信息的描述方法：數字編碼描述法、語言文字描述法和幾何特征圖形描述法等。

CAPP系統零件信息的輸入：一種是采用人機交互方式輸入零件的各種信息，一種是通過與CAD系統的集成，從CAD系統中直接提取零件的幾何信息和技術信息。派生式CAPP系統工作原理和特點 創成式CAPP系統工作原理和特點 第七章計算機輔助數控加工編程

1、數控編程的內容與步驟。

2、數控程序編制的方法。

3、CAM系統一般具有的基本功能。

4、分析比較常用的四種數控程序檢驗方法（試切、刀具軌跡仿真、三維動態切削仿真、虛擬加工仿真），說明其原理和特點。

5、刀具軌跡仿真的三種驗證方法：刀具軌跡顯示驗證、截面法驗證和數值驗證。第八章逆向工程技術

1．逆向工程技術的基本概念：逆向工程(Reverse Engineering)是在沒有設計圖紙或者設計圖紙不完整以及沒有CAD模型的情況下，按照現有零件的模型（稱為零件原形），利用各種數字化技術及CAD技術重新構造原形CAD模型的過程。逆向工程的核心包括了以下四個步驟：（1）零件原型的數字化

（2）從測量數據中提取零件原型的幾何特征（3）零件原型CAD模型的構建（4）CAD模型的檢驗與修正

零件的數字化和CARM（Computer Aided Reverse Modeling，計算機輔助反向建模）是逆向工程的兩項關鍵技術

逆向工程多用三維測量，具體有：接觸式測量與非接觸式測量。接觸式測量主要是利用三坐標測量機；非接觸式測量主要包括光學測量、超聲波測量、電磁測量等方法。

快速原型技術：快速成形技術是采用軟件離散-材料堆積的原理，綜合利用CAD技術、數控技術、激光加工技術和材料技術，實現零件模型到三維實體原型制造的一體化加工技術，其基本構思是：任何三維零件都可以看作是許多等厚度的二維平面輪廓沿某一坐標方向疊加而成，因此，可將CAD系統內的三維模型切分成一系列平面幾何信息，即對其進行分層切片，得到各層截面的輪廓，按照這些輪廓，數控裝置精確控制激光束或其它工具運動，在當前工作層（三維）上采用輪廓掃描，加工出適當的截面形狀，然后再鋪上一層新的成形材料，進行下一次的加工，形成的各截面輪廓逐步疊加成三維產品。快速原型的主要工藝方法：光固化成形（SLA）、薄料疊層（LOM）、選擇性激光燒結成形（SLS）、熔絲沉積成形（FDM）

快速成型所需的接口文件是STL格式文件。第九章

CAD/CAM系統集成 CAD／CAM系統集成，是指設計與制造過程中CAD、CAPP和NCP三個主要環節的軟件集成，有時也叫CAD／CAPP／CAM集成。

CAD／CAM集成是指信息和物理設備兩方面的集成。

CAD/CAM集成的關鍵技術：參數化技術、特征技術、產品數據管理技術 產品數據交換技術：IGES、STEP CAD／CAM系統的集成方案主要有以下幾種：通過專用數據接口實現集成、利用數據交換標準格式接口文件實現集成、基于統一產品模型和數據庫的集成、基于特征面向并行工程的設計與制造集成方法

Mastercam軟件應用部分

1、二維線框的構建

點線圓弧聚合線矩形橢圓多邊形文字倒圓角倒角尺寸標注

2、圖形的編輯 Modify（修整），Xform（轉換）和Delete（刪除）

3、二維刀具路徑

外形銑削鉆削挖槽（內腔）銑削

4、三維曲面加工

平行加工放射加工等高外形加工投影加工挖槽加工

5、MasterCAM進行銑削加工的主要步驟有：（1）選擇機床類型；（2）串連選取加工輪廓；（3）設置毛坯尺寸；（4）選擇刀具；

（5）設置外形銑削加工參數；

第五篇：CADCAM課程設計總結

《CAD/CAM技術訓練》總結

CAD/CAM技術訓練課程設計是材料成型CAD/CAE、材料成型CAM在模具設計與制造方面應用重要實踐性教學環節，是學生對兩門課程的基礎知識、原理、分析方法的綜合運用和全面訓練。其目的是進一步提高學生應用軟件進行模具設計的重要手段。通過課程設計，培養學生具有模具設計、成型分析及數控加工的思想和分析能力，培養學生使用CAD/CAE/CAM的基本技能，如造型、分模、成型分析、格式轉換、模型預處理、自動編程等，使學生能夠結合工程實際設計一般復雜程度的模具并能對主要零件進行數控加工自動編程操作。

在本次課程實訓過程中，指導教師認真負責指導、學生努力工作，最終圓滿的完成了本次教學任務，取得了較好的效果。對本課程設計總結如下：

1.教學內容的準備。指導教師根據本教學環節的教學目的和大綱要求，對教學內容進行甄選并反復進行討論，選取的具有代表性的典型產品，做到難易適中，工作量飽滿并能全面訓練和考核學生基本知識與技能的掌握與運用。

2.教學指導的過程。準確的對學生講解教學內容，并制定了詳細可行的指導計劃，針對整體問題進行整體答疑，統一輔導，安排機動時間針對學生個別問題有針對性的進行解答。

3.最終成績評定。本課程設計的成績由平時成績（30%），答辯成績（30%），與課程設計說明書與圖紙繪制情況（40%）綜合評定獲得。

通過本次設計，學生重新梳理了所學的相關課程理論知識，增強了信心，提高了自主學習能力。設計中，老師給予學生充分的自由度，使他們充分發揮自己的創新能力和想象力，在復雜的思考過程中不斷地否定自己的設計，不斷改進，不斷完善。在本次設計中還是存在一定不足，主要表現在設計中有的學生缺乏積極主動性；個別學生表現出專業知識的不扎實，此外部分學生課程設計說明書格式不規范，圖紙繪制欠規范等。

材料加工工程系

2014.12.25