1、2018/10/18,安徽农业大学工学院,1,计算机辅助设计,2018/10/18,安徽农业大学工学院,2,一、本课程的性质与任务,1. 课程性质： 计算机辅助设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要的专业课，它是一项成熟的高科技技术，已成为专业技术人员的强有力的工具，也是近年来我国大力推行的一项新技术，它已日益渗透到工业、农业、国防、科学技术等各个领域，它对于社会生产力的发展起着变革性的推动作用。 2. 课程的主要任务：本课程的任务是培养学生运用计算机解决工程设计问题的基本能力。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,3,二.教学目的与要求,1.目的：使学生通过该课程的学习，获得计算机
2、辅助设计的基本理论、基本知识和基本技能；了解国内外计算机辅助设计的发展趋势，掌握一般CAD技术的应用，培养学生运用CAD技术解决工程实际问题的能力。 2.要求：课前预习，上课专心听讲，课后认真复习，有不理解的地方及时研究消化。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,4,课程内容（总学时36）,1.概论 2. CAD系统硬件 3.CAD 系统软件4.交互图形学基础5.复杂型面的图形 处理6.工程数据的计算机处理7.机械CAD的数值计算方法8.计算机辅助设计软件的研制,2018/10/18,安徽农业大学工学院,5,主要参考书目,刘军等，CAD/CAM技术与应用。中国农业大学出版社(教材) 姚学
3、英，计算机辅助设计与制造，机械工业出版社 孙家广、陈玉健、黄汉文计算机辅助设计技术基础 宁汝新、赵汝嘉、欧宗瑛。CAD/CAM技术.机械工业出版社 程宝义。计算机辅助设计基础 国防科技大学出版社 孔庆复 计算机辅助设计与制造。哈尔滨工业大学出版社,2018/10/18,安徽农业大学工学院,6,成绩评定办法,理论课： 上机作业+平时考勤+作业（含相应文档）：30% 卷面笔试：70% 实验课：上机考勤20%+实验态度20%+实验内容的完成30%+上机考试30%,2018/10/18,安徽农业大学工学院,7,第一章 概 论,1 提出问题,什么是计算机 辅助设计？计算机辅助设计 工作过程是怎样的 ？C
4、AD/CAM/CAPP有何区别与联系？ 2 教学基本要求 了解计算机辅助设计的含义和国内外计算机辅助设计事业所取得的成就和存在的问题。 了解计算机辅助设计的研究对象和基本内容；了解CAD的工作过程。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,8,1-1 概述,一. CAD/CAM/CAPP 的基本概念 1.计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD)指工程技术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、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的。.,2018/10/18,安徽农业大学工学院,9,CA
5、D的功能 草图设计、零件设计、装配设计、复杂曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感及渲染、数据交换接口。 .较完备的数据库以便于设计人员检索、调用、增删、修改。 .较完备的程序库以便于设计人员利用它进行分析、计算、优化设计、 .具备人机会话功能的交互式图形系统设计人员利用它进行绘图。 CAD的应用 汽车、机床的某些结构件的有限元分析，设计数据库的建立，图形的输入和编程，体素拼和造型，三维立体图形的显示和绘图，自由曲面的设计，构件受力变形显示动态显示振型等等。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,10,2.计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing (sys
6、tem) ，CAM ） CAM是指利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动。CAM的 功能 NC自动编程，生产作业计划，生产控制，质量控制等。CAM的应用 刀具轨道仿真，NC代码生成等等。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,11,3.计算机辅助工艺过程设计（Computer Aided Process Planning, CAPP)指在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、工艺路线确定、工序设计等。 克服传统工艺设计的不足，促进工艺技术的发展 CAPP的功能： 工艺过程设计、工装设计、工艺文
7、件。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,12,CAPP的功能： 为现代制造系统集成提供技术桥梁 与计算机辅助设计（CAD）系统之间的信息交流 与计算机辅助制造（CAM）系统之间的信息交流 与生产管理系统（MIS）之间的信息交流 与制造自动化系统（MAS）之间的信息交流 与质量保证（CAQ）系统之间的信息交流,2018/10/18,安徽农业大学工学院,13,4.计算机集成制造系统（Computer integrated manufacturing system， CIMS）,集成并优化运行，从而达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，使企业赢得市场竞争的目的。 包括： 计算机集成制
8、造系统的构成 信息集成 过程集成（如并行工程CE) 企业集成（如敏捷制造AM),2018/10/18,安徽农业大学工学院,14,CIMS也有的称CIM。是CAD/CAM集成技术发展的必然趋势。,经营决策,产品开发,CIMS系统流程图,生产准备,生产实施,销售,2018/10/18,安徽农业大学工学院,15,2018/10/18,安徽农业大学工学院,16,1-2 CAD的工作过程,CAD的工作过程包括： 1.零件的形体设计外观造型、尺寸、颜色。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,17,2.用有限元法对零件的结构尺寸进行分析计算。使各部分应力均匀。,2018/10/18,安徽农业大学工学院
9、,18,3.分析制造过程的影响因素(浇注，加工等)：修改零件结构设计。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,19,2018/10/18,安徽农业大学工学院,20,2018/10/18,安徽农业大学工学院,21,4.绘出零件图、装配图。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,22,5.编制工艺规程、工序图。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,23,6.发布加工指令或编制加工程序(用数控机床加工),2018/10/18,安徽农业大学工学院,24,CAD的特点,1.制图速度快。可提高工效35倍。特别是多品种小批量生产零件的出图。 2.图样格式统一，质量高。因为线条粗细均由计算机控制
10、。 3.修改设计快。当对原图修改时，只要将图拷贝，就可随意改动，对原图不产生任何影响。 4.设计计算快。只要把零件的设计公式及程序存入计算机，使用时只需给其输入原始数据及边界条件，计算机就能很快地告诉你最佳结果，即准确、又迅速。可使设计费用降低1530。 5.设计时可进行性能预估。从而提高设计的质量，降低生产成本。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,25,1-3 CAD系统的分类,一、按用途分： 机械CAD、电气CAD 二、按系统配置分： 1.集中式主机型系统(一台集中的大型机与若干图形终端连接而成) 2.分布式工程工作站系统 3.微型计算机系统(价格低、使用方便) 我国发展CAD/C
11、AM技术，主要是建立在高档微机网络(即普及型)系统和工作站系统。CAD的发展趋势是：智能化、三维化、集成化、网络化。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,26,1-4 CAD/CAM技术发展简介,1.准备和酝酿时期（20世纪50-60年代初） 2.蓬勃发展和进入应用时期（6070年代) 3.突飞猛进的时期(80年代) 4.开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期(90年代),2018/10/18,安徽农业大学工学院,27,国内的CAD的应用发展始于80年代初，目前已日趋成熟，已成为专业技术人员的强有力的工具。 七五期间，国家重点科研项目“建立汽车计算机辅助设计的和辅助制造系统”主要由一汽
12、、二汽及天津内燃机研究所完成，重点是汽车车身的CAD/CAM开发及应用，汽车结构的有先限元分析和内燃机CAD。 目前国内应用的CAD软件，有清华大学的高华CAD,华中理工大学的开目CAD等。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,28,机械工业的发展,.20世纪初40年代 由机械化、半自动化发展到单机自动化、由流水线生产发展到自动线生产，基本上解决了大批量生产加工过程的自动化问题，明显的例子是汽车工业的发展。 .5060年代 现代控制理论的应用，计算机的应用，出现了NC技术，包括(DNC 直接数控，AC 适应控制，OC 最优控制)发展了计算机辅助设计CAD,计算机辅助制造CAM等技术，提高
13、了自动化程度。 .70年代至今，多学科(电子、计算科学、激光技术)综合技术在机械工业中的应用，相继出现了微机数控CNC系统、CAD/CAM集成系统、柔性制造系统(FMS)集成生产系统(IMS)、分级计算机控制系统和计算机网络结构系统所谓机电一体化产品(机械产品电子化)得到较大发展。,2018/10/18,安徽农业大学工学院,29,本章要掌握的内容： .什么是CAD、CAM？ .CAD的作用及特点是什么？ .CAD与传统的机械设计有何不同？ .CAD/CAM的过程链包括哪些内容？,2018/10/18,安徽农业大学工学院,30,第二章 CAD系统的硬件,主要内容：微型计算机的简介 图形显示器输入设备输出设备工程工作站微机CAD系统的典型配置,
