第一篇：CADCAM技術的應用及發展趨勢展望

CAD/CAM技術的應用及發展趨勢展望

工業工程2011級姓名：崔成平學號：20111030311

5摘要：

在技術發達的今天工業社會，計算機輔助設計/計算機輔助制造（CAD/CAM)在工程設計、制造等領域具有重要革新、高效率的高新技術。隨著計算機技術日益成熟和強大，CAD/CAM自動加工對社會的機械等行業產生了巨大的影響，對社會產生翻天覆地的影響和巨大的經濟效益。自從1952年研究出來了數控銑床，即出現CAM技術，利用計算機來進行生產管理和操作；60年代出現CAD,隨后在全球范圍迅速普及和應用，至今CAD/CAM已經發展了大半個世紀。對制造業來說，CAD/CAM是提高產品設計品質和制造品質、縮短產品開發周期，降低產品開發成本的強有力手段，已成為企業贏得市場的制勝法寶。CAD/CAM技術的出現推動了幾乎一切領域的設計革命,到如今CAD/CAM技術的發展和應用水平已成為衡量一個國家科技現代化和工業現代化水平的重要標志之一 本文介紹了CAD/CAM技術的發展過程及應用領域, 闡述該技術的發展對現代化機械技術起到至關重要的作用和影響。并對該技術在集成化、智能化、網絡化、綠色化、綜合化等方面的發展趨勢和應用前景進行展望。

現代各種新科學技術不斷發展的今天，產品的設計和制造都可以有計算機來完成。特別是數字化CAD/CAM技術，在各種機械產品的生產和設計過程中有舉足輕重的作用和重要地位。就目前而言，CAD/CAM技術和水平已經發展到相對成熟的時候，在工業發達的的國家，CAD/CAM技術應用已經快速的從軍事工業向民事工業轉移和發展，有大型企業向中小型企業推廣，由高新技術產業區域逐步向汽車、日用家電、輕工業普及。由于CAD/CAM技術是逐步綜合計算機輔助設計、制造和管理系統，他可以實現零件的設計和分析、有限元分析、虛擬裝配和仿真、數控加工和仿真等許多計算機輔助功能，從而在工程設計制造人員的主要設計制造工具，在現代的設計制造業中發揮著愈發重要的作用。

一、CAD/CAMCAD/CAM軟件技術現狀

1.CAD/CAM技術向一體化技術過渡指的是指的是CAD與CAM各模塊之間信息的提取、交換、共享和處理的集成。與之有關的技術有CAD、CAPP（計算機輔助工藝過程設計）、GT、Databases等。其中，產品建模技術、CAPP、及NC技術、工程數據的管理、各模塊間的數據交換接口是CAD/CAM一體化的關鍵技術?；趫D形學發展起來的CAD軟件，它的基本功能有：產品信息的輸入、檢查修改和零件圖的繪制。優秀的CAD軟件，除了線框建模、曲面建模、實體造型的造型和建模方式外，還有特征造型、參數化設計、可變建模等功能。它不僅能提供產品的幾何信息，還能提供公差、表面粗糙度、材料性能、加工要求等產品的制造信息。CAD軟件系統還包含各種編輯工具、自定義功能、與其它高級語言的接口）并定義有符合國際標準的數據交換格式，以便用戶在此基礎上進行二次開發。

為了將CAD與CAM集成一個完整的系統集成一個完整的系統，即希望在CAD做出設計后，由計算機輔助工藝師制定出工藝計劃，包括刀具選擇、刀具軌跡、切削用量、切

削速度、主軸轉速等，然后自動生成NC代碼，這就是計算機輔助工藝規劃（CAPP）。計算機輔助工藝規劃是連接CAD和CAM的中間環節。CAD數據庫的信息只有經過CAPP系統才能變為CAM的加工信息。CAPP的設計方法有兩種。一種是以成組技術（GT）為基礎的經驗型CAPP，它有派生法或檢索法；另一種是依靠事先規定的邏輯決策，利用規定的加工要求和邏輯原則自動生成零件的工藝過程的創成型CAPP（Generative Approach），它屬于人工智能型的設計方法。派生法和創成法相結合的設計方法——綜合設計法是當前主要的設計方法，它利用派生法設計工藝路線用創成法設計工序內容。一個比較完善的CAPP系統，應具有：加工方法的選擇（車、銑、刨、磨、鏜、鉆等）；工藝路線安排；加工設備與工藝設備（刀具、夾具）的選擇；工藝尺寸的換算（加工余量，工序尺寸及公差）；切削參數選擇（切削速度，進給量、切削深度）；零件NC編程能力。由上所述，制造單元的計算機輔助制造單元（CAM）不是孤立的，它是以產品的計算機輔助設計（CAD）為基礎，以計算機輔助工藝規劃（CAPP）為橋梁，完成產品的計算機輔助制造，因此被稱為CAD/CAM一體化。目前國內外研制、開發、銷售的CAD/CAM軟件，實際上是制造單元的CAD/CAM，主要是針對數控機床的CAD/CAM軟件

二、數字化CAD/CAM技術應用

既然提到數字化，那么數字化CAD/CAM技術有別于傳統的CAD/CAM技術。它是綜合了傳統的CAD/CAM技術、人機工程技術、工業設計技術、圖形顯示技術、現代控制技術、網絡技術、數據庫技術、逆向技術、數控加工技術于一身的多學科技術。CAD/CAM技術是不僅是為了縮短產品的研發周期、提高生產率和降低生產成本，更是對傳統設計制造的一次徹底的更新。它不僅是一般意義上的無紙設計和計算機輔助設計制造，而是帶來了一次全新的設計制造概念。例如數字化CAD/CAM技術的發展，對飛機制造技術的發生根本性的改變。波音飛機777的問世，標志著過去使用模線—樣板—量規—標準樣件——零件成型模具和裝配型架的模擬量傳遞體系，轉變為全機數字化定義一飛機的結構三維建模—數字化與裝配—數控加工—數控檢測的數字量傳遞體系。使工程設計水平和飛機研制效率得到了巨大的提高，設計更改和返工率減少了50%，裝配時間出現的裝配問題減少了50%到80%，制造成本降低了30%到40%，產品研發周期縮短了40%到60%，產品交貨期有18個月減少到12個月。

數字化CAD/CAM技術的發展是決定機械制造產品制造周期和成本的兩大核心技術，成為提高機械產品技術水平的關鍵因素。在機械產品的數字化設計中，利用CAD/CAM等先進技術實現機械產品的結構設計和優化。相對與傳統的手工和計算機平面繪圖，采用CAD/CAM技術可將機械產品的開發周期大大縮短、提高效率、節約人力、物力和財力。另外采用CAD/CAM技術可實現機械產品的三維可視化建模，有利于設計、制造和終端互相應用之間的溝通和交流，使機械產品延伸到機械產品的設計中。

數字化CAD/CAM技術也在液壓系統中得到廣泛的應用，如液壓成塊的設計與制造系統是集設計、工藝、制造、裝配等為一體的計算機輔助系統。系統各模塊內部以及相互之間存在著大量數據的運輸和信息的交換。而工程數據庫則是實行數據存取、管理和交換的工具。通過建立液壓集成塊CAD/CAM系統工程數據庫，可以將系統的各項工作聯系在一起。實現整個系統高度的集成，提高工作的效率，從而為最終的設計和生產保存數據。

三、CAD/CAM技術發展趨勢

21世紀以CAD/CAM技術為代表的制造業的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網絡化，追求的目標是在最快的時間內、以最低的成本生產出滿足用戶需求的產品。具體表現出以下幾個特征：

3.1 集成化

集成化是CAD/CAM技術發展的一個最為顯著的趨勢。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC（生產計劃與控制）等各種功能不同的軟件有機地結合起來，用統一的執行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，保證系統內部信息流的暢通并協調各個系統有效地運行。國內外大量的經驗表明：CAD系統的效益往往不是其本身，而是通過CAM和PPC系統體現出來；反過來，CAM系統如果沒有CAD系統的支持，花巨資引進的設備往往很難得到有效利用；PPC系統如果沒有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及時和準確的數據作為計劃的依據，訂出的計劃也較難貫徹執行，所謂的生產計劃和控制將得不到實際效益。因此，人們著手將CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系統有機地、統一地集成在一起，從而消除“自動化孤島”，取得最佳的效益。

3.2 智能化

智能型CAD/CAM系統是人工智能技術應用在產品的設計、分析、制造中，尤其是機器人技術和專家系統技術。專家系統是一種問題求解智能軟件系統，在某些專業領域內，它把人類專家的知識和經驗轉換成計算機能夠處理和接收的符號形式，按照專家的控制策略和推理方式，解決該領域內原來只有專家才能解決的問題。CAD/CAM系統應用逐步深入，逐漸提出智能化需求，設計是一個含有高度智能的人類創造性活動。智能CAD/CAM是發展的必然方向。智能設計在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫，及時準確地向設計師提供產品開發所需的知識和幫助，智能地支持設計人員，同時捕獲和理解設計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等；并具有推理功能，使設計新手也能做出好的設計來，現代設計的核心是創新設計，人們正試圖把創新技法和人工智能技術相結合應用到CAD技術中，用智能設計、智能制造系統去創造性解決新產品、新工程和新系統的設計制造，這樣才能使我們的產品、工程和系統有創造性。

3.3 網絡化世紀，制造業從獲取需求信息，到產品分析設計、選購原輔材料和零部件、進行加工制造，直至營銷，整個生產過程都將實現全球化。CAD/CAM系統的網絡化是能使設計人員對產品方案在費用、流動時間和功能上并行處理的并行化產品設計應用系統；是能提供產品、進程和整個企業性能仿真、建模和分析技術的擬實制造系統；是能開發自動化系統，產生并優化工作計劃和車間級控制，支持敏捷制造的制造計劃和控制應用系統；是能對生產過程中物料進行管理的物料管理應用系統等。隨著計算機網絡技術的不斷完善，CAD/CAE/CAM系統的網絡化已成為不可阻擋的發展趨勢。網絡化可以充分發揮系統的總體優勢，使一個項目在多臺計算機上協作完成。借助現有的網絡，不同設計人員可以通過網絡交流設計數據，同時對產品的設計與制造進行操作和評價。

3.4 綠色化

綠色化現已成為CAD/CAM技術的新趨勢。當前，全球環境的惡化程度與日俱增，制造業一方面是創造人類財富的支柱產業，但同時又是環境污染的主要源頭。因此，無論從技術發展，還是從需求推動的角度，綠色制造已經在影響和引導當今的技術發展方向。從產品設計到制造技術，從企業組織管理到營銷策略的制定，一批綠色制造技術的概念已經在發展之中。

3.5 綜合化

未來產品的開發設計是機械科學的理論知識與電磁學、光學、控制理論等多學科知識的有機結合。未來的CAD/CAM技術最主要應該是與材料粒子或熔融狀態下的模具成型技術有機地結合在一起，運用CAD/CAM 技術設計完成產品的制造流程后，連接CAD/CAM主機的制造系統(粒子填充機或熔融儲存器)就會立即在自生系統內運用被無限細分后的小方塊特殊板材（耐高溫，高壓）生成CAD/CAM所設計的零件形狀，然后根據在CAD/CAM系統中設計好的材料的粒子或熔融態物質進行填充，填充滿后進行冷卻即得到所需的零件。當然，這其中還會涉及到粒子或熔融物質填充時的氣泡消除技術，粒子或液態物資的冷卻技術等相關模具化技術。4）分布式并行處理技術

該技術實現制造系統中各種問題的協同求解，獲得系統的全局最優解，實現系統的最優決策。

3.6多學科、多功能綜合產品開發技術

機電產品的開發設計不僅用到機械科學的理論與知識（力學、材料、工藝等），而且還用到電磁學、光學、控制理論等。不僅要考慮技術因素，還必須考慮到經濟、心理、環境、衛生及社會等方面因素。機電產品的開發要進行多目標全性能的優化設計，以追求機電產品動靜熱特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。

3.7虛擬現實技術

是利用虛擬實現技術、多媒體技術及計算機仿真技術來實現產品設計制造過程中的幾何仿真、物理仿真、制造過程仿真及使用過程仿真，采用多種介質來存儲、表達、處理多種信息，融文字、語音、圖象、動畫于一體，給人一種真實感及身臨其境感。

3.8人－機－環境系統技術

將人、機器和環境作為一個系統來研究，發揮系統的最佳效益。研究的重點：人機環境的體系結構及集成技術，人在系統的作用及發揮，人機柔性交互技術，人機智能接口技術，清潔制造等。

總的來說，這些技術主要體現了21世紀制造技術對CAD/CAM技術的要求，也表達了CAD/CAM發展的方向。為今后CAD/CAM技術更加適應社會和科學技術的發展指明了道路。

四、CAD/CAM技術的應用前景CAD/CAM技術的應用前景

4.1 CAD/CAM技術在企業中的應用前景

CAD/CAM系統只有在企業實現以下幾個方面的改革后才會得到飛速發展。1)提高重視，加大投入企業特別是中小企業必須提高對CAD/CAM 技術的 重視，不要認為CAD/CAM技術投資大、回報慢。要明白，CAD/CAM 技術雖然投資大、風險高、回報慢，然而這種技術卻是目前制造業的先進技術，是未來制造業的一種發展趨勢。因此，我們必須在戰略上重視對這種先進技術的投入，企業的可持續性發展靠的就是這種對未來發展起關鍵性作用的具有長遠性、戰略性的風險投資。因此，企業（特別是中小企業）在規劃自己的未來的時候必須把對CAD/CAM 技術的投資和人才的培養考慮進去。

2)加大創新，不斷開發具有自主品牌特色的CAD/CAM軟件創新是一個民 族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力。我們只有堅持走自主開發、擁有自主品牌的道

路，才能在這個競爭激烈的行業中立于不敗之地。只有緊跟市場，不斷創新，不斷滿足用戶的需求，不斷開發出具有自主品牌特色的產品，才能使自己擁有核心競爭力，才不會在市場經濟的游戲中被踢出局。國家應加大對開發 CAD/CAM軟件的扶持和投資力度，采用免稅等方式鼓勵中小企業自主研發CAD/CAM 系統。各大高校和企業，應抓住國家高度重視的這一機遇，強強聯合，共同開發出具有廣闊的市場應用前景的產品。

4.2 CAD/CAM技術在家庭中的應用前景

在未來的 50~100 年內，隨著生產力的飛速發展，CAD/CAM技術將會像計算機技術一樣逐漸走進千家萬戶。人們將會在自己的家中與同伴一起運用已有的模塊化技術生產自己需要的個性化的產品。他們所要做的只是把計算機與生產設備通過特定的I/O端口連接起來，然后按下按鈕，即可實現CAD/CAM的家庭化模塊化生產

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[7]趙惠清.機械專業本科生全程三維設計能力培養模式[J].工程圖學學報.2004（3）

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?！灸繕撕瘮怠⒃O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?！卷樝蚬こ獭渴菑念A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?！?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??； 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?？焖僭偷闹饕に嚪椒ǎ汗夤袒尚危⊿LA）、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；

第四篇：畢業論文-我國模具CADCAM技術的現狀及發展趨勢研究（模版）

我國模具CAD/CAM技術的現狀及發展趨勢研究

我國模具CAD/CAM技術的現狀及發展

趨勢研究

***（井岡山大學工學院，江西 吉安 343009）

指導教師：***

[摘要]介紹了模具CAD/CAM技術發展概況，模具CAD/CAM軟件特點及其優越性及目前我國國內應用的主要自主軟件，分析了模具行業采用模具CAD/CAM技術的原因，闡述了模具CAD/CAM應用情況和開發現狀，指出了我國模具CAD/CAM軟件應用與開發中存在的主要不足，探討了今后的發展趨勢。隨著模具CAD/CAM 技術向著更高方向的發展，必將提高產品的設計和制造效率。企業應看清應用CAD/CAM技術帶來的進步性，并以自身為基礎，借鑒同行各企業應用推廣的經驗，靈活應用CAD/CAM技術，加快企業的設計制造一體化發展。

[關鍵詞]標準件庫；存在的問題；集成化；知識工程；并行工程；先進制造技術

[Abstract]Describes the mold CAD/CAM technology development overview and mold CAD/CAM software features ,advantages of analysis using die mold industry CAD/CAM technology and the current application in our country a major independent software, the reasons to explain the mold CAD/CAM application and development of the status quo, concluded that China's Die CAD/CAM software application and development of the main shortcomings that exist to explore the future trends.With the mold CAD/CAM technology, the direction toward a higher development, will improve product design and manufacturing efficiency.An enterprise should see the application of CAD/CAM technology has brought advances in the disease and the basis of its own, drawing on peer-to promote the enterprise application experience, flexible application of CAD/CAM

I

井岡山大學畢業論文

technology, accelerate the design and manufacture of integrated development of enterprises.[Keywords] Standard Parts Library;a problem;integration;Knowledge Engineering;concurrent engineering;advanced manufacturing technology.II 我國模具CAD/CAM技術的現狀及發展趨勢研究

目錄

摘要

???????????????????????????????? Ⅰ

Abstract

????????????????????????????????Ⅰ 1引言????????????????????????????????1

我國模具CAD/CAM的現狀?????????????????????????2.1我國模具CAD/CAM的現狀?????????????????????2.2CAD/CAM技術與傳統加工方法比較具有的先進性???????????3 我國CAD/CAM技術存在的主要問題??????????????????4 我國模具CAD/CAM的發展趨勢??????????????????6

4.1模具CAD/CAE/CAM正向集成、三維、智能和網絡化發展??????? 6

4.2基于知識設計技術的提出?????????????????????7 4.3與先進制造技術的結合??????????????????????? 7 4.4模具標準件選擇向智能化發展???????????????????? 8

結論???????????????????????????????9 參考文獻??????????????????????????????致謝????????????????????????????????

III 我國模具CAD/CAM技術的現狀及發展趨勢研究 引言

模具工業是國民經濟的重要基礎工業之一。模具是工業生產中的基礎工藝設備，是一種高附加值的高精密集型產品，也是高新技術產業化的重要領域，其技術水平的高低已經成為衡量一個國家制造業水平的重要標志。模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分別發展的基礎上發展起來的，它是計算機技術在模具生產中綜合應用的一個新的飛躍。模具CAD/CAM是改造傳統模具生產方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統工種。它以計算機軟件的形式，為用戶提供一種有效的輔助工具，使技術人員能借助于計算機對產品、模具結構、成形工藝、數控加工及成本等進行設計和優化。模具CAD/CAM技術的迅猛發展，軟件，硬件水平的進一步完善，為模具工業提供了強有力的技術支持，為企業的產品設計，制造和生產水平的發展帶來了質的飛躍，已經成為現代企業信息化，集成化、網絡化的最優選擇。

井岡山大學畢業論文 我國模具CAD/CAM的現狀

2.1 CAD/CAM技術與傳統加工方法比較具有的先進性

開發CAD/CAM軟件的目的是應用CAD/CAM技術，應用CAD/CAM技術的目的是提高企業的設計和制造水平，增強企業在國際市場的競爭能力。根據傳統做法，一個新產品的開發過程總是分為設計與制造兩大部分。模具生產也不例外，模具屬單件生產，設計與制造往往是一一對應的，所以模具設計的工作特別繁重。傳統的模具設計采用手工設計方法，工作繁瑣，模具設計所占工時約為模具總工時的20％左右，模具設計工作量大、周期長、任務急。

引入模具CAD技術后，模具設計可借助計算機完成傳統手工設計中各個環節的設計工作，并自動繪制模具裝配圖和零件圖。模具CAM最初應用于模具型腔等復雜形狀自動加工的計算機輔助編制，后又逐步擴展為工藝準備和生產準備過程中的許多功能，例如計算機輔助模具制造工藝過程的設計、計算機輔助模具生產管理等各方面的應用。開發模具CAM最原始的依據是模具的幾何信息-----圖形。

最初的模具CAD/CAM技術，盡管使用計算機代替了大量的繁重手工勞動，取得很大成績，但是從整個模具生產過程看，卻沒有什么本質的變化。整個模具生產與傳統模具生產類似，設計與制造環節間有著嚴格的分界，二個環節間傳遞信息的最重要手段只靠圖樣。

模具CAD/CAM技術的主要特點是設計與制造過程的緊密聯系----設計制造一體化，其實質是設計和制造的綜合計算機化。在模具CAD/CAM系統中，產品的幾何模型（有些綜合系統還要求附加工藝和組織管理方面信息）是關于產品的最基本核心數據，并作為設計、計算、分析中最原始的依據。通過模具CAD/CAM系統的計算、分析和設計而得到的大量信息，可運用數據庫和網絡技術將其存儲并直接傳送到生產制造環節的各個方面，從而實現設計制造一體化。采用了CAD/CAM技術以后，圖樣的作用大大減弱，大部分設計和制造信息由系統直接傳送，圖樣不再是設計與制造環節的分界線，也不再是制造、生產過程中的唯一依據，它將被逐步簡化，甚至最終消失[1]。

2.2我國模具CAD/CAM的現狀

由于對模具要求的越來越高，傳統的制模方法已經不能滿足需要，這就促使了CAD/CAM技術在模具業中的應用。發達國家從20世紀50年代就開始模具CAD/CAM的研究。到20世紀80年代，模具CAD/CAM技術已經廣泛應用于冷沖模具、鍛造模具、我國模具CAD/CAM技術的現狀及發展趨勢研究

注射模具、壓鑄模具的設計與制造。

我國的計算機技術起步較晚，模具CAD/CAM的開發始于20世紀70年代末，但發展也相當迅速。到目前為止，通過國家有關部門鑒定的有精沖模、普通沖裁模、輥鍛模、錘模和注塑模等CAD/CAM系統，它們在生產中發揮著重要的示范作用并產生巨大的經濟效益。80年代中、后期，我國的沖模CAD研制工作進入了全面發展階段，不少企業、科研院所大專院校都開發了面向中國制造的CAD軟件，強調軟件產品的專業化和本地化[2]。從上世紀90年代開始，華中科技大學、西安交通大學和北京機電研究院等相繼開展了級進模CAD/CAM系統的研究和開發。近年來，我國模具標準件庫的應用也日益增多。為了減輕重復勞動，提高工作效率，許多研究機構和設計生產部門都在各種CAD平臺上利用其提供的二次開發接口進行二次開發。大多數的CAD系統不含有標準件庫，尤其是對特定行業的專用標準件庫，不能滿足設計人員的需求，因此相關的設計部門和科研機構采用不同的方法開發了行業內適用的標準件系統，很大程度上提高了設計效率。但是單純的標準件庫往往存在以下不足：

（1）設計人員要根據模具類型手工選擇所需標準件的尺寸和種類；（2）對于由若干標準件組成的典型組合；

（3）在模具設計中對應標準件在模具活塊或者非標常用件上要配合生成相應的定位孔、安裝孔或槽腔，而這些結構的生成仍需要通過設計人員手工造型并和模具活塊作布爾運算生成[3]。

總體我國CAD/CAM的研究應用與工業發達國家相比還有較大差距，主要表現在：（1）CAD/CAM的應用集成化程度較低，很多企業的應用仍停留在繪圖、NC編程等單項技術的應用上。

（2）CAD/CAM系統的軟、硬件均依靠進口，自主版權的軟件較。

（3）缺少設備和技術力量，有些企業盡管引進CAD/CAM系統，但其功能沒能充分發揮。近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業普遍可以接受的程度，特別是微機的普及應用，更為廣大模具企業普及模具CAD/CAM技術創造了良好的條件。隨著微機軟件的發展和進步，技術培訓工作也日趨簡化。在普及推廣模具CAD/CAM技術的過程中，應抓住機遇，重點扶持國產模具軟件的開發和應用，加大技術培訓和技術服務的力度，應進一步擴大CAD/CAM技術的應用范圍[4]。

井岡山大學畢業論文 我國CAD/CAM 技術存在的主要問題

近幾年來，我國CAD/CAM系統的開發和應用取得了一些成績，國內已初步形成了CAD/CAM商品化軟件市場。盡管如此，我國CAD/CAM技術發展在設計水平、開發能力、開發規模、技術和產品質量上還無法與發達國家相比。在CAD/CAM軟件應用與開發存在的不足主要有以下幾點：

(1)不少的企業對CAD的認識還僅僅停留在繪圖階段，缺乏設計方法和設計理論的指導，從而使CAD產生的效益尚未得到充分發揮[5]。

(2)CAD/CAM軟件應用人員層次不齊，不能讓CAD軟件得到的高效率應用。(3)在引進模具CAD/CAM技術時存在著盲目性傾向，許多企業沒有充分考慮各種CAD/CAM軟件的特點，購買回來的CAD/CAM軟件不能完全適用于本企業的產品設計與開發工作[6]。

(4)引進的模具CAD/CAM系統的二次開發跟不上，致使引進軟件的效率不能完全發揮[7]。

(5)國內模具CAD/CAM技術水平還處于高技術集成和向產業化、商品化過渡的時期，自主開發的模具CAD/CAM系統商品化程度不夠高，功能和穩定方面與國外先進軟件還有很大差距[8][9]。

(6)我國CAD技術開發創新少、仿制多。沒有創新就沒有競爭力，只仿制就不能開發出有競爭力的產品。從我國二維CAD到目前研制的三維CAD都存在這一問題。用戶提出的參數設計問題[10]、數據管理問題及特征造型問題。這些技術，我國CAD研究開發者都沒有引起注意。

(7)我國CAD軟件的開發缺乏理論和算法的研究。CAD技術是一項綜合性的高新技術，涉及面廣而復雜，技術變化快，競爭激烈。就建模技術而言會涉及很多模型建立的理論和算法，這些都是為解決用戶需求而研究開發的，每種理論和算法用于CAD系統中，會產生新的CAD軟件，如著名的CSG、B-rep、NURBS等，而我國CAD軟件開發者缺乏這方面的研究[44]。

(8)信息集成技術落后。信息技術的廣泛集成是以產品數據管理（PDM）和過程管理（PM）為基礎，實現CAD/CAPP/CAM和ERP的有機集成，在并行工程中PDM也是重要的基礎。而我國在這方面的研究剛剛開始，至今也沒有一個在國內市場上成熟的數據庫管理系統（DBMS）[12]。因此，這類基礎性軟件也被國外的系統占領了市場，而我 4 我國模具CAD/CAM技術的現狀及發展趨勢研究

們的CAD/CAPP/CAM集成技術又是建立在國外基礎系統上。

(9)CAD中的數據交換格式和標準化落后。在CAD技術的標準化方面，我國由于技術落后，資金投入不足，至今仍未提出一個有關CAD方面的標準，完全是采用國際標準，而且有的已用作國家標準（IGES、STEP等），另外由于種種因素也跟不上國際標準的更新和發展，因此造成國內CAD軟件系統在數據交換、標準化等方面存在不少問題[13]。

井岡山大學畢業論文 模具CAD/CAM 的發展趨勢

4.1 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、網絡化、智能化、并行化

(1)集成化

集成化是CAD/CAM技術發展的一個最為顯著的趨勢。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC（生產計劃與控制）等各種功能不同的軟件有機地結合起來，用統一的執行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，保證系統內部信息流的暢通并協調各個系統有效地運行。國內外大量的經驗表明，CAD系統的效益往往不是從其本身，而是通過CAM和PPC系統體現出來；反過來，CAM系統假如沒有CAD系統的支持，花巨資引進的設備往往很難得到有效地利用；PPC系統假如沒有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及時和準確的數據作為計劃的依據，訂出的計劃也較難貫徹執行，所謂的生產計劃和控制將得不到實際效益。因此，人們著手將CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系統有機地、統一地集成在一起，從而消除“自動化孤島”，取得最佳的效益[14]。

CIM是CAD/CAM集成技術發展的必然趨勢。CIM的最終目標是以企業為對象，借助于計算機和信息技術，使生產中各部分從經營決策、產品開發、生產準備到生產實施及銷售過程中，有關人、技術、經營管理三要素及其形成的信息流、物流和價值流有機集成并優化運行，從而達到產品上市快、高質、低耗、服務好、環境清潔，使企業贏得市場競爭的目的[15]。CIMS是一種基于CIM哲理構成的計算機化、信息化、智能化、集成化的制造系統。它適應多種、小批量市場需求，可有效地縮短生產周期，強化人、生產和經營管理的聯系，壓縮流動資金，提高企業的整體效益。

(2)網絡化

21世紀網絡將全球化，制造業也將全球化，從獲取需求信息，到產品分析設計、選購原輔材料和零部件、進行加工制造，直至營銷，整個生產過程也將全球化。CAD/CAM系統的網絡化能使設計人員對產品方案在費用、流動時間和功能上并行處理的并行化產品設計應用系統；能提供產品、進程和整個企業性能仿真、建模和分析技術的擬實制造系統；能開發自動化系統，產生和優化工作計劃和車間級控制，支持靈敏制造的制造計劃和控制應用系統；對生產過程中物流，能進行治理的物料治理應用系統等[16]。

(3)智能化

人工智能在CAD中的應用主要集中在知識工程的引入，發展專家CAD系統。專 6 我國模具CAD/CAM技術的現狀及發展趨勢研究

家系統具有邏輯推理和決策判定能力[17]。它將許多實例和有關專業范圍內的經驗、準則結合在一起, 給設計者更全面，更可靠的指導。應用這些實例和啟發準則，根據設計的目標不斷縮小探索的范圍，使問題得到解決。

(4)并行工程

并行工程（Concurrent Ensineering）是隨著CAD/CAM、CIMS技術發展提出的一種新哲理、新的系統工程方法。這種方法和思路，就是并行的、集成的設計產品及其開發的過程[18]。它要求產品開發人員在設計的階段就考慮產品整個生命周期的所有要求，包括質量、成本、進度、用戶要求等，以便最大限度地提高產品開發效率及一次成功率。并行工程的關鍵是用并行設計方法代替串行設計方法。隨著市場競爭的日益激烈，并行工程必將引起越來越多的重視。但其實施也決非一朝一夕的事情，目前應為并行工程的實現創造條件和環境。其中，與CAD/CAM技術發展密切相關的有如下幾項要求：1）研究特征建模技術，發展新的設計理論的方法；2）開展制造仿真軟件及虛擬制造技術的研究，提供支持并行工程運行的工具和條件；3）探索新的工藝過程設計方法，適應可制造性設計（DFM）的要求[19]；4）借助網絡及統一DBMS技術，建立并行工程中數據共享的環境；5）提供多學科開發小組的協同工作環境，充分發揮人在并行工程中作用。以上要求將極大地促進CAD/CAPP/CAM技術的變革和發展。

4.2 基于知識設計技術的提出

模具設計和制造在很大程度上仍然依靠著模具工作者的經驗，僅憑計算機的數值計算功能去完成諸如模具設計方案的選擇、工藝參數與模具結構的優化、成型缺陷的診斷以及模具成形性能的評價是不現實的。新一代模具CAD/CAE/CAM系統正在利用KBE（基于知識的工程）技術進行脫胎換骨的改造。知識集成的主要目的是將分散的知識按照一定的邏輯規則有機的結合起來，使知識有序化、層次化，從而高效地利用知識資源，有利于知識創新。網絡等信息技術的發展為知識集成發展提供了很好的外部條件，而模塊化的工程設計方法為知識集成的實現提供了必要的內部條件。如UG-II中所提供的人工智能模塊KF（KnowledgeFus-ion）[20]。

利用KF可將設計知識融入系統之中，以便進行圖形識別與推理。國內研究工作者在此方面做了大量的研究工作，并在某些方面取得了長足發展。

4.3 與先進制造技術的結合

采用高速加工技術，得到的產品質量好，生產效率高。高速加工過程中，機床主

井岡山大學畢業論文

軸以極高的轉速運轉，激振頻率遠遠離開了“機床—刀具—工件”系統的固有頻率范圍，零件加工過程平穩無沖擊，因此加工精度高，表面質量好，經過高速銑削得型腔表面可以到達磨削的水平，省了很多精加工[21]。用高速銑加工中心加工零件，可以在一次裝夾中完成型腔的粗精加工和模具零件其他部位的機械加工，并且不需要做電極，不需要手工研磨和拋光。

虛擬產品設計和制造。虛擬現實技術集成了計算機圖形學、多媒體、人工智能、網絡、多傳感器、并行處理等技術。模具虛擬產品設計技術是虛擬現實技術在模具產品制造中的應用或實現，是模具現實設計環境和制造環境的計算機內部映射，是虛擬制造的重要內容；虛擬制造是以仿真技術、虛擬現實技術等為支撐，對模具設計、加工、裝配、維護經過統一建模形成虛擬的環境、虛擬的過程和虛擬的產品[22]。虛擬技術使得產品的設計和制造更加直觀化，并且有利于發現問題，即使修正，避免了在真正設計制造中出現問題引發的資源損耗。

4.4 模具標準件選擇向智能化發展

由于人工智能、知識和知識表示的引入，使得模具標準件選擇智能化，減少了人工操作量，提高了模具設計的效率，同時減少了設計中錯誤紕漏的發生。國內的許多專家對此提出了先進的理論，比如：卜昆提出設計一個參數化的尺寸驅動的三維建庫工具[23]；莫蓉分析了面向轉配的標準件庫的信息結構，提出和實現了滿足裝配建模的一種標準件建庫方法和建庫工具。這些理論對模具標準件選擇向智能化發展都有深遠的影響。我國模具CAD/CAM技術的現狀及發展趨勢研究 結論

近年來，隨著我國正式加入WTO，經濟全球化和信息化使我國制造企業的競爭環境、發展模式和活動空間等發生了深刻變化，這些變化對我國制造企業提出了嚴峻的挑戰，如何提高自身的核心競爭力已成為制造企業關注的焦點。在模具CAD/CAM的應用方面，經過這幾十年的發展，我國模具CAD/CAM的應用有了長足的發展，模具CAD/CAM技術已經被廣泛應用于我國企業。在模具CAD/CAM人才方面，在政府的大力支持下，高校和企業培養了一大批模具CAD/CAM軟件開發及應用人才。CAD/CAM技術的進步始終與工程實際相結合，它在我國的應用和發展必將對制造企業產生深遠的影響，對提高我國制造企業核心競爭力起到舉足輕重的作用。

隨著市場競爭的日益激烈，用戶對產品的質量、成本、上市時間提出了越來越高的要求。CAD/CAN技術是加快產品更新換代，增強企業競爭能力的最有效手段。企業應看清應用CAD/CAM技術帶來的進步性，并以自身為基礎，借鑒同行各企業應用推廣的經驗，靈活應用CAD/CAM技術，加快企業的設計制造一體化發展。

井岡山大學畢業論文

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致 謝

光陰荏苒，日月如梭，在井大的三年學習時間即將過去。在漫長的人生旅程中，三年時間并不算長，但對我而言，是磨礪青春、揮灑書生意氣的三年，也是承受師恩、增長才干、提高學識的三年。在此，我特別要感謝我的論文指導老師鄭小秋先生。就本篇畢業論文總結報告而言，從提綱、草擬、修改到最后定稿，鄭老師都給予了一而再、再而三的精心批閱，每個環節都凝結老師努力的付出和辛勞的汗水。

第五篇：CADCAM技術復習題0910

基本概念

CAD/CAM系統的基本功能、任務、組成信息集成方案

CAD/CAM技術發展趨勢

CAD/CAM系統設計的原則

CAD/CAM系統中的軟件主要分幾類？各起什么作用？

參數化設計的實現方法

舉例說明參數化設計的意義和過程 計算機圖形變換技術：基本變換矩陣、三視圖各視圖的變換矩陣、組合變換矩陣

計算機建模技術：實體建模的基本原理、給出實體建模過程寫出其布爾運

算式

實體模型的邊界表示法（給出模型用邊界法表示其數據結構）

用四叉樹表示模型結構

計算機輔助工程分析的應用

有限元法的基本思想、優化設計的模型和要素

有限元軟件與CAD軟件如何集成和聯接

計算機輔助數控加工的原理

圖形交互式自動編程的特點

圖形交互式自動編程的基本步驟

舉例說明你所知道的CAD/CAM集成軟件如何實現集成工作的仿真技術在CAD/CAM系統中的應用

計算機輔助工藝過程設計系統的工作原理

CAD/CAPP/CAM的集成方法