第五章 CADCAM技术基础-计算机辅助工程分析

第一章1、CAD计算机辅助设计指工程技术人员在计算机及其各种软件工具帮助下应用自身知识和经验对产品进行包括方案构思总体设计工程分析图形编辑技术文档等一切设计活动的总称CAD功能：几何建模、工程分析、模拟仿真、工程绘图。

2、CAPP计算机辅助工艺设计是根据产品设计结果进行产品的加工方法和制造过程的设计功能：毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定、工时定额计算等3、CAM广义指利用计算机完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种生产活动，包括工艺准备、生产作业计划、物流控制、质量保证等。

狭义指数控加工编程包括刀具路线规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及后置处理和数控代码生成等作业过程。

4、CAD/CAM系统功能产品几何建模、产品模型的工程分析处理、工程图绘制、辅助制定工艺规程、NC自动编程、加工过程仿真模拟、工程数据管理5、CAD/CAM作业（现代产品设计与制造特征）：产品开发设计数字化、设计环境网络化、设计过程并行化、新型开发工具和手段的应用。

6、CAD/CAD系统是由硬件、软件和设计者组成的人机一体化系统7、CAD/CAM系统的硬件主要由计算机主机，输入设备、输出设备、存储器、生产装备及计算机网络等几部分。

其硬件系统具有的要求：强大的处理功能、大外存储容量、友好方便的人机交互功能、良好的通信联网功能8、输入设备键盘、鼠标、图形扫描仪、三坐标测量仪、激光扫描仪、数码相机、数据手套以及各种位移传感器。

输出设备图形显示器、打印机、绘图仪、立体显示器、三维打印机9、CAD/CAM系统的软件分为系统软件、支撑软件、专业性应用软件。

CAE部分模块有限元分析模块、运动机构仿真分析模块、优化设计模块。

10、（论述题）CAD/CAM技术的发展趋势a集成化单一功能各模块CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM的集成CAD/CAM与ERP集成，即技术与管理信息的集成b网络化通过网络将不同地点的CAD/CAM系统连接起来，可实现设计信息交换，共享网络资源，降低设计成本，加速了产品设计进程。

基于CAD/CAM 的计算机辅助工程分析方法彭建华, 王晓军(井冈山职业技术学院, 江西吉安343000摘要:介绍了计算机辅助工程分析的三种方法的求解过程和常用软件。

关键词:计算机辅助工程分析; 有限元分析法; 优化设计; 计算机仿真中图分类号:T P39117 文献标识码:B 文章编号:1001-3881(2004 5-136-2C omputer -aided Engineering Analysis Based on C AD/C AMPEN Jia -hua, WANG Xiao -jun(Jing gangshan Vocational College, Jiangx i J i . an 343000, ChinaAbstract:T hree methods of computer aided engineer ing analysis were introduced, as w ell as their ev aluation process and com -mon softwares.Keywords:Computer-aided engineering analysis; Finite element method; Ex cellence desig n computer emulation0 引言现代设计理论要求采用尽可能符合真实条件的计算机模型进行分析计算, 其内容包括了静、动态分析计算, 计算工作量非常大, 往往无法用手工完成。

计算机辅助工程分析就是采用计算机技术进行工程分析, 计算机系统提供了进行辅助分析计算的支撑环境和工具。

在辅助分析计算中, 设计者首先要按求解内容的物理规律确定计算关系, 即建立计算模型; 其次, 要确定求解策略和方法, 并用软件实现。

在软件实现中, 大都是在调用系统中成熟支撑软件的基础上, 通过连接接口增加一些补充处理而完成求解计算。

在CAD/CAM 工作中, 典型的工程分析方法有有限元分析法、优化设计、计算机仿真。

当时的CAD技术还是以二维绘图和三维线框图形系统为主。
发展（70年代）
数据库管理系统等软件陆续开发 以小型和超级小型计算机为主机的CAD系统进 入市场并形成主流。 CAD系统出现曲面造型技术
提高（80年代）
超大规模集成电路的出现，使计算机硬件成本大幅 度下降，计算机外围设备（例如彩色高分辨率图形显 示器、大型数字化仪、自动绘图机等品种齐全的输入 输出装置）已成系列产品，为推进CAD技术向高水平 发展提供了必要的条件。 相应的软件技术如数据管理技术、有限元分析、优 化设计等技术也迅速提高，商品化软件的出现，促进 了CAD技术的推广和应用，使其从大中型企业向小企 业发展，从发达国家向发展中国家发展；从用于产品 设计发展到用于工程设计。 实体造型技术成为CAD技术主流并走向成熟
系统A
前置处理器
标准数据交换 格式文件
后置处理器
系统B
信息集成
80年代——基于统一产品模型和数据库的集成
集成产品模型是实现集成的核心，统一工程数据库是实现集成的基础。
基于特征集成产品数据模型
产品数据管理（PDM）
产品数据管理（PDM，Product Data Management）
并行工程（Concurrent Engineering） ——过程集成
工 程 数 据 库
工艺过程规划
数控加工 模拟仿真
信息传输与交换
CAD/CAM技术的发展与回顾

CAD技术的发展
CAPP技术的发展 CAM技术的发展


CAD技术的发展
经历了产生、形成、发展、提高和集成等阶段。



产生（50年代） 形成（60年代） 发展（70年代） 提高（80年代） 集成（90年代）

第一章绪论1、什么是CAD、CAM、CAPP？什么是CAD/CAM集成？答：CAD (Computer Aided Design System)是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程、分析和绘图等工作。

CAD的功能包括：概念设计、结构设计、装配设计、曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感和渲染、产品数据接口。

CAM( Computer Aided Manufacturing System) 通过计算机与生产设备直接的或间接的联系，完成从生产准备到成品制造整个过程的活动。

狭义的CAM指NC数控程序编制，包括：刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成。

CAPP（Computer Aided Process Planning）借助计算机根据设计阶段的信息，人机交互的或自动完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计，称为CAPP。

CAPP的功能包括：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹量具设计等。

CAD产生的图纸直接被CAPP，CAM 以及以后的CIMS所利用，这就是CAD/CAM集成。

2、一般所说的CAD/CAM过程链主要包括哪些内容？答：CAD/CAM过程链是一个串行的过程链，在此过程链中包括从市场需求到产品整个的产品生产过程，具体包括：1）市场需求2）产品设计（任务规划、概念设计、结构设计、施工设计）3）工艺设计（毛坯设计、工艺路线设计、工序设计、刀夹量具设计）4）加工装配（NC编程、加工仿真、NC加工、检测、装配、调试）3、CAD/CAM集成方案有哪几种？答：1）通过专用数据接口实现集成2）利用标准格式接口文件实现集成3）基于统一产品模型和数据库4）基于产品数据管理（PDM）的系统集成4、CAD/CAM的发展趋势如何？答：1）CAD/CAM系统的集成化方向发展（CIM）2）并行工程3）智能化CAD/CAM系统4）虚拟产品开发5）网络化CAD/CAM第二章CAD/CAM系统的支撑环境1、CAD/CAM系统应具备哪些基本功能答：1）交互图形输入及输出功能。