CADCAM的基本概念

1 CAD/CAM技术概述1.1C AD/CAM的发展所谓CAD/CAM，就是集成化的计算机辅助设计与制造技术的缩写。

在我国也已进入广泛普及阶段。

回顾CAD/CAM技术的发展史，更可以看出它与计算机技术的发展密切相关。

1946年，美国麻省理工学院（MIT）研制成功了世界上第一台电子计算机，它的运算能力和大容量的信息存储能力，使得很多数值分析方法能在计算机上完成。

之后，人们不断将计算机技术引入设计制造领域。

1952年，世界上第一台数控铣床在美国MIT试制成功，通过改变数控程序就可实现对不同零件的加工。

之后，MIT研制开发了APT自动编程语言，通过描述走刀轨迹的方法来实现计算机辅助数控编程，在此基础上人们联想到，能否不描述走刀轨迹，而通过直接描述零件本身来实现数控编程？这就是CAD的最初概念。

人们设想如何通过自动运行各个程序来实现计算机辅助设计过程，并能有此解决不同复杂程度的生产计算问题的各个过程。

此间CAD处于准备孕育阶段，因整个20世纪50年代电子计算机仍处于电子管时代，计算机主要用于科学计算，且使用的是机器语言编程，图形设备仅具有输出功能。

1963年，美国MIT学者I.E. Sutherland有关人机对话图形通信系统的论文问世，研制成功了世界上第一套实时交互功能的二维SKETCHAPD系统（显示器）。

该系统允许设计者操作光笔和键盘，在荧光屏上显示图形，实现人机交互作业。

这项成果标志着CAD 技术的诞生，为以后CAD技术的发展提供了基本条件和理论基础。

此后陆续出现了许多商品化的CAD系统和设备。

美国IBM公司开发了以大型机为基础的CAD/CAM系统，具有绘图、数控编程和强度分析等功能。

通用汽车公司为了实现各个阶段的汽车设计，研制了DAC-1系统；洛克西德公司出台了CADAM系统等。

1966年又出现了采用通用计算机直接控制多台数控机床的DNC系统。

1978年以后，CAD/CAM技术发展趋于成熟。

1.名词CAD是指工程技术人员以计算机为工具，应用自身的知识和经验，对产品进行包括方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑和技术文档整理等一切设计活动的总称。

CAD是一个设计过程，它是“在计算机环境下完成产品的创造、分析和修改，以达到预期设计目标”的过程。

CAPP是根据产品的设计结果进行产品的加工方法和制造过程的设计。

CAM是指计算机在制造领域有关应用的统称，有广义和狭义之分。

广义CAM，一般是指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种活动，包括工艺准备、生产作业计划制定、物流过程的运行控制、生产控制、质量控制等方面的类容。

狭义CAM，通常指数控程序的编制，包括刀具线路的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等作业过程。

CAD/CAM集成，指的是CAD、CAPP、CAM各应用模块之间进行信息的自动传递和转换。

2.CAD系统的主要功能：产品几何建模；产品模型的工程分析处理；工程绘图；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。

3.CAD系统作业过程：创意与构思；计算机辅助设计与分析；快速原型制造；计算机辅助工艺规划；计算机辅助编程；虚拟制造。

4.现代产品设计制造过程的特征：开发设计对象的数字化，开发设计环境的网络化，开发设计过程的并行化，新型开发工具和手段的使用。

5.CAD系统的软件：系统软件、支撑软件和应用软件1.数据结构：是指数据之间的关系。

数据的逻辑结构是对数据之间关系的一种描述常见的数据逻辑结构：线性结构、树形结构、网状结构。

常见的数据存储结构：顺序存储结构、链式存储结构。

数据的基本操作运算方式：插入、删除、更新、检索、排序。

2.线性表：是一种最常用最简单的数据结构，它是由n个类型相同的数据元素组成的有限序列。

线性表顺序存储和链式存储的优缺点：线性表顺序存储，其结构均匀有序，只要知道首地址和数据元素序号，就能获知每个数据元素的实际存储地址，便于对数据元素的访问和修改操作；而对此中存储结构中的某元素进行删除或插入运算时，则需要进行大量数据的移动操作，运算效率低。

CADCAM发展历程及基本概念CADCAM是计算机辅助设计与计算机辅助制造的缩写，它由计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）两个部分组成。

CAD是使用计算机进行产品设计和绘图的技术，而CAM则是利用计算机来控制和管理产品制造的技术。

CADCAM技术的发展历程可以追溯到计算机的发展以及制造业的转型。

1.1960年代至1980年代初期：这一阶段的CADCAM技术主要应用于航空航天、汽车和国防等高端制造领域。

最早的CADCAM系统是通过主机与绘图台等外围设备进行交互的，设计师通过绘图板进行草图设计。

此阶段没有专门的CAD软件，设计师主要通过自定义编程进行设计。

2. 1980年代中期至1990年代：此阶段出现了更多的CAD软件，如AutoCAD和Pro/ENGINEER等。

这些软件提供了更多的功能和用户友好的界面，使得设计师可以更方便地进行设计。

同时，随着计算机的性能提高，CADCAM系统开始支持三维模型的设计。

3.1990年代至今：随着计算机硬件和软件技术的不断发展，CADCAM技术开始广泛应用于各个行业。

设计师可以通过CAD软件进行虚拟设计和仿真，在产品制造前进行全面的测试和分析。

CAM技术也得到了快速发展，通过数字化控制（CNC）系统，计算机可以直接控制机床、激光切割机等制造设备进行加工。

基本概念：3.三维建模：三维建模是CAD中最基本的操作之一，通过三维建模可以创建具有三维形状的物体。

设计师可以通过建立三维模型来进行更直观的设计和仿真。

4.仿真和分析：CAD软件提供了各种仿真和分析工具，可以对产品在实际环境中的性能进行模拟和测试。

例如，可以对产品的强度、运动学特性和流体力学特性进行分析，以优化设计和提高产品质量。

5.数字化控制（CNC）：数字化控制是一种利用计算机控制机床和其他制造设备进行自动化加工的技术。

CAM系统可以生成CNC程序，将设计的模型转化为机床的运动轨迹，以实现精确的加工。

CADCAM技术手册CAD/CAM技术是一种集成设计和制造的技术，可以在设计和制造之间有效地传递信息。

在现代制造业中，它已经成为必不可少的一部分。

为了更好地理解和应用CAD/CAM技术，本手册将从以下三个方面进行介绍：CAD/CAM技术的基础知识、CAD/CAM技术在制造中的应用、CAD/CAM技术未来的发展方向。

一、CAD/CAM技术的基础知识CAD/CAM技术是计算机辅助设计和计算机辅助制造的缩写形式，它是制造业中数字化程度最高的技术之一。

CAD/CAM技术通过计算机辅助设计软件和计算机数控机床等制造设备对设计和制造进行集成。

其中，CAD软件可以帮助工程师在计算机上构建设计模型，而CAM软件可以将此模型转换为机器指令，控制数控机床进行精确的加工和制造。

因此，CAD/CAM技术不仅可以提高生产效率，而且可以提高产品质量。

二、CAD/CAM技术在制造中的应用CAD/CAM技术在制造中的应用非常广泛，包括航空、汽车、轨道交通、机械制造、医疗器械、日用品制造等行业。

在航空领域，CAD/CAM技术已成为研发和制造的关键技术。

它可以帮助航空制造商在更短的时间内开发新产品，并且可以减少生产过程中出现的错误率。

在石油行业，CAD/CAM技术可以帮助制造商设计和制造更高效的采油设备和工具。

在医疗设备领域，CAD/CAM技术可以帮助制造商设计和制造更精确的人工器官和医疗设备。

三、CAD/CAM技术未来的发展方向随着制造业数字化的推进，CAD/CAM技术也在不断发展。

未来，CAD/CAM技术将更多地与人工智能、云计算、大数据等前沿技术结合起来，进一步提高数字化制造的水平。

此外，3D打印等新型制造技术的出现也将进一步推动CAD/CAM技术的发展。

预计在未来几年内，CAD/CAM技术将在制造业中发挥越来越重要的作用。

结论通过本手册的介绍，我们清楚地了解了CAD/CAM技术的基础知识和应用，以及未来的发展方向。

CAD/CAM技术的发展为制造业数字化提供了重要支持，也为制造业的高效发展提供了新的思路和方法。

CADCAM集成制造系统概述简介CADCAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）集成制造系统是一种通过计算机技术将产品设计与制造过程相结合的系统。

它将计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）集成在一起，实现从设计到制造的无缝连接。

本文将介绍CADCAM集成制造系统的基本概念、功能和应用，并探讨其在制造业中的作用和前景。

基本概念CADCAM集成制造系统是一种利用计算机技术实现产品设计和制造一体化的系统。

CADCAM系统通过CAD软件生成三维模型，并将其与制造过程相结合，通过CAM软件将设计转化为制造指令。

在CADCAM 系统中，设计师可以通过CAD软件创建产品的几何模型，并对其进行修改和优化。

而制造工程师可以通过CAM软件将设计模型转化为机器指令，并控制机器进行加工。

功能介绍CADCAM集成制造系统具有多种功能，包括但不限于以下几点：1. 三维建模CADCAM系统可以通过CAD软件进行三维建模，帮助设计师将想法转化为具体的产品模型。

设计师可以使用CAD软件创建几何模型、添加材质和质量等属性，并进行模型的修改和优化。

2. 模拟与分析CADCAM系统可以通过CAD软件进行产品的模拟和分析。

设计师可以通过模拟软件对产品进行动态分析、结构分析和流体分析等，以评估产品的性能和可靠性。

3. 制造指令生成CADCAM系统可以通过CAM软件将设计模型转化为制造指令。

制造工程师可以使用CAM软件选择适当的刀具和刀具路径，生成用于CNC机床和其他制造设备的加工指令。

4. 制造过程控制CADCAM系统可以通过与制造设备的连接，实现对制造过程的实时监控和控制。

制造工程师可以通过CADCAM系统与机床进行通信，监测加工状态、调整参数，并及时处理异常情况。

5. 资源管理CADCAM系统可以通过资源管理功能，对制造过程中的人力、设备和物料等资源进行管理和优化。

通过对资源的合理配置和计划，可以提高生产效率和降低成本。

CADCAM集成制造系统在各个制造领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 机械制造CADCAM系统在机械制造领域的应用最为广泛。

机械制造中的CADCAM技术CADCAM技术，即计算机辅助设计与计算机辅助制造技术，是一种将计算机科学与机械制造工艺相结合的技术。

它在机械制造领域起到了重要的作用，极大地提高了机械制造的效率与精度。

本文将从CADCAM技术的基本原理、应用案例以及发展前景等方面进行论述。

一、CADCAM技术的基本原理CADCAM技术的基本原理是通过计算机软件和硬件的协同作用，将产品设计和制造加工过程进行数字化的集成。

具体而言，CADCAM 技术包括了计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）两个方面。

CAD是指利用计算机软件辅助进行产品设计的过程。

通过CAD技术，设计人员可以通过三维建模、可视化和虚拟仿真等功能，快速、准确地完成产品设计。

CAD技术不仅可以提高设计效率，还可以进行产品优化，节省材料和成本。

CAM是指利用计算机控制机床进行加工制造的过程。

通过CAM技术，设计好的产品模型可以直接转换为机床的加工程序，并通过数控设备实现自动加工。

CAM技术的应用可以减少人为因素的干扰，提高加工精度，降低制造成本。

二、CADCAM技术在机械制造中的应用案例1. 零部件设计与制造：CADCAM技术可以帮助设计人员快速完成产品零部件的设计。

例如，在汽车制造中，工程师可以使用CAD软件设计发动机、轮胎等零部件，然后通过CAM技术将设计好的模型转化为数控机床的加工代码，实现自动化生产。

2. 刀具路径优化：在数控机床的加工过程中，CADCAM技术可以通过优化刀具路径，实现更高效、更精准的加工。

它可以考虑到机床的运动特性、材料的物理特性等因素，从而最大限度地提高加工效率和质量。

3. 工艺规划与模拟：CADCAM技术可以对整个制造过程进行数字化模拟和可视化展示。

通过模拟，制造商可以在实际加工前预先规划工艺流程，并进行工艺参数的调整和优化，以降低生产中的风险和成本。

三、CADCAM技术的发展前景随着信息技术的飞速发展，CADCAM技术也在不断演进和创新。

1．什么是CAD,CAM,CAPP,CAE,CAD/CAM集成？答：CAD是指以计算机为工具，对产品进行涉及方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑和技术文档整顿等设计活动旳技术。

CAM是指借助计算机进行产品制造活动旳简称，有广义和狭义之分。

广义CAM，一般是指运用计算机辅助完毕从毛坯到产品制造过程中旳直接和间接旳多种活动。

狭义CAM，一般指数控程序旳编制。

CAPP是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，运用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理来制定零件机械加工工艺过程。

CAE技术是以现代计算力学为基本、计算机仿真为手段旳工程分析技术。

CAD/CAM集成系统借助于工程数据库技术、网络通信技术、以及原则格式旳产品数据接口技术，把分散于机型各异旳各个CAD/CAM模块高效、快捷地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证整个系统内旳信息流动畅通无阻。

2．CAD/CAM系统旳基本功能和重要任务是什么？答：CAD/CAM系统具有如下几种方面旳功能：几何造型功能、计算分析功能、工程绘图功能、构造分析功能、优化设计功能、计算机辅助工艺规程设计(CAPP)功能、NC自动编程功能、模拟仿真功能、工程数据管理功能和特性造型功能。

CAD/CAM系统旳以计算机硬件、软件为支持环境，通过各个功能模块（分系统）完毕对产品旳描述、计算、分析、优化、绘图、工艺规程设计、NC加工仿真、生产规划、管理、质量控制等方面旳任务。

3．目前机械领域常用旳CAD/CAE/CAM软件有哪些？各有什么特点？在机械领域旳应用案例分析。

答：(1) Pro/E（Pro/Engineer）是美国PTC公司（Parametric Technology Corporation，参数技术公司）开发旳大型CAD/CAM/CAE集成软件。

(2) UG（Unigraphics）软件来源于美国麦道飞机公司，后于1991年11月并入世界上最大旳软件公司——EDS公司。

(3) Solid Edge是通用机械CAD/CAE/CAM 一体化软件，三维实体造型系统。

一、CAD/CAM概论本章主要是讲解CAD/CAM的基本概念、基本功能和工作原理等。

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。