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1、主讲：任继文主讲：任继文 联系方式：联系方式：机械机械CAD/CAM机械CAD/CAM内容n第一章 CAD/CAM概述()n第二章 CAD/CAM系统组成()n第三章 CAD/CAM软件开发基础n第四章 图形处理技术基础()n第五章 建模技术()n第六章 计算机辅助工程分析()n第七章 计算机辅助工艺规程设计()n第八章 计算机辅助数控加工编程()n第九章 计算机辅助质量系统技术n第十章 计算机辅助生产管理与运行控制 n第十一章 CAD/CAM系统集成()CADCAM涉及的相关技术n数据结构数据结构n数据库技术数据库技术n高级语言编程技术高级语言编程技术n计算机图形学技术计算机图形学技术n有限
2、元分析技术有限元分析技术n优化设计技术优化设计技术n数控技术数控技术本课程特点n涉及学科面广涉及学科面广n要求上机实践要求上机实践n学时少学时少考核方式n平时考勤：平时考勤：20n上机练习：上机练习：20n上机考试：上机考试：60第一章 CAD/CAM概述内容内容知识点知识点学习要求学习要求建议自建议自学学时学学时CAD/CAM的概念CAD/CAM的基本术语掌握3学时制造过程分析CAD/CAM系统的工作过程CAD/CAM系统的基本功能CAD/CAM的发展概况CAD技术的发展了解1学时CAM技术的发展CAPP技术的发展CAD/CAM的集成技术CAD/CAM技术的应用CAD/CAM技术的效益了解1
3、学时CAD/CAM技术的应用CAD/CAM技术的新发展CIMS简介了解1学时思考题设计制造过程CAD/CAM的基本术语 计算机辅助设计（计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD)指设计人员以计算机为辅助工具来完成产品设计过程中的各项工作，如指设计人员以计算机为辅助工具来完成产品设计过程中的各项工作，如草图绘制、零件设计、装配设计、工程分析等，并达到提高产品设计质量、草图绘制、零件设计、装配设计、工程分析等，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的。缩短产品开发周期、降低产品成本的目的。计算机辅助工艺过程设计（计算机辅助工艺过程设计（Computer
4、 Aided Process Planning,CAPP)指工艺人员借助于计算机，根据产品设计阶段给出的信息和产品制造工指工艺人员借助于计算机，根据产品设计阶段给出的信息和产品制造工艺要求，交互地或自动地确定产品加工方法和方案，如加工方法选择、工艺艺要求，交互地或自动地确定产品加工方法和方案，如加工方法选择、工艺路线确定、工序设计等。路线确定、工序设计等。计算机辅助制造（计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM)指生产人员借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各指生产人员借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动，包括计算机辅
5、助数控加工编程、生产作业计划、制造过程控制、质项活动，包括计算机辅助数控加工编程、生产作业计划、制造过程控制、质量检测与分析等。量检测与分析等。现代制造的概念（大制造）产品全生命周期产品全生命周期 传统手工设计方法的局限性n设计周期长、效率低设计周期长、效率低n难于获得最优方案难于获得最优方案n设计质量差设计质量差CAD/CAM的基本概念数值计算方面数值计算方面数据存储与管理方面数据存储与管理方面图样的绘制方面图样的绘制方面创造性的思维活动创造性的思维活动 狭义的狭义的CAD/CAMCAD/CAM系统系统是以计算机硬件、软件为支持环境，通过各功能是以计算机硬件、软件为支持环境，通过各功能模块实
6、现对产品的描述、计算、分析、优化、绘图、工艺规程设计、仿模块实现对产品的描述、计算、分析、优化、绘图、工艺规程设计、仿真以及真以及NCNC加工。加工。而而广义的广义的CAD/CAMCAD/CAM集成系统集成系统还应包括生产规划、管理、质量控制等方还应包括生产规划、管理、质量控制等方面。面。在在CAD/CAMCAD/CAM中，人和计算机相结合，发挥自己的优势，有利于获得最中，人和计算机相结合，发挥自己的优势，有利于获得最优设计结果，缩短设计周期。优设计结果，缩短设计周期。计算机的优势计算机的优势 人的优势人的优势CAD/CAM的必要性设计方面设计方面 据统计，机械制造领域的设计工作有据统计，机械
7、制造领域的设计工作有56%56%属于适应性设计属于适应性设计，20%20%属于参数化设计属于参数化设计，只有只有24%24%属于创新设计属于创新设计。数据说明，工程技术人员的大部分时间和精力是消耗在重。数据说明，工程技术人员的大部分时间和精力是消耗在重复性工作或局部小修小改之中了，因此实现复性工作或局部小修小改之中了，因此实现CADCAD是非常必要的。是非常必要的。工艺方面工艺方面 编制工艺规程是设计、制造过程中生产技术准备工作的重要环节，过去一直是编制工艺规程是设计、制造过程中生产技术准备工作的重要环节，过去一直是工艺人员手工完成，不仅工艺人员手工完成，不仅效率低效率低，而且，而且依附于人的
8、技能和经验依附于人的技能和经验，很难获得最佳方案很难获得最佳方案。同时，与产品设计一样，也存在着同时，与产品设计一样，也存在着繁琐而重复的密集型劳动繁琐而重复的密集型劳动束缚工艺人员、难以从束缚工艺人员、难以从事创造性开拓工作的问题。因此，迫切需要事创造性开拓工作的问题。因此，迫切需要CAPPCAPP技术。技术。制造方面制造方面 据统计，一个零件在车间的平均停留时间中，只有据统计，一个零件在车间的平均停留时间中，只有5%5%的时间是在机床上，而在的时间是在机床上，而在这个这个5%5%的时间中，又只有的时间中，又只有30%30%的时间用于切削加工。由此可见，的时间用于切削加工。由此可见，零件在机
9、床上的切零件在机床上的切削时间只占零件在车间停留时间的削时间只占零件在车间停留时间的1.5%1.5%。要提高零件的加工效率、改善经济性，就。要提高零件的加工效率、改善经济性，就要减少零件在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。而要减少零件在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。而做到这一点必须综合考虑生产的管理、调度、零件的传送和装卸方法等多方面因素。做到这一点必须综合考虑生产的管理、调度、零件的传送和装卸方法等多方面因素。这需要通过计算机辅助人们作全面安排，控制加工过程。这需要通过计算机辅助人们作全面安排，控制加工过程。CAD/CAM优势体现n有利于发
10、挥设计人员的有利于发挥设计人员的创造性创造性，将他们从大量繁琐的重复劳动中解放出来。，将他们从大量繁琐的重复劳动中解放出来。n减少了设计、计算、制图、制表所需的时间，减少了设计、计算、制图、制表所需的时间，缩短了设计周期缩短了设计周期。n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，有利于实现佳方案，有利于实现设计方案的优化设计方案的优化。n有利于实现产品的有利于实现产品的标准化、通用化和系列化标准化、通用化和系列化。n减少了零件在车间的流通时间和在机床上装卸、调整、测量、等待切削的时减少了零件在车间
11、的流通时间和在机床上装卸、调整、测量、等待切削的时间，间，提高了加工效率提高了加工效率。n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，有利于企业工对象的变化，有利于企业提高应变能力和市场竞争力提高应变能力和市场竞争力。nCADCAD、CAMCAM的一体化，使产品的设计、制造过程形成一个有机的整体，通过的一体化，使产品的设计、制造过程形成一个有机的整体，通过信信息的集成息的集成，在经济上、技术上给企业带来综合效益。，在经济上、技术上给企业带来综合效益。CAD/CAM技术的效益项目项目增效增效缩短
12、开发周期缩短开发周期提高产品质量提高产品质量提高劳动生产率提高劳动生产率增加工程能力增加工程能力提高设备利用率提高设备利用率降低工程设计造价降低工程设计造价30%60%25倍4070%33.5倍23倍10%40%CAD/CAM系统的工作流程CAD/CAM系统的基本功能工工程程数数据据库库图形处理图形处理产品建模产品建模有限元分析有限元分析优化设计优化设计工艺过程规划工艺过程规划数控加工数控加工模拟仿真模拟仿真信息传输与交换信息传输与交换CAD/CAM技术的发展与回顾nCADCAD技术的发展技术的发展nCAPPCAPP技术的发展技术的发展nCAMCAM技术的发展技术的发展CAD技术的发展 n产生
13、（产生（50年代）年代）n形成（形成（60年代）年代）n发展（发展（70年代）年代）n提高（提高（80年代）年代）n集成（集成（90年代）年代）经历了产生、形成、发展、提高和集成等阶段。经历了产生、形成、发展、提高和集成等阶段。产生（50年代）n1946年世界上年世界上第一台电子计算机第一台电子计算机在美国出现在美国出现。电子管计算机，机器语言编程，主要用于科学计算。电子管计算机，机器语言编程，主要用于科学计算。n在在50年代，首次研制成功年代，首次研制成功数控机床数控机床。通过不同的数控程序就可以实现对不同零件的加工，产生通过不同的数控程序就可以实现对不同零件的加工，产生了了CADCAD的最
14、初概念。的最初概念。形成（60年代）n麻省理工学院的研究生麻省理工学院的研究生在他的论文在他的论文人机对话图形通信系统人机对话图形通信系统中首次提出了计算机图形学的概念，对中首次提出了计算机图形学的概念，对CAD技术的应用起到技术的应用起到了重要的推动作用。了重要的推动作用。n当时的当时的CAD技术还是以技术还是以二维绘图和三维线框二维绘图和三维线框图形系统为主。图形系统为主。发展（70年代）n数据库管理系统数据库管理系统等软件陆续开发等软件陆续开发 n以小型和超级以小型和超级小型计算机小型计算机为主机的为主机的CAD系统进系统进入市场并形成主流。入市场并形成主流。nCAD系统出现系统出现曲面
15、造型技术曲面造型技术提高（80年代）n超大规模集成电路的出现，使超大规模集成电路的出现，使计算机硬件计算机硬件成本大幅度成本大幅度下降，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，为推进出装置）已成系列产品，为推进CAD技术向高水平发技术向高水平发展提供了必要的条件。展提供了必要的条件。n相应的相应的软件技术软件技术如数据管理技术、有限元分析、优化如数据管理技术、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，促进了设计等技术也迅速
16、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。计发展到用于工程设计。n实体造型技术实体造型技术成为成为CAD技术主流并走向成熟技术主流并走向成熟 集成（90年代）n特征建模特征建模成为成为CAD技术主流技术主流nCAD/CAM朝着朝着标准化、集成化、智能化、网络化标准化、集成化、智能化、网络化方向发展。方向发展。nCIMS为研究热点。为研究热点。CIMS，Computer Integrated Manufac
17、turing System计算机集成制造系统计算机集成制造系统CAM技术的发展APTAPT语言语言NCNC机床机床MCMC工业机器人工业机器人柔性制造系统柔性制造系统交互式图形编程系统交互式图形编程系统19521952年年19551955年年19581958年年19621962年年19671967年年7070年代年代开放式数控系统开放式数控系统19871987年年CAPP技术的发展n国外发展状况国外发展状况 6060年代年代，派生式派生式CAPPCAPP。如如19691969年，挪威年，挪威AUTOPROSAUTOPROS系统为最早的系统为最早的CAPPCAPP。7070年代，年代，8080年
18、代初期，年代初期，创成式创成式CAPPCAPP成为研究重点。成为研究重点。如如19771977，美国普渡大学，美国普渡大学，APPASAPPAS系统系统 19831983，美国普渡大学和宾州大学，美国普渡大学和宾州大学，TIPPSTIPPS系统系统 19801980，德国阿亨大学，德国阿亨大学，AUTAPAUTAP系统系统8080年代中期，研究转向年代中期，研究转向CAPPCAPP专家系统专家系统方面。方面。n国内研究状况国内研究状况19821982，同济大学，同济大学，TOJICAPPTOJICAPP系统为国内第一个系统为国内第一个CAPPCAPP系统系统CAD/CAM集成技术n信息集成n过
19、程集成n企业集成信息集成n60年代年代专用数据接口专用数据接口n70年代年代标准化数据接口标准化数据接口（DXF、IGES、STEP等）等）模型模型 A系统系统A模型模型 B系统系统B专用接口程序专用接口程序系统系统A系统系统B标准数据交换标准数据交换格式文件格式文件后置处理器后置处理器前置处理器前置处理器信息集成n80年代年代基于基于统一产品模型和数据库统一产品模型和数据库的集成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。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）产品数据管理产品数据管理（PDM，Pro
20、duct Data Management）并行工程（Concurrent Engineering）过程集成串行方式串行方式并行方式并行方式相关技术相关技术nDFXDFX（面向某一领域的设计）：如（面向某一领域的设计）：如DFMDFM、DFADFA等等n特征建模特征建模n加工仿真和加工仿真和快速原型制造快速原型制造生产方式的变迁家庭作坊手工加工家庭作坊手工加工单件小批量生产单件小批量生产大批量生产大批量生产多品种批量生产多品种批量生产通用机床通用机床刚性自动化流水线，刚性自动化流水线，采用专用机床、自动机床、组合机床采用专用机床、自动机床、组合机床柔性生产线，柔性生产线，采用数控机床、加工中心采
21、用数控机床、加工中心创新产品快速生产创新产品快速生产敏捷制造、快速原型制造、高端制造敏捷制造、快速原型制造、高端制造精良生产（Lean Production）强调以人为本。强调以人为本。丰田生产方式认为生产活动的核心是人，而不是机器。要想完善生产过程，必须调动丰田生产方式认为生产活动的核心是人，而不是机器。要想完善生产过程，必须调动所有员工所有员工(特别是生产一线人员特别是生产一线人员)的积极性和创造性。采用的积极性和创造性。采用终身聘用终身聘用和和工龄工资工龄工资制度，使雇制度，使雇员的利益与公司的利益紧密结合起来，使雇员甘心情愿为公司拼命工作。员的利益与公司的利益紧密结合起来，使雇员甘心情
22、愿为公司拼命工作。以简化为手段。以简化为手段。要求生产线上没有一个多余的人，没有一样多余的物品，没有一点多余的时间，岗位要求生产线上没有一个多余的人，没有一样多余的物品，没有一点多余的时间，岗位设置必须是增值的，不增值岗位一律撤除，工人要求是多面手，可以互相顶替。精良生产设置必须是增值的，不增值岗位一律撤除，工人要求是多面手，可以互相顶替。精良生产将生产过程中一切不增值的东西将生产过程中一切不增值的东西(人、物、时间、空间、活动等人、物、时间、空间、活动等)均视为均视为“垃圾垃圾”，认为只，认为只有清除垃圾，才能实现完美生产。贯彻有清除垃圾，才能实现完美生产。贯彻准时制生产（准时制生产（JIT
23、JIT），），实现实现零库存零库存。不断改进，以不断改进，以“尽善尽美尽善尽美”为最终目标。为最终目标。宁肯停止生产，也不放过任何一个问题。宁肯停止生产，也不放过任何一个问题。一旦出现问题，就要追查到底，直至解决一旦出现问题，就要追查到底，直至解决问题为止。每解决一个问题，就是一次改进。问题为止。每解决一个问题，就是一次改进。视顾客为上帝，贯彻视顾客为上帝，贯彻“需求驱动需求驱动”原则，按顾客需求生产适销对路的产品。原则，按顾客需求生产适销对路的产品。50年代由日本丰田汽车公司提出，其特点：年代由日本丰田汽车公司提出，其特点：克服了单件生产成本高、大量生产缺乏柔性的弱点。克服了单件生产成本高、
24、大量生产缺乏柔性的弱点。技艺生产技艺生产：灵活多变，适应性强；但产品价格高，周期长，生产率低下。灵活多变，适应性强；但产品价格高，周期长，生产率低下。大量生产大量生产：高效率、低成本、高质量；但存在设备多、人员多、库存多、：高效率、低成本、高质量；但存在设备多、人员多、库存多、占用资金多、柔性差等弊病。占用资金多、柔性差等弊病。精良生产：精良生产：集合了技艺生产高柔性和大量生产高效率的优点，并同时避免集合了技艺生产高柔性和大量生产高效率的优点，并同时避免了两者的弱点。了两者的弱点。敏捷制造（Agile Manufacturing）企业集成 1991年美国为了恢复其在制造业的领导地位提出的生产方
25、法，其年美国为了恢复其在制造业的领导地位提出的生产方法，其原原理：理：采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布式采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布式结构连接各类企业，构成虚拟制造环境；以竞争合作为原则，在虚拟制结构连接各类企业，构成虚拟制造环境；以竞争合作为原则，在虚拟制造环境内动态选择成员，组成面向任务的虚拟公司进行快速生产，系统造环境内动态选择成员，组成面向任务的虚拟公司进行快速生产，系统运行目标是最大限度满足用户需求。运行目标是最大限度满足用户需求。敏捷制造要求敏捷制造要求CAD/CAM系统具有良好的开放性和柔性。系统具有良好的开放性和柔性。敏捷制造
26、的主要特征：敏捷制造的主要特征：n需求响应的快捷性。需求响应的快捷性。主要指快速响应市场需求的能力。这就要求制造企业主要指快速响应市场需求的能力。这就要求制造企业具有高度的制造柔性，具有针对市场需求迅速转产和快速实现多品种小批量生具有高度的制造柔性，具有针对市场需求迅速转产和快速实现多品种小批量生产的能力。产的能力。n制造资源的集成性。制造资源的集成性。不仅指企业内部的资源共享与信息集成，还指友好企不仅指企业内部的资源共享与信息集成，还指友好企业之间的资源共享与信息集成。业之间的资源共享与信息集成。n组织形式的动态性。组织形式的动态性。为实现某一个市场机会，将拥有实现该机会所需资源为实现某一个
27、市场机会，将拥有实现该机会所需资源的若干企业组成一个动态组织，它随任务的产生而产生，并随任务的结束而结的若干企业组成一个动态组织，它随任务的产生而产生，并随任务的结束而结束。束。计算机集成制造系统（CIMS）工程设计自动工程设计自动化分系统化分系统制造自动化制造自动化分系统分系统经经营营管管理理信信息息分分系系统统质质量量保保证证分分系系统统数据库分系统数据库分系统计算机网络分系统计算机网络分系统 CIMS的组成的组成市场信息市场信息技术信息技术信息售售后后服服务务信信息息CIMS关键在于集成，关键在于集成，包括三个层次：包括三个层次：信息集成信息集成（统一的产品数据模型）（统一的产品数据模型
28、）过程集成过程集成（并行工程）（并行工程）企业集成企业集成（敏捷制造）（敏捷制造）目标：目标：T Ttimetime（时间）（时间）Q QQualityQuality（质量）（质量）C CCostCost（成本）（成本）S SServiceService（服务）（服务）CAD/CAM技术的发展方向n快速化快速化n柔性化柔性化 n集成化集成化 n网络化网络化n虚拟化虚拟化n数字化数字化n绿色化绿色化n智能化智能化快速化、柔性化柔性制造柔性制造(FM，Flexible Manufacturing)敏捷制造敏捷制造(AM，Agile Manufacturing)快速化快速化柔性化柔性化集成化集成集成
29、信息集成信息集成过程集成过程集成企业集成企业集成：统一的产品数据模型：统一的产品数据模型：CE，DFA，DFM，RPM：企业动态联盟（：企业动态联盟（AM）CIMS，Computer Integrated Manufacturing System计算机集成制造系统计算机集成制造系统网络制造(NM,Networked Manufacturing)所谓所谓网络制造网络制造，企业利用计算机网络，面对市场机遇，针对某一市场需要，企业利用计算机网络，面对市场机遇，针对某一市场需要，灵活而快速地组织社会制造资源（人力、设备、技术等灵活而快速地组织社会制造资源（人力、设备、技术等)，按资源优势互补的原，按资
30、源优势互补的原则，迅速地组成一种跨地域的、靠电子网络联系的、统一指挥的运营实体则，迅速地组成一种跨地域的、靠电子网络联系的、统一指挥的运营实体网络联盟企业，以便快速推出高质量、低成本的新产品。其实质是通过计算机网络联盟企业，以便快速推出高质量、低成本的新产品。其实质是通过计算机网络进行生产经营业务活动各个环节的合作，以实现企业间的资源共享、优化网络进行生产经营业务活动各个环节的合作，以实现企业间的资源共享、优化组合和异地制造组合和异地制造 。其其核心核心是通过是通过InternetInternet网络，使企业直接面向客户，由客户通过互联网自网络，使企业直接面向客户，由客户通过互联网自主选择和定
31、制产品，并参与产品的设计开发，协商确定设计方案，从而实现产主选择和定制产品，并参与产品的设计开发，协商确定设计方案，从而实现产品的协同制造，直至产品的网上销售、采购和配送及网上支付，最终满足用户品的协同制造，直至产品的网上销售、采购和配送及网上支付，最终满足用户的个性化需求。的个性化需求。用户在整个产品的设计制造活动中处于决策者和过程参与者的用户在整个产品的设计制造活动中处于决策者和过程参与者的地位。地位。数字化数字化、柔性化柔性化、敏捷化敏捷化为基本特征。为基本特征。网络制造技术集中地体现了网络制造技术集中地体现了协同商务协同商务的概念，可以分为三种类型：的概念，可以分为三种类型：协同设协同
32、设计计，协同制造协同制造及及协同销售协同销售。虚拟制造（VM，Virtual Manufacturing）虚拟制造是一个在虚拟制造是一个在计算机网络及虚拟现实环境计算机网络及虚拟现实环境中完成的，利用制造系统中完成的，利用制造系统各层次及不同侧面的数学模型，对包括设计、制造、管理和销售等各个环节各层次及不同侧面的数学模型，对包括设计、制造、管理和销售等各个环节的产品的产品全生命周期的各种技术方案和技术策略全生命周期的各种技术方案和技术策略进行评估和优化的综合过程。进行评估和优化的综合过程。其目的是在产品设计阶段或产品制造之前，就能实时和并行地模拟出产品的其目的是在产品设计阶段或产品制造之前，就
33、能实时和并行地模拟出产品的未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测产品的性能、成本和可制造性，未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测产品的性能、成本和可制造性，从而有助于更有效、更经济和更灵活地组织生产，使工厂和车间的资源得到从而有助于更有效、更经济和更灵活地组织生产，使工厂和车间的资源得到合理配置，使生产布局更合理、更有效，以达到产品的开发周期和成本的最合理配置，使生产布局更合理、更有效，以达到产品的开发周期和成本的最优化，生产效率的最高化。优化，生产效率的最高化。虚拟制造具有虚拟制造具有集成性集成性、反复性反复性、并行性并行性和和人机交互性人机交互性等特点。等特点。虚拟制造系统的功能主要
34、包括虚拟制造系统的功能主要包括虚拟设计虚拟设计、虚拟制造虚拟制造、虚拟装配虚拟装配、虚拟生虚拟生产产和和虚拟企业虚拟企业等功能。等功能。目前，虚拟制造技术主要应用在外型设计与布局设计、机械运动与动力目前，虚拟制造技术主要应用在外型设计与布局设计、机械运动与动力学仿真、虚拟加工系统、虚拟装配等几个方面。学仿真、虚拟加工系统、虚拟装配等几个方面。数字制造（DM，Digital Manufacturing）数字制造研究领域数字制造研究领域:1.数字产品设计与开发（产品数字化）数字产品设计与开发（产品数字化）n集成集成CADCAM系统。例如：波音公司无图纸生产。系统。例如：波音公司无图纸生产。n基于反
35、求工程的数字产品基于反求工程的数字产品产品建摸数字化阶段。产品建摸数字化阶段。根据现有的模型或参考零件，用测量设备获取其表面各点的空间坐标值根据现有的模型或参考零件，用测量设备获取其表面各点的空间坐标值模型重构阶段。模型重构阶段。由获得的测量数据构造出产品的由获得的测量数据构造出产品的CADCAD模型。模型。2.数字制造装备（装备数字化）数字制造装备（装备数字化）n机器人与数控机床机器人与数控机床n数字化测量设备数字化测量设备 研究趋势是将激光扫描仪、视觉系统、三坐标测量机设备及相关的应用软件研究趋势是将激光扫描仪、视觉系统、三坐标测量机设备及相关的应用软件有机结合，构建一个快速测量建模环境。
36、有机结合，构建一个快速测量建模环境。n快速成形设备快速成形设备3.制造过程的建模和仿真（过程数字化）制造过程的建模和仿真（过程数字化）建模与传真的典型应用之一是加工制造过程仿真，早期主要用于几何或运动检验，建模与传真的典型应用之一是加工制造过程仿真，早期主要用于几何或运动检验，如如NCNC代码检验、刀具运动干涉检验等。代码检验、刀具运动干涉检验等。数控机床、数控三坐标测量机与工业机器人数控机床、数控三坐标测量机与工业机器人一起形成重要的数字化加工、测量一起形成重要的数字化加工、测量和操作装备，成为数字制造的基础之一。和操作装备，成为数字制造的基础之一。就是用数字的方式来存储、管理和传递制造过程
37、中的所有信息。就是用数字的方式来存储、管理和传递制造过程中的所有信息。绿色制造（GM，Green Manufacturing）绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中节约资源和能源，不产生环境污染或使环用到报废整个产品生命周期中节约资源和能源，不产生环境污染或使环境污染最小化。境污染最小化。传统的竞争要素是传统的竞争要素是TQCS，现在则变为，现在则变为TQCSE。智能化
38、n智能设计（智能智能设计（智能CAD）n智能制造（智能制造（IM，Intelligent Manufacturing）智能制造则主要研究不确定性和不完全信息下的设计制造问题求解。智能制造则主要研究不确定性和不完全信息下的设计制造问题求解。附录附录CIMS缩写词语（缩写词语（1）nCIMS CIMS Computer(Contemporary)Computer(Contemporary)Integrated Integrated Manufacturing Manufacturing SystemSystem 计算机（现代）集成制造系统计算机（现代）集成制造系统 nTIS Technical I
39、nformation System TIS Technical Information System 技术信息系统技术信息系统nMIS Management Information System MIS Management Information System 管理信息系统管理信息系统nQIS Quality Information System QIS Quality Information System 质量保证系统质量保证系统nMAS Manufacturing Automatic System MAS Manufacturing Automatic System 制造自动化系统制造自
40、动化系统nNET Netware NET Netware 网络系统网络系统nDBS Data Base System DBS Data Base System 数据库系统数据库系统附录附录CIMS缩写词语（缩写词语（2）nCAD Computer Aided Design(Drafting)计算机辅助设计（绘图）nCAPP Computer Aided Process Planning 计算机辅助工艺规划nCAE Computer Aided Engineering 计算机辅助工程分析nCAM Computer Aided Manufacturing 计算机辅助制造nCAQ Computer
41、Aided Quality 计算机辅助质量nCAO Computer Aided Office 计算机辅助办公nPDM Product Data Management 产品数据管理nEDM Engineering Data Management工程数据管理附录附录CIMS缩写词语（缩写词语（3）nLM Labour Management 劳动人事管理nPM Product Management 生产管理nFM Finaccal Management财务管理nMM Material Management材料管理nBM Business Management供销管理 nMRP Material R
42、equirement Planning 材料需求计划nMRP-Manufacturing Resources Planning 制造资源计划nERP Enterprise Resource Planning 企业资源计划nBOM Bill of Material 材料清单附录附录CIMS缩写词语（缩写词语（4）nNC Numerical Control NC Numerical Control 数控数控nDNC Direct/Distributed Numerical Control DNC Direct/Distributed Numerical Control 直接直接/分布式数控分布式数
43、控nCNC Computer Numerial Control CNC Computer Numerial Control 计算机数控计算机数控nMC Manufacturing Center MC Manufacturing Center 加工中心加工中心nFMC Flexible Manufacturing Center FMC Flexible Manufacturing Center 柔性加工中心柔性加工中心nFMS Flexible Manufacturing System FMS Flexible Manufacturing System 柔性生产系统柔性生产系统nFML Flex
44、ible Manufacturing Line FML Flexible Manufacturing Line 柔性生产线柔性生产线nFA Factory AutomationFA Factory Automation自动化工厂自动化工厂附录附录CIMS缩写词语（缩写词语（5）nIE Industry Engineering IE Industry Engineering 工业工程工业工程nJIT Just in Time JIT Just in Time 及时生产及时生产nLP Lean Product LP Lean Product 精良生产精良生产nAM Agile Manufactur
45、ing AM Agile Manufacturing 敏捷制造敏捷制造 nCAX Computer Aided X CAX Computer Aided X 计算机辅助计算机辅助X XnDFX Design For X DFX Design For X 面向面向X X的设计的设计nDFA Design for Assembly DFA Design for Assembly 面向装配的设计面向装配的设计nDFM Design for Manufacturing DFM Design for Manufacturing 面向制造的设计面向制造的设计nVR Virtual Reality VR V
46、irtual Reality 虚拟现实虚拟现实nVM Virtual Manufacturing VM Virtual Manufacturing 虚拟制造虚拟制造nCE Concurrent Engineering CE Concurrent Engineering 并行工程并行工程思考题1.1.简述简述CAD/CAMCAD/CAM的基本概念。的基本概念。2.2.简述简述CAD/CAMCAD/CAM发展经历的阶段。发展经历的阶段。3.3.简述简述CAD/CAMCAD/CAM系统的基本功能。系统的基本功能。4.4.简述简述CAD/CAMCAD/CAM系统的工作过程。系统的工作过程。5.5.与传
47、统设计制造方法相比，说明与传统设计制造方法相比，说明CAD/CAMCAD/CAM的工作特点。的工作特点。6.6.试分析采用试分析采用CAD/CAMCAD/CAM技术的优越性。技术的优越性。7.7.简述简述CAD/CAMCAD/CAM技术的新发展。技术的新发展。作业n1、题目、姓名、学号n2、中文摘要n3、引言（目的意义）n4、简介（结构原理）n5、研究进展（国内外研究状况）n6、存在问题（难点、关键）n7、前景趋势n8、结束语n9、参考文献n注：格式、字体、排版参考科技期刊论文，最好做一个PPT 在产品制造领域，选一个你认为目前热门的或未来有潜力的相在产品制造领域，选一个你认为目前热门的或未来
48、有潜力的相关技术、产品作为话题，写一篇综述性的科技论文。关技术、产品作为话题，写一篇综述性的科技论文。文章结构如下文章结构如下：作业选题参考n目前国家大力扶持的行业。如七大战略性新型产业：节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车。其中高端装备制造包括：航空、航天、高铁、海洋工程、智能制造。n具有发展潜力的技术：三网融合（通信网、计算机网络、有线电视网）、物联网、智能电网、光伏发电、MEMS。n具有较大市场或发展潜力的产品：触摸屏、光机电产品、LED、RFID等。n制造业的发展方向（八化）第二章CAD/CAM系统组成内容内容知识点知识点学习要求学习要求建议自学学时
49、建议自学学时系统的组成与分类系统基本组成了解1学时系统的分类系统的网络结构CAD/CAM系统的典型硬件主机了解1学时存储设备输入设备输出设备网络设备CAD/CAM系统的软件系统基本组成了解2学时系统软件支撑软件应用软件思考题系统基本组成 硬件硬件软件软件计算机计算机外围设备外围设备生产设备生产设备系统软件系统软件支撑软件支撑软件应用软件应用软件CAD/CAM系统系统CAD/CAM系统的典型硬件 n主机：主机：CPU、内存、主板、内存、主板n存储设备：存储设备：磁盘、磁带、光盘磁盘、磁带、光盘n输入设备：输入设备：n第一阶段：控制开关、穿孔纸等等n第二阶段：键盘n第三阶段：二维定位设备，如鼠标、
50、光笔、图形输入板、触摸屏等等，语音n第四阶段：三维输入设备（如空间球、数据手套、数据衣），用户的手势、表情等等n第五阶段：用户的思维n输出设备：输出设备：显示器、打印机、绘图机、头盔、眼镜显示器、打印机、绘图机、头盔、眼镜n网络设备：网络设备：服务器、工作站、电缆、网卡、集线器服务器、工作站、电缆、网卡、集线器HUB、路由器、网桥、路由器、网桥、网关网关n生产设备：生产设备：数控机床、加工中心数控机床、加工中心MC、搬运机械、机器人等、搬运机械、机器人等图形显示设备的发展CRT显示器显示器单显单显彩显彩显 球面显象管球面显象管 平面直角显示器平面直角显示器 纯平显示器纯平显示器 液晶显示器液晶