计算机辅助设计与制造
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一、CAD/CAM概论 CAD/CAM技术是一门多学科综合性应用技术，是20世纪制造领域最杰出的技术之一。1．1 CAD/CAM的基本概念 CAD(Computer Aided Design):是指工程技术人员以计算机为工具完成产品设计过程中的各项任务，如草图绘制、零件设计、装配设计、工装设计、工程分析等； CAPP(Computer Aided Process Planning):是指工艺人员利用计算机，根据产品制造工艺要求，交互或自动地确定产品加工方法和方案，如加工方法的选择、工艺路线和工序的设计等； CAM(Computer Aided Manufacturing):制造人员借助于计算机完成从生产准备到产品制造出来的过程中各个环节与活动，如数控加工编程、制造过程控制、质量检测等。 1.1.1 从产品制造的过程理解CAD/CAM 传统制造概念与过程如图1。1 现代制造概念与过程
利用计算机完成各个环节的工作成为CAD/CAM 几点说明：1、计算机技术只能解决信息的查询与统计，信息的管理、重复而繁琐的工作等，而并不能代替人的工作，特别是创造性的工作。 2、现代制造概念很大，本书CAD/CAM的概念只涉及到产品的设计、工艺设计、加工、车间控制与质量控制等内容。 3、上述制造环中有三个流：物流、资金流与信息流。 4、企业制造资源有人、财、物、技术与信息。 1.1.2 CAD/CAM的基本功能 在CAD/CAM系统中，人们利用计算机完成产品结构描述、工程信息表达、工程信息的传输与转化、信息管理等工作。因此，CAD/CAM系统应具备以下基本功能： 1、产品与过程的建模 如何用计算机能够识别的数据（信息）来表达描述产品。如产品形状结构的描述、产品加工特性的描述、如何将有限元分析所需要的网格及边界条件描述出来等等。 2、图形与图象处理 在CAD/CAM系统中，图形图象仍然是产品形状与结构的主要表达形式，因此，如何在计算机中表达图形、对图形进行各种变换、编辑、消隐、光照等处理是CAD/CAM的基本功能。 3、信息存储与管理 设计与制造过程会产生大量、种类繁多的数据，如设计分析数据、工艺数据、制造数据、管理数据等。数据类型有图形图象、文字数字、声音、视频等；有结构化和非结构化的数据；有动态和静态数据等。怎样将CAD/CAM系统产生这些大量的电子信息存储与管理好，是CAD/CAM的必备功能。采用工程数据库。 4、工程分析与优化 计算体积、重心、转动惯量等，机构运动计算、动力学计算、数值计算，优化设计等。CAE 5、工程信息传输与交换 信息交换有CAD/CAM系统与其他系统的信息交换和同一CAD/CAM系统中不同功能模块的信息交换。
先进制造技术的内涵及特点 姓名：xxx 学号：xxxxxxxxx 班级：xxxxxxxxxxxx 随着社会需求个性化、多样化的发展，生产规模沿小批量－－大批量－－多品种变批量的方向发展，以及以计算机为化表的高技术和现代化管理技术的引入、渗透与融化，不断地改变着传统制造技术的面貌和内涵，从而形成了先进制造技术。 1．先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 2．先进制造技术的特点 （1）先进制造技术的实用性 先进制造技术最重要的特点在于，它首先是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。从先进制造技术的发展过程，从其应用于制造全过程的范围，特别是达到的目标与效果，无不反映这是一项应用于制造业，对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业（如汽车制造、电子工业）的需求而发展起来的先进、适用的制造技术，有明确的需求导向的特征；先进制造技术不是以追求技术的高新为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高效益为中心，以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。 （2）先进制造技术应用的广泛性 先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而则将其综合应用于制造的全过程，覆盖了产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务甚至回收再生的整个过程。 （3）先进制造技术的动态特征 由于先进制造技术本身是在针对一定的应用目标，不断地吸收各种高新技术逐渐形成、不断发展的新技术，因而其内涵不是绝对的和一成不变的。反映在不同的时期，先进制造技术有其自身的特点；也反映在不同的国家和地区，先进制造技术有其本身重点发展的目标和内容，
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/9f16668326.html, 电子设计自动化技术及其应用简述 作者：张彦超 来源：《科技创新与应用》2013年第07期 摘要：随着计算机和电子技术的广泛应用，电子工程的发展已经呈现出超速发展的态势。其中，EDA技术成为了现如今电子工程技术之中的一个重要科学技术。文章主要阐述了EDA 技术的概念、特点、作用以及其设计的领域。 关键词：EDA；自动化；硬件设计 1 电子设计自动化技术的基本含义及现状 电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）技术是以计算机科学和微电子技 术发展为先导，汇集了计算机图形学、拓扑逻辑学、微电子工艺与结构学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技术，它是在先进的计算机工作平台上开发出的一整套电子系统设计的软件工具。从上个世纪中叶开始，相关的科学技术人员相继研发出种类繁多的计算机辅助设计工具，通过这些工具帮助设计研究人员完成电子系统和集成电路的作业设计，也正是因为这样，EDA技术的发展在集成电路飞速发展的严峻形势下，也不得不完成自身技术的创新 与飞跃，为更大规模庞大的集成电路系统设计与制造提供更多的支持，以此来适应社会生活和生产的需要。 EDA是从20世纪60年代中期的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念中中发展过来的，它是电子设计自动化的缩写。EDA技术就是以计算机作为主要工具，在EDA软件的工作平台上，设计者使用硬件描述语言VHDL来进行设计，而后由计算机自动的完成逻辑编译、化简、分割、综合、 优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。这一技术是电子计算机、微电子操作技术、电路知识、信息收集分析和信号处理等多项技术的结晶。 如今对EDA概念的诠释延伸了很多领域，不仅仅局限于某一行业内。在机械、通信、电子、航空航天、矿产、化工、医学、生物、军事等领域内，都会发现有EDA技术的身影。EDA在教学、科研、产品设计与制造等多个方面都能够发挥出其重要的作用。在教学方面， 现在EDA课程几乎都要遍及到所有理工科类的高等院校，是一项热门的科学专业。学校传授的EDA技术，主要是要让学生认识、了解EDA的基本概念和基本的理论，能够掌握运用HDL语言编写简单的规范、了解掌握逻辑综合的理论和算法，能够运用EDA技术平台独立进行电子电路课程的实验验证并从事简单系统的设计。一般学习电路仿真工具（如multiSIM、PSPICE）和PLD开发工具（如Altera/Xilinx的器件结构及开发系统）。科研方面主要利用电路仿真工具（multiSIM或PSPICE）进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品测试；将CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中；从事PCB设计和ASIC设计等。在产品设计与制造
第1章计算机辅助设计概述 1.1 计算机辅助设计的概念 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD），它是计算机科学技术发展和应用中的一门重要技术。所谓CAD技术，就是利用计算机快速的数值计算和强大的图文处理功能来辅助工程师、设计师、建筑师等工程技术人员进行产品设计、工程绘图和数据管理的一门计算机应用技术，如制作模型、计算、绘图等。 计算机辅助设计对提高设计质量，加快设计速度，节省人力与时间，提高设计工作的自动化程度具有十分重要的意义。现在，它已成为工厂、企业和科研部门提高技术创新能力，加快产品开发速度，促进自身快速发展的一项必不可少的关键技术。 与计算机辅助设计（CAD）相关的概念有： CAE（Computer Aided Engineering ）：计算机辅助分析。就是把CAD设计或组织好的模型，用计算机辅助分析软件对原设计进行仿真设计成品分析，通过反馈的数据，对原CAD设计或模型进行反复修正，以达到最佳效果。 CAM（Computer Aided Manufacture ）：计算机辅助制造。就是把计算机应用到生产制造过程中，以代替人进行生产设备与操作的控制，如计算机数控机床、加工中心等都是计算机辅助制造的例子。CAM不仅能提高产品加工精度、产品质量，还能逐步实现生产自动化，对降低人力成本、缩短生产周期有很大的作用。 把CAD、CAE、CAM结合起来，使得一项产品由概念、设计、生产到成品形成，节省了相当多的时间和投资成本，而且保证了产品质量（如图1-1所示）。 是 图1-1 计算机辅助设计过程 计算机辅助设计（CAD）技术是集计算、设计绘图、工程信息管理、网络通讯等计算机及其他领域知识于一体的高新技术，是先进制造技术的重要组成部分。其显著特点是：提高设计的自动化程序和质量，缩短产品开发周期，降低生产成本费用，促进科技成果转化，提高劳动生产效率，提
精心整理 计算机辅助设计与制造 闭卷考试； 考试题型：名词解释 单选 填空 综合 判断 第1章 1.4 广义 狭义 设计；NC自动编程；计算机辅助测试技术；动态仿真；工程数据管理； 4.CAD/CAM系统大致分为两类：通用集成化（CADAM,UG-II,Pro/ENGINEER, I-DEAS,CV）；单功能系统（GDS,GNC,PLOYSURE,GEMS）; 5.CAD技术与CAM技术结合起来，实现设计、制造一体化具有的明显优越性： （1）有利于发挥设计人员的创造性，将他们从大量繁琐的重复劳动中解放出来。 （2）减少设计、计算、制图、制表所需时间，缩短设计周期。
（3）由于采用了计算机辅助分析技术，可以从多方案中进行分析、比较，选出最佳方案，有利于实现设计方案的优化。 （4）有利于实现产品的标准化、通用化和系列化。 （5）减少零件早车间的流通时间和在机床上装卸、调整、测量、等待切削的时间，提高了加工效率。 （6）先进的生产设备既有较高的生产过程自动化水平，又能在较大范围内适应加工对象的变化，有利于企业提高应变能力和市场竞争力。 （7 （8） 第2章 1. 2.根据以大型 3.根据 立的） 4.根据 5. （1 （2 磁带类、光盘类（光盘存储器）； （3）显示器、键盘、鼠标。 6.输入设备（填空、选择、判断）：键盘；鼠标和操纵杆；数字化仪；图形版（图形输入板）；光笔；触摸屏；扫描输入设备；语音输入设备；数据手套；位置传感器； 7.输出设备（填空、选择、判断）：显示器；打印机；绘图机；立体显示器；3D听觉环境系统；生产系统设备[加工设备（各类数控机床、加工中心）；物流搬运设备（有轨小车、无轨小车、机器
《电子设计自动化技术》 课程教学计划 (90学时) 一、课程性质和任务 本课程是我校主干专业《电子电器应用与维修》专业的新课程。其任务是：使学生掌握电子设计自动化技术的基础知识，具备电子线路方面的计算机应用能力、电路的基本仿真设计能力和印制线路板的设计能力，并为培养学生的创新能力和全面素质打下良好的基础。 二、课程教学目标 (一) 知识教学目标 1. 理解电子设计自动化(EDA) 技术的基本概念。 2. 了解电子行业应用EDA技术的概况。 3. 进一步理解电子线路的电路结构、原理和特性。 4. 了解印制线路板的设计原则和制作工艺。 (二) 能力培养目标 1. 能正确使用EDA工具软件。 2. 能绘制符合规范要求的电原理图和印制线路板图。 3. 会对简单的电子线路进行仿真设计。 (三) 思想教育目标 1. 具有规范操作的意识和认真细致的工作作风。 2. 具有理论联系实际的能力和一定的创新精神和创业能力。 三、教学内容和要求 基础模块 (一) 绪论 1. 了解EDA技术的基本概念、发展与应用概况，了解常用EDA软件，了解本课程的主要内容和学习方法。 2. 了解电路仿真和PCB辅助设计在EDA技术中的作用和地位。 (二) 电路仿真软件基础 1. 了解仿真软件基本界面和帮助信息。 2. 掌握文件打开与建立、元器件操作、连线、文件存盘与退出、查看分析结
果和电路图输出等基本操作。 3. 理解子电路的含义及功能，掌握子电路的设计和使用方法。 (三) 仿真虚拟仪器使用 1. 了解数字万用表、函数信号发生器、示波器、扫频仪、信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪等虚拟仪器的面板功能。 2. 掌握电路仿真虚拟仪器的参数设置、连接、显示调整以及测量结果记录等方法。 (四) 电路仿真分析与设计 1. 掌握仿真元件参数的设置方法及器件的替换方法。 2. 了解仿真软件的重要分析方法对电路设计的作用。 3. 掌握静态工作点的分析、AC分析、瞬态分析、参数扫描分析等常用分析方法。 4. 了解常用器件建模过程，了解在互联网上获取新器件仿真模型的方法，并将其引入仿真软件中。 5. 了解晶体管、常用模拟集成电路、数字集成电路的建模方法及过程，了解常用新器件的模型收集方法。 6. 了解仿真结果的应用方法。 7. 了解将仿真结果进行再处理和应用到技术文档中的方法。 8. 了解电路网络表文件与印制线路板设计之间的联系，加深对EDA技术的理解。 (五) 印制线路板基础知识 1. 了解印制线路板的基本概念、种类和制作工艺。 2. 了解印制线路板设计的基本过程。 3. 理解印制线路板布局原则。 4. 理解印制线路板布线原则。 (六) 原理图编辑 1. 了解原理图设计软件的基本界面和各种编辑器。 2. 掌握原理图设计软件的启动、文件管理、工作环境设置。 3. 掌握原理图设计软件的电路元件、电源、I/O端口的放置与连接。 4. 理解总线、网络标号的概念，掌握总线的应用。 5. 理解层次图的概念及作用，掌握层次图的应用。 6. 理解电气规则检查的作用，掌握电气规则检查的方法。 7. 理解网络表文件的概念和作用，掌握网络表文件和元件清单的生成方法。 8. 掌握元件的设计方法。 9. 了解原理图输出参数的设置，掌握原理图的输出方法。 10. 学会原理图编辑的文件操作、元件调用和连线操作。 11. 学会总线和网络标号的应用。 12. 能绘制原理图。 (七) PCB设计软件 1. 了解印制线路板的设计流程。 2. 理解原理图、网络表和PCB元件之间的匹配问题。 3. 掌握网络表文件的修改方法。 4. 理解印制线路板的设计规则，掌握印制线路板的设计基本规则。 5. 掌握印制线路板手工布线的方法。
CAD三维建模技术的发展和应用 摘要 三维建模技术的崛起以及虚拟现实技术的出现，为生产设计和创新提供了一种非常好的工作平台。设计人员可以直接从三维概念和构思入手，通过模型仿真来分析和评价设计方案的可行性和可靠性。随着三维建模理论的日趋成熟，出现了许多优秀的建模技术与软件，其应用领域也越来越广泛。 关键词：CAD 三维建模
1、CAD的基本概念 计算机辅助设计（CAD）技术是在产品开发过程中使用计算机系统辅助产品创建、修改、分析和优化的有关技术。这样，任何嵌入了计算机程序和在设计过程中使工程变得容易进行的应用程序，都归类人CAD软件。换言之，CAD工具包括了从创建形体的几何建模工具到诸如分析、优化应用程序的所有工具。目前，可以使用的典型工具包括公差分析、质量属性计算、有限元建模和分析结果的可视化。CAD 最基本的功能是定义设计的几何形状，这里所说的设计可以是机械零件、建筑结构、电子电路和建筑平面布局等的设计，这是因为设计的几何形状是产品周期中后续各项工作的基础。计算机辅助绘图系统和几何建模系统典型地应用于这一目的，这也是这些系统被称为CAD软件的原因。此外，这些系统所建立的几何模型是执行后续CAE和CAM 中其他功能的基础，这是CAD最大的优点之一，因为它可以节省重新定义几何形状所需要的大量时间，也可以减小因此而造成的出错概率。因此，我们说计算机辅助绘图系统和几何建模系统是CAD中最重要的组成部分。 2、CAD技术的产生和发展 CAD是指使用计算机系统进行设计的全过程，包括资料检索、方案构思。零件造型、工程分析、工程制图、文档编制等。在设计的各个阶段，计算机都能发挥其辅助作用，因此CAD概念一产生，就成为一门新兴的学科，引起了工程界的关注和支持，并迅速得到发展和日益完善起来。
总复习（考试题总结） 绝对给力 一、填空题 1．产品数据管理系统的一般体系结构包含四个层次：____、____、____和_____。2．CAPP系统中常用的方法有_______________和_______________。 3．CAD/CAM集成系统主要是指___________、___________、_____________的集成。4．CAPP专家系统主要由_______________、____________和___________构成。 5.零件分类成组方法主要有_______________、_______________和_______________。 6．三维实体建模中，常用的建模方法有_______________和_______________。 7．机械设计一般要经历__________、_________、_________和___________四个阶段。8．特征建模通常由三部分构成：_______________、______________和___________。9．几何建模系统的三种模式是：____________、______________和____________。 10．一元函数的插值方法有_______________、_______________。 11．CAD/CAM集成系统主要是指___________、___________、____________的集成。 12.产品的制造过程一般要经过_______________、________________和_______________等环节，最终形成用户所需的产品。 13、CAD系统的软件包括：___________、_____________和___________。 14、将平面图形沿X方向平移3个单位，然后放大一倍，其变换矩阵为_____________。 15、PDM的功能包括文档管理、__________、________________、_______________、 ________________、和PDM系统与应用软件的集成。 16、一个完整的CAD/CAM系统必须具备_________系统和__________系统。 17、实体模型(Solid Model)储存物体的完整几何信息。它的数据结构不仅记录了全部 ____________，而且记录了全部点、线、面、体的_____________，这是实体模型与线框模型的根本区别。 18、创成式CAPP系统主要解决两方面的问题，即____________________与工序设计。 19、柔性编码系统的编码由固定码和_______________两部分组成。 20、CAD系统的软件一般分为三个层次：___________、_____________和___________。
外文原文： The new advanced manufacturing technology development Abstract : This paper has presented the problems facing today's manufacturing technology, advanced manufacturing discussed in the forefront of science, and a vision for the future development of advanced manufacturing technology. Keyword：Advanced manufacturing technologies; Frontier science; Applications prospects Modern manufacturing is an important pillar of the national economy and overall national strength and its GDP accounted for a general national GDP 20%~55%. In the composition of a country's business productivity, manufacturing technology around 60% of the general role. Experts believe that the various countries in the world economic competition, mainly manufacturing technology competition. Their competitiveness in the production of the final product market share. With the rapid economic and technological development and customer needs and the changing market environment, this competition is becoming increasingly fierce, and that Governments attach great importance to the advanced manufacturing technology research. 1 .Current manufacturing science to solve problems Manufacturing science to solve the current problems focused on the following aspects : (1) Manufacturing systems is a complex systems, and manufacturing systems to meet both agility, rapid response and rapid reorganization of the capacity to learn from the information science, life science and social science interdisciplinary research, and explore new manufacturing system architecture, manufacturing models and manufacturing systems effective operational mechanism. Manufacturing systems optimized organizational structure and good performance is manufacturing system modelling, simulation and optimization of the main objectives. Manufacturing system architecture not only to create new enterprises both agility and responsiveness to the
试卷 第 1 页 共 1 页 试卷答案: 一、 选择题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D C A D A A A A A D 二、名词解释，写出下列缩写的英文全称和中文含义 1. EDA EDA Electronic Design Automation 电子设计自动化 2. CPLD Complex Programmable Logic Device 复杂可编程逻辑器件 3. SOPC System-on-a-Programmable-Chip 可编程片上系统 4 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers 电气和电子工程师协会 5 FPGA Field －Programmable Gate Array 现场可编程门阵列 6 PLD Programmable Logic Device 可编程逻辑器件 7. JTAG JTAG Joint Test Action Group 联合测试行动小组 8. IP Intellectual Property 知识产权 9. ASIC Application Specific Integrated Circuits 专用集成电路 10. VHDL Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language 超高速集成电路硬件描述语言 每小题写出英文全称2分，中文含义1分 三、 VHDL 程序填空 1 SEG7DEC "1101101" "1111111" 2 '1' WHEN A='0' AND B='1' ELSE 3 0 ENA='1' outy+1 4 0000000000000000 D sreg(1 5 downto 1)<=sreg(14 downto 0) 每空3分 四、 1. 时序电路的初始状态常常由复位信号来设置。根据复位信号复位时机的不同，可将复位分为同步复位和异步复位两种(4分)。所谓同步复位，就是当复位信号有效且在给定的时钟边沿到来时，电路才被复位(3分)，此时复位的状态与时钟同步，有助于信号的稳定和系统毛刺的消除；异步复位状态与时钟状态不要求同步，一旦复位信号有效，电路就被复位(3分)。 2. 主要PLD 厂商: 1) Altera ：Altera 公司在20世纪90年代以后发展很快，是最大的可编程逻辑器件供应商之一。 (2分) 2) Xilinx: FPGA 的发明者，老牌PLD 公司，是最大的可编程逻辑器件供应商之一。(2分) 3) Lattice (2分) CPLD/FPGA 器件的开发设计一般可以分为设计输入(1分)、设计实现(1分)、设计校验(1分)和下载编程(1分)四个步骤。
P95 7计算机集成制造 计算机集成制造（CIM）这个术语用来描述 制造的现代方法。虽然C1M 包括了很多 其他先进制造技术如计算机数值 控制（CNC），计算机辅助设计/计算机辅助制造 （CAD／CAM），机器人，和及时交货（JIT），它不仅仅是一个新的 技术或一个新的概念。计算机集成制造是一个完全 制造新的方法，新的经营方式。 理解CIM，它必须从现代的比较 与传统制造业。现代制造业包括所有的 活动和流程所需的材料转换成 产品，提供给市场，并在现场支持他们。这些 活动包括以下： （一）确定一种产品的需要。（2）设计的产品来满足的需要。 （3）获得所需生产产品的原材料。 （4）采用合适的方法把原材料转换成 成品。 （5）运输产品到市场。（6）维护产品以确保适当的性能的领域。 这种广泛的，制造现代观点可以与比较 有限的传统观点，几乎完全集中在转换过程。 旧的方法排除临界预转换元件市场 分析研究，开发，设计，以及这种转换后 元素的产品交付和产品维护。I1”换句话说，在 制造业的老方法，只有那些过程发生在 车间是制造。这种传统的方法 分离的整体概念为众多独立的专业要素 没有自动化的出现从根本上改变了。 P96 CIM，不仅是各种元素的自动化，但群岛 都是联系在一起的综合自动化。一体化意味着 系统能提供完整的即时共享信息。在 现代制造业，整合是由计算机来完成的。CIM，然后， 是参与原材料的转化所有组件完全融合 成品和产品市场，如 图7.1。 CIM 7.1历史发展 术语计算机集成制造了1974 哈林顿为他写的一本书关于搭售的岛屿的称号 通过使用计算机自动化。它已经采取了许多年 CIM的发展作为一个概念，但集成制造是不是新的。在事实上，整合是制造真正开始。制造业 经历了四个不同的阶段：（1）手工制造。 （2）机械化、专业化。（3）自动化。 （4）整合。使用简单的手工工具手工制 造是集成 制造。所有的信息都需要设 计，生产，并提供一个 P97 产品很容易获得，因为它存 在于人的头脑的人 执行所有必要的任务。在最 早的集成工具 年制造的工匠谁设计了人类 的头脑， 制作，并交付产品。综合手 册实例 制造业是村里的铁匠为当地 的一种特殊的工具制造 农民。铁匠会在他的头脑中 所有需要的信息 设计，生产，将农民的工具。 在这个例子中，所有的元素 制造集成。 7.1.2机械化、专业化 随着工业革命的到来，生产 过程 成为专业化、机械化。而不 是一个人的设计， 生产，并交付产品，工人和/ 或机器进行 专门的任务在每个大区。之 间的沟通 这些独立的实体是通过使用 图纸，规格，工作订单， 过程的计划，和其他各种传 播艾滋病。为确保 成品能符合计划的产品，质 量的概念 介绍了控制。 机械化/专业化阶段积极的 一面是，它 允许零件批量生产互换性， 不同层次的 精度，和均匀性。缺点是集 成LED的缺乏 大量的废物。 7.1.3自动化 自动化的改进的性能和增强 的功能 人和机器的专业化制造的部 件内。对于 例如，CAD设计和起草者的 能力增强。数控 增强的机械师和计算机辅助 规划的能力。但 孤立的个体内进行自动化带 来的改善 组件或岛屿。因此，自动化 并不总是辜负 它的潜力。 了解自动化的局限性方面的 整体 P98 生产力的提高，考虑下面的 类比。假设 汽车的各个子系统（即，发 动机，转向，刹车）是 自动以方便司机。自动加速， 减速， 转向，制动肯定会比人工更 高效 版本。然而，如果考虑这些 不同的自动化会发生什么 子系统不绑在一起的方式， 让他们交流 和大家分享最新的信息准 确，立即和持续。一个 系统可能试图使汽车加速而 另一个系统 试图刹车。同样的限制适用 于自动化 制造环境。这些限制是LED 在现阶段 制造业的发展，整合。 7.1.4集成 随着计算机时代的到来，制 造了全 CI礼乐。它开始作为一个整 合的概念，CIM，再次 成为一个。然而，有在制造 业的主要差异 一体化的今天，过去的手工 时代。第一，仪器 手工时代的融合是人的心 灵。该仪器 在现代制造业的融合是计算 机。第二，过程中 现代制造环境仍然是专业化 和自动化。 另一种方式来查看CIM的历 史发展研究 如何在一些CIM的单个组件 的开发 多年来。这样的组件设计， 规划，生产有 进化过程和实现的工具和设 备 过程。 设计使用这样的工具，计算 尺手动过程演变， 三角形，铅笔和橡皮，尺度， 到自动化的过程称为 计算机辅助设计（CAD）。工 艺规划已经从人工进化 过程中使用的计划表，图表， 并成为一个自动化流程图表 被称为计算机辅助工艺规划 （CAPP）。生产发展 从一个手工的过程，涉及到 手动控制机 自动化的过程称为计算机辅 助制造（CAM）。 P99 这些独立的部件的制造多年 的改进 自动化孤岛。然而，在这些 岛屿的通信 仍然是人工处理。这有限的 改善程度 生产力可以在整个生产过程 实现。 当这些岛屿和其他的自动化 制造部分 通过计算机网络联系在一 起，这些限制是可以克服的。 7.2 CIM轮 计算机和自动化系统协会 （CASA）的社会 制造工程师（中小企业）开 发的CIM轮（同样）的一种 方式 全面而简要说明CIM的概 念。的 卡萨/中小企业开发的CIM轮 包括几个不同的组件： P100 （1）生产管理/人力资源管 理。 （2）营销。 （3）战略规划。 （4）金融。 （5）产品/过程设计和规划。 （6）生产计划与控制。 （7）工厂自动化。 CIM的7.3大好处 完全集成的制造企业实现一 些好处 CIM： （1）产品质量的提高。 （2）减少交货时间。 （3）降低了直接劳动成本。 （4）减少产品开发时间。 （5）减少库存。 （6）全面提高生产力。 （7）设计质量的提高。 7.4 CIM相关标准 不相容性是CIM的充分发展 抑制剂。标准 已经发展到有助于克服自交 不亲和性的问题。四 特别是有一个积极的影响： （1）制造自动化协议 （MAP）。 （2）技术和协议（上）。 （3）初始图形交换规范 （IGES）。 （4）对产品数据交换标准 （STEP）。 7.4.1制造自动化协议 制造自动化协议（MAP）是 一种通信标准 P101 发展以促进自动化制造系统 之间的兼容性 由不同的厂商生产的。它允 许不同机器交谈 其他。它最初是由美国通用 汽车公司开发的帮助 他们提高生产力，使他们能 够与国外竞争 汽车制造企业。现在国际地 图的用户群体 已输入的不断发展与进步 map.121 地图的第一个版本是由先进 的产品在1982发表 制造和工程人员（apmes）。 自那时以来，它已经 不断更新，改进，并修订。 地图是现在正在使用的 公司集成制造系统由不同 供应商。地图是基于开放系 统互连（OSI）七层 模型（表7.1）。该模型采用 了美国通用汽车公司 因为它已经达到了一个较高 的接受度，全球。 对一个成功的关键有一个广 泛的支持和接受基地 提出的标准。 地图的总体目标是在自动化 岛屿的总集成 制造，无论所使用的硬件和 软件的生产商 系统。与地图完全开发到位， 用户将有机会获得 任何计算机制造工厂内任何 其他计算机内 该设施，无论品牌，模型， 或供应商的计算机。 P102 地图在CIM环境制造商提供 了几个好处。 这些措施包括： （1）更好的车间通信。 （2）风险降低在安装过程 中。 （3）低成本。 （4）减少安装时间。 （5）更容易维护和扩展。 更好的车间通信：地图是一 个有利的工具。它允许 来自不同厂商的设备和系统 不需要沟通 定制软件。没有地图，车间 的机器和系统 不能完全集成的没有困难和 昂贵的定制工作， 如果再与地图，整合是可能 的，反过来，导致最佳 机器的使用，和/或生产设计 的变化响应速度更快，并 连续监测产品和工艺参数。 风险降低在安装过程中：总 是有风险 一个新的安装技术。没有地 图，最大的风险是 基本上定制和修改的软件可 能无法正常工作，安装后。 停机时间必须工作的错误是 昂贵的，非生产时间。 地图不存在这样的风险由于
计算机辅助设计论文：计算机三维辅助软件在机械设计中的应用 摘要：介绍了三维CAD在机械设计中的显著优势，并对目前国内企业机械产品开发过程三维CAD系统应用现状和存在问题进行了分析。从产品开发的实际需求和产品特点与软件功能出发，对企业应用三维CAD过程提出了改进方案，最后介绍了三维CAD技术发展的趋势。 关键词：三维CAD；机械设计；应用 1三维设计软件现状及其应用 产品设计是决定产品外形和产品功能，同时也是决定产品质量最重要的环节，产品的设计工作对产品的成本也起到至关重要的作用。随着计算机的不断发展，CAD技术即计算机辅助设计已成为设计人员不可缺少的工具。CAD技术正从二维CAD向三维CAD过渡。三维设计软件具有工程及产品的分析计算、几何建模、仿真与试验、绘制图形，工程数据库的管理，生成设计文件等功能。三维CAD技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率得以迅速提高。我国CAD技术的研究、开发和推广已取得较大进展，产品设计已全面完成二维CAD技术的普及，结束了手工绘图的历史，对减轻人工劳动强度、提高经济效益起到了明显的作用。有相当一部分CAD 应用较早的企业已完成了从二维CAD向三维CAD转换，并取得了巨大的经济效益和社会效益。随着市场经济的逐步深入，市场竞争日趋激烈，加强自身的设计能力是提高企业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力的关键。 2三维设计软件的优势 2.1 CAD技术应用在机械设计的多个方面 2.1.1零件的实体建模 设计软件为三维建模提供了多种工具，包括最基本的几何造型如球体、圆柱等，对简单的零件，可通过对其结构进行分析，将其分解成若干基本体，对基本体进行三维实体造型，之后再对其进行交、并、差等布尔运算，便可得出零件的三维实体模型。对于较复杂的图形，软件提供了草图工具，设计人员可以通过它先勾勒出截面，再拉伸出较复杂的几何形体。为了满足人们不断提高的审美要求，目前主要流行的几款三维设计软件基本上都提供面片模块，该模块为设计人员提供了非常方便的曲面设计工具。对于具有大块曲面的零件，设计师可以方便地对单个面或片体进行变形处理，以达到需要的曲面。 2.1.2产品造型修改简便 企业生产的产品往往是按系列区分，各系列中每一代产品与上一代产品之间的区别较小，也许只是增加了一个功能部件或是产品造型尺寸上有所改动。三维CAD可以方便地修改一些参数就能达到设计师更改造型的目的。三维CAD在建模中一般使用参数化建模，整个建模的步骤和产品的外型尺寸被参数化，这些参数是与产品的造型直接关联的。若要对尺寸或造型进行局部的更改，只需要更改相关参数，整个造型将被自动更新。这样不仅大大减少了设计人员的工作量，还保证了产品外造型的延续性。 2.1.3生成实体装配图 实体装配不仅能让设计人员直观地看到各零件装配后的状态，还可以测量各零件之间的空间大小，方便零件的布置。在装配完成后，零件可以被隐藏或设置成半透明的状态，方便设计人员观察内部结构。此外，在装配状态下，软件提供的标准件库，也方便了设计人员对标准件型号的选择。装配状态下的干涉分析也是常用的功能，计算机通过计算各装配零件的体积的大小和位置来确定是否有相交的部分，并确定各零件是否干涉，自动生成分析报告，明确指出互相干涉零件的名称和干涉的尺寸。方便设计师修改产品设计尺寸。 2.2模具CAD/CAM的集成制造 随着科学技术的不断发展，为了减轻人工劳动强度，提高产品的精度，制造行业装备从
1、计算机辅助设计（CAD）概念：利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助设计人员完成工程或产品的设计、分析计算及图样绘制等工作，从而获得理想的设计目标并获得预期成果的一种技术。 2、CAD/CAM技术的发展过程 3、CAD技术的发展趋势：目前CAD技术正在向集成化、智能化、网络化的方向发展。 4、CAD系统结构硬件：中央处理器、输入设备、输出设备、存储器、网络通信设备。CAD系统结构软件：系统软件、支撑软件、应用软件。 二维图形的变换形式：图形不变坐标系改变、图形改变坐标系不变。 5、设计资料的类型：数表和线图。 设计资料的处理方法：公式化、数据文件、数据库。 6、设计数据的差值方法：线性插值法、抛物线插值法、拉格朗日插值法。 7、设计曲线的拟合方法和原理 设计曲线的拟合方法：最小二乘法。 最小二乘法原理：将由实验得到或绘图经离散后得到的m个点在坐标系中画出来，假设这些点得到的拟合公式为y=f（x），每个节点处的偏差为=f（）-，i=1,2,2...m，如果将每个点的偏差值直接代数相加，则有可能因为正负偏差的抵消而掩盖整个误差程度，不能正确反映拟合公式的精确度，为此，将所有节点的偏差取平方值并求和，得到=，让偏差平方和达到最小，即最小二乘法的曲线拟合。 8、几种坐标系的概念：用户坐标系、设备坐标系、假想设备坐标系。 用户坐标系（世界坐标系）：坐标轴上的单位由用户自己确定，用来定义二维或三维世界中的物体。 设备坐标系（物理坐标系）：图形显示器或绘图机自身的一个坐标系。 假想设备坐标系（标准设备坐标系）：从世界坐标系到设备坐标系的变换中插入的一个坐标系，使所编制的软件方便地应用于不同的设备上。 二维图形的变换方法：比例变换、平移变换、旋转变换、对称变换、错切变换。 1、几何建模的概念：将物体的几何信息以及相关的属性输入计算机，计算机以数据的形式将物体的信息储存起来。 2、几何建模的三种方式：线框建模、表面建模、实体建模。 线框建模：采用点、直线、圆弧及自由曲线来构造三维模型的方法。 表面建模：通过对物体表面进行描述的建模方法。 实体建模：利用一些体素通过布尔运算构成所需的简单或复杂的实体的方法。 实体建模的表示方法和定义 a边界表示法B-REP：采用“点-边-面-体”的方式来表示物体，他以物体的边界为基础，通过描绘实体的表面边界来描述实体。 b实体结构几何法CSG：利用已有的基本体素，根据实体的结构将实体视为由不同的基本体素通过布尔运算而得到。 c混合模式B-REP+CSG表示法 4、特征建模的定义：它是几何建模技术发展的最新阶段，用符合设计思想的特征来定义零件，是实现CAD/CAPP/CAM集成的重要手段，也是网络化制造研究中进行产品图形设计的基础。 5、a特征的定义：一个对象上所具有的全部信息，不仅仅局限于实体的形状、结构，而且包含了对象从设计到制造全过程的所有信息，包括该对象的几何形状、功能和属性。
第一章 1-1 EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系? P3~4 答：利用EDA技术进行电子系统设计的最后目标是完成专用集成电路ASIC的设计和实现；FPGA和CPLD是实现这一途径的主流器件。FPGA和CPLD通常也被称为可编程专用IC，或可编程ASIC。FPGA和CPLD的应用是EDA技术有机融合软硬件电子设计技术、SoC（片上系统）和ASIC设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。 1-2与软件描述语言相比，VHDL有什么特点? P6 答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定CPU的机器代码，这种代码仅限于这种CPU而不能移植，并且机器代码不代表硬件结构，更不能改变CPU的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。综合器将VHDL程序转化的目标是底层的电路结构网表文件，这种满足VHDL设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境；具有相对独立性。综合器在将VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明显的能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的“翻译”，而是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。 l-3什么是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中的地位是什么? P5 什么是综合? 答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。 有哪些类型? 答：(1)从自然语言转换到VHDL语言算法表示，即自然语言综合。 (2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。(3)从RTL级表示转换到逻辑门(包括触发器)的表示，即逻辑综合。(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC设计)，或转换到FPGA的配置网表文件，可称为版图综合或结构综合。 综合在电子设计自动化中的地位是什么? 答：是核心地位（见图1-3）。综合器具有更复杂的工作环境，综合器在接受VHDL程序并准备对其综合前，必须获得与最终实现设计电路硬件特征相关的工艺库信息，以及获得优化综合的诸多约束条件信息；根据工艺库和约束条件信息，将VHDL程序转化成电路实现的相关信息。 1-4在EDA技术中，自顶向下的设计方法的重要意义是什么? P7~10 答：在EDA技术应用中，自顶向下的设计方法，就是在整个设计流程中各设计环节逐步求精的过程。 1-5 IP在EDA技术的应用和发展中的意义是什么? P11~12