第5章CAD相关技术
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三维CAD教程--【第5章 曲面造型】中望3D
第5章曲面造型第5章曲面造型实体建模有时并不能满足造型设计需求，特别是设计复杂的自由形状。
中望3D提供多种的曲面造型功能，主要分为曲面构建和曲面操作两部分，如图5-1和图5-2所示。
多个曲面封闭后可以转换为实体造型，同时实体造型在删除一些曲面自动转换为开放的曲面造型。
图5-1“曲面构建”功能图5-2“曲面操作”功能5.1曲面构建5.1.1直纹曲面单击工具栏【曲面】→【曲面构建】→【直纹曲面】功能图标，弹出“创建直纹曲面”对话框，如图5-3所示。
直纹曲面根据两条线路径建立曲面，横截面线上的对应点以直线方式连接。
图5-3“创建直纹曲面”对话框145【路径1，路径2】创建直纹曲面所需要的两条线，值得注意的是，直线选取时的位置、选取的线上的点在同方向和不同方向时产生的效果如图5-4所示。
【脊线】选择一条线作为脊线，创建的直纹曲面边界和脊线所在的平面垂直，并且直纹曲面范围不会超过路径和脊线范围，如图5-5所示。
图5-4直纹曲面“路径”选项的示例图5-5直纹曲面“脊线”选项的示例【保留曲线】勾选该选项的复选框后，将保留用于创建直纹曲面的线，否则将删除。
创建直纹曲面操作步骤：单击【直纹曲面】功能图标。
选择路径，按图5-6选择两条边作为直纹曲面的路径，注意点选的位置。
单击“确定”按钮，完成直纹曲面的创建。
直纹曲面示例如图5-6所示。
图5-6直纹曲面示例图5-7设置曲面自动缝合经验参考：创建的曲面是否和连接的曲面进行自动缝合，在菜单【编辑】→【参数设置】中进行设置，如图5-7所示，勾选“创建面时自动缝合面边界”选项，新创建的面会自动和相连的面缝合。
146第5章曲面造型5.1.2圆形双轨单击工具栏【曲面】→【曲面构建】→【圆形双轨】功能图标，弹出“创建圆形双轨”对话框，如图5-8所示。
该功能在两条路径线间创建圆形横截面的曲面，创建的方式有常量、变量、中心和中间4种，选择不同的方式设置稍有变化。
图5-8“创建圆形双轨”对话框【方式】创建圆形曲面的方法选择，有常量、变量、中心和中间4种，如图5-9所示。
CAD机械制图基础教程 课件第05章
单击“直线”按钮，拾取两圆的象 限点，完成两直线的绘制。 单击“修剪”按钮，拾取两个φ14圆和 两条与之相切的直线，单击鼠标右键 结束对象选择。单击两圆内侧将之删 除。再单击鼠标右键并确认，完成键 槽绘制，如图5-6所示。
7．中心孔绘制
将用户坐标原点移动到主动轴右端与轴 线的交点处。单击“直线”按钮，输入 −12.5，0。向上移动光标，输入1.5；向 右移动光标，输入4，再输入@10<30， 完成中心线小圆锥轮廓线的绘制，与倒 角线相交于图5-7中的①点。
图5-4 主动轴上半部外轮廓绘制
4．倒角与圆角处理
单击“倒角”按钮，命令窗口提示： “（“修剪”模式）当前倒角距离 1 = 0.0000，距离 2 = 0.0000 单击“圆角”按钮，命令窗口提示： “当前模式: 模式 = 修剪，半径 = 10.0000
5．完成主动轴绘制
单击“镜像”按钮，拾取前面所绘制 的全部粗实线。提示指定镜像线时，拾取 中心线的左右两端点。当命令行提示“是 否删除源对象？[是(Y)/否(N)] <N>:”时， 接受缺省选项“N”，完成线段的镜像拷贝， 完成主动轴外轮廓，如图5-5所示。
第5章 典型零件图的绘制
在前几章中我们详细介绍了AutoCAD 2004 的基础知识，二维图形的绘制方法以及尺寸标注 和文本标注。在掌握了AutoCAD 2004这些操作 部分的知识后，本章以3种典型机械零件——齿 轮阶梯轴、圆柱齿轮和叉架为例，详细介绍 AutoCAD 2004绘制机械零件图的一般流程，使 用户掌握综合运用AutoCAD 2004图形绘制及编 辑命令，精确绘制机械零件图的方法。
图 完成中心线大 圆锥轮廓线的绘制。重复直线命令，拾取 图5-7中的②点，输入@5＜−120，完成钻 孔轮廓线的绘制。 利用镜像、直线和修剪命令，完成中 心孔的绘制。因为中心孔必须经剖视才可 见，所以需绘制分界线。将分界线图层置 为当前，单击“样条曲线”按钮，通过拾 取几个控制点完成样条曲线绘制。再用修 剪命令删除多余线段，如图5-8所示。
控制系统数字仿真与cad第5章控制系统的计算机辅助分析
更一般的，利用函数P=lyap(A ,Q)可以求解下面给出的李雅普诺夫方程。 AP+PB=-Q (5-4) 对于离散系统的李雅普诺夫方程的求解函数为 dlyap(). 【例5-4】设系统的状态方程为 其平衡状态在坐标原点处，试判断该系统的稳定性。 解：MATLAB程序为： %ex5_4.m A=[0 1;-1 -1];Q=eye(size(A));P=lyap(A,Q); i1=find(P(1,1)>0);n1=length(i1); i2=find(det(P)>0);n2=length(i2); if(n1>0 & n2>0) disp('P>0,正定，系统在原点处的平衡状态是渐进稳定的'); else disp('系统不稳定'); end
【例5－6】假设系统的开环传递函数为 试求该系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线和最大超调量。 解：MATLAB程序为： %ex5_6.m num0=20;den0=[1 8 36 40 0];[num,den]=cloop(num0,den0); t=0:0.1:10;[y,x,t]=step(num,den,t);plot(t,y) M=((max(y)-1)/1)*100;disp([‘最大超调量M=‘ num2str(M) ‘%’]) 执行结果为：最大超调量M＝2.5546%，单位阶跃响应曲线如图5－3中曲线所示。
图5-3 例5－6的单位阶跃响应曲线
例5-7 对于典型二阶系统 试绘制出无阻尼自然振荡频率ωn=6，阻尼比ζ分别为0.2,0.4,…,1.0,2.0时系统的单位阶跃响应曲线。
解 MATLAB程序为 %Example5_7.m wn=6;zeta=[0.2:0.2:1.0:2.0]; figure(1);hold on for k=zeta; num=wn.^2; den=[1,2*k*wn,wn.^2]; step(num,den);end title('Step Response');hold off 执行后可得如图5-5所示的单位阶跃响应曲线。 从图中可以看出，在过阻尼( ) 和临界阻尼( ) 响应曲线中，临界阻尼响应应具有最短的上升时间，响应速度最快；在欠阻尼（ ） 响应曲线中，阻尼系数越小，超调量越大，上升时间越短，通常取
【例5－6】假设系统的开环传递函数为 试求该系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线和最大超调量。 解：MATLAB程序为： %ex5_6.m num0=20;den0=[1 8 36 40 0];[num,den]=cloop(num0,den0); t=0:0.1:10;[y,x,t]=step(num,den,t);plot(t,y) M=((max(y)-1)/1)*100;disp([‘最大超调量M=‘ num2str(M) ‘%’]) 执行结果为：最大超调量M＝2.5546%，单位阶跃响应曲线如图5－3中曲线所示。
图5-3 例5－6的单位阶跃响应曲线
例5-7 对于典型二阶系统 试绘制出无阻尼自然振荡频率ωn=6，阻尼比ζ分别为0.2,0.4,…,1.0,2.0时系统的单位阶跃响应曲线。
解 MATLAB程序为 %Example5_7.m wn=6;zeta=[0.2:0.2:1.0:2.0]; figure(1);hold on for k=zeta; num=wn.^2; den=[1,2*k*wn,wn.^2]; step(num,den);end title('Step Response');hold off 执行后可得如图5-5所示的单位阶跃响应曲线。 从图中可以看出，在过阻尼( ) 和临界阻尼( ) 响应曲线中，临界阻尼响应应具有最短的上升时间，响应速度最快；在欠阻尼（ ） 响应曲线中，阻尼系数越小，超调量越大，上升时间越短，通常取
CAD教案第5章_线型、线宽、颜色和图层
(2) 设置新图层 单击对话框中的新建图层按钮，清单上多出一个名为“图 层 1”的新图层。新图层将继承图层列表中当前选定图层的 特性（颜色、开/关状态等）。 图层的名称最多可以有 255 个字符长度，中间可以有空格。 区分大小写字母，图层名称不可以包含的符号有： <>/|”;?*’等。 一次要创建几个新的图层，单击“新建图层”按钮，输入 需要建立的所有图层的名字，用每输入一个图层名字用逗 号分割。
(6) 快速设置当前图层的方法
方法1：
方法2：
方法 3：选取图层工具栏中“将对象的图层置为当前”按钮， 然后选择一个对象，则该对象所在图层成为当前图层。
(7) 图层设置的注意事项 当图层被锁定后，虽然看得见对象，但不会被处理。 当前所使用的图层可以被“关”不可以被“冻结”。
5.6 “对象特性”工具栏
5.3 线宽设置
命 令：LWEIGHT 菜单命令：选择“格式”|“线宽”命令 功 能：设置新绘图形的线宽。 说 明：AutoCAD弹出“线宽设置”对话框，如下图所示。
5.4 颜色设置
命 令：COLOR 菜单命令：选择“格式”|“颜色”命令 功 能：设置新绘图形的颜色。 说 明：AutoCAD弹出“选择颜色”对话框，如下图所示。
5.5 图层管理
命 令：LAYER 工具栏按钮：“图层”工具栏上 菜单命令：选择“格式”|“图层”命令 功 能：管理图层和图层特性。 说 明：弹出如下图所示的“图层特性管理器”对话框。
在上面的对话框中，可以显示图形中的图层的列表及其特性。可以添 加、删除和重命名图层，修改图层特性或添加说明，可以为图层设置线型、 颜色、线宽以及其他操作等。
修改图形对象线宽的方法是：选择对应的图形，然后在线 宽控制列表中选择对应的线宽。
CAD机械制图(第五章_组合体视图)
二、构形设计的方法 1.准备工作
（1）实物分析 构型设计前应多观察、分析实物或模型，仔细研究其组合形式、 连接方式并能进行物、图相互转化。对一些典型结构要求记住而且 能默画。通过观察分析所获取的素材通过记忆存储起来，以备构型 时灵活运用。
§5-1
§5-2
组合体的构造及形体分析法
组合体视图的画法
§5-3
§5-4 §5-5
组合体的尺寸标注
看组合体三视图 组合体的构形设计
§5-1
组合体的构造及形体分析法
组合体——由两个或两个以上的基本形体组成的物体。 两个简单形体的结合情况为：平齐、相切、相交。 形体分析法——把形状较复杂的立体分析成基本几何体构 成的方法。 分析时要明确组合方式；各基本形体的相对位置和表面 连接关系 。
图5-19 形体分析法读图
⑵投影关系
⑶单个想象
根据视图间投影规律，找出分解后各组成部 分在各视图中的投影。
根据分解后各组成部分的视图想象出各 自的空间形状，如下图所示。
图5-20 各组成部分的投影联系
⑷综合想象
在认清各组成部分形状和位置的基础上，分析它们之间的构成形 式，最后综合想象出该视图所表示的支座的完整形状。
图5-8 简单形体的尺寸标注
二、尺寸基准
尺寸基准是确定尺寸位置的几何元素。定位尺寸标注的起点， 形体在长、宽、高方向都有一个主要尺寸基准，还往往有一或几 个辅助尺寸基准。尺寸基准的确定既与物体的形状有关， 也与 该物体的加工制造要求 、工作位置等有关。
通常选用底平面、 端面、对称面及回 转体的轴线等作为 尺寸基准。
图5-11 错误的尺寸注法
四、尺寸标注的注意点
3.形体上的对称尺寸，应以对称中心线为尺寸基准标注， 如图5-12所示。
Auto CAD课件 第五章 创建复杂的二维对象
6.1对象选择
对象选择方法 启动一个命令后，AutoCAD会提示选择对象，可以使用 以下任何一种方法选择这些对象． Pointing(点取)使用拾取框或通过键入坐标来选择直接 点取的对象 对象循环的使用，在一个密集的图形中，有时选择对象 是很困难的。方法：在选择对象时，尽量靠近对象， 然后按ctrl键单击。 Windows(窗口)选择完全包含在一个矩形选择窗口内的 对象 Crossing(交叉窗口)选择包含在一个矩形选择窗口内或 与矩形选择窗口交叉的对象 Wpolygon(窗口多边形)选择完全包含在一个多边形选 择窗口内的对象
Cpolygon(交叉窗口多边形)选择包含在一个或多边形窗 口交叉的对象 Fence(栅栏)选择与多段栅栏相交的对象 All(全部)选择图形中所有的对象 Last(最后)选择最近添加到图形中的对象 Previous(前一个)如果存在的话，选择包含在前一个选择 集中的对象
除了这些方法之外，还可以选择与一个特殊特性 集合相匹配的对象－比如在某个图层上的所有对 象或者以一种指定颜色绘制的对象
第五章 创建复杂的二维对象
5.1绘制矩形 5.2绘制多边形 5.3绘制多段线 5.4绘制样条曲线 5.5绘制圆环 5.6创建实体填充区域 5.7创建面域
上一章我们讨论的对象有一个共同点：这些对 象都是由单个对象组成的，无论是曲线形还是 直线．例如，用line命令绘制矩形，矩形的每 条边都是单独的直线对象． 复杂的二维对象却不同，它们每一个都是由多 个线段组成，这些线段将作为一个对象．例如， 用rectangle命令绘制矩形，如果选择矩形的任 一边来编辑，将会选中整个矩形．
6.3.3偏移平行复制 1.在修改工具栏上，单击偏移 2.在修改菜单中，选择偏移 3.在命令行键入Offset 或o 有两种方式： a.通过选择两点指定距离或者键入一个距离 进行偏移； b.通过指定点的偏移
《CAD》课件——第5章 Auto CAD拆墙砌墙图
A
PART ONE
重难点分析
重点： 1、墙体拆改注意事项 2、承重墙与非承重墙的理解 3、绘制注意事项 难点： 1、绘制拆墙、砌墙图 2、快捷键的应用
B
PART TWO
课程讲解
拆墙图
外卫墙体内移： 留出过道的空间
厨房墙体拆除： 做开放式厨房
内卫墙体拆改： 改做更衣室
砌墙图
外卫
客卧
内卫
储物间
记本，下次课程检查）
-感谢聆听-
更衣室
厨房
次卧
主卧
绘制注意事项：
1、图例 2、拆除/新建墙体的填充 3、标注
C
PART THREE
总结
总结： 1、墙体拆改注意事项 2、承重墙与非承重墙的理解 3、绘制拆墙、砌墙图以及注意事项OUR
作业
作业： 一、绘制拆墙图、砌墙图 二、并打印输出JPG格式 三、预习微视频并归纳知识点（写到笔
PART ONE
重难点分析
重点： 1、墙体拆改注意事项 2、承重墙与非承重墙的理解 3、绘制注意事项 难点： 1、绘制拆墙、砌墙图 2、快捷键的应用
B
PART TWO
课程讲解
拆墙图
外卫墙体内移： 留出过道的空间
厨房墙体拆除： 做开放式厨房
内卫墙体拆改： 改做更衣室
砌墙图
外卫
客卧
内卫
储物间
记本，下次课程检查）
-感谢聆听-
更衣室
厨房
次卧
主卧
绘制注意事项：
1、图例 2、拆除/新建墙体的填充 3、标注
C
PART THREE
总结
总结： 1、墙体拆改注意事项 2、承重墙与非承重墙的理解 3、绘制拆墙、砌墙图以及注意事项OUR
作业
作业： 一、绘制拆墙图、砌墙图 二、并打印输出JPG格式 三、预习微视频并归纳知识点（写到笔
模具CAD第5章 ADAMS概述和零件建模
表5-1
ADAMS软件 模块
接口模块
数字化装配回放模块 柔性分析模块 控制模块 图形接口模块 CATIA
Pro/E
轿车模块 悬架设计软件包 概念化悬架模块 驾驶员模块 动力传动系统模块
Mechanical/Pro
ADAMS/Car Suspension Design CSM ADAMS/Driver ADAMS/Driveline
表5-1续 ADAMS软件 模块
附件驱动模块 铁路车辆模块 FORD
工具箱Biblioteka 软件开发工具包虚拟试验工具箱 虚拟试验模态分析工具箱 钢板弹簧工具箱 飞机起落架工具箱 履带 齿轮传动工具箱
ADAMS/SDK
Virtual Test Lab Virtual Experiment Modal Analysis Leafspring Toolkit ADAMS/Landing Gear Tracked/Wheeled Vehicle ADAMS/Gear Tool
用户界面模块 基本模块 求解器模块 后处理模块 液压系统模块 振动分析模块 线性化分析模块 扩展模块 高速动画模块 试验设计与分析模块 耐久性分析模块
ADAMS ADAMS ADAMS ADAMS/Hydraulics ADAMS/Vibration ADAMS/Linear ADAMS/Animation ADAMS/Insight ADAMS/Durability ADAMS/DMU Replay ADAMS/Flex ADAMS/Controls ADAMS/Exchange CAT/ADAMS
第五章 ADAMS概述和零件建模
5.1
5.2
ADAMS概述
在ADAMS中建模和仿真的步骤 5.3 坐标系
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2）创成式CAPP系统 创成式CAPP系统是一个能综合零件加工信息， 自动地为一个新零件创造工艺规程的系统。
3）综合式CAPP系统 综合式CAPP系统也称半创成式CAPP系统，它 综合派生式CAPP与创成式CAPP的方法和原理，采用派生与自动决策 相结合的方法生成工艺规程.
CAPP系统的基础技术
1）成组技术 利用事物的相似性，把相似问题归类成组并进行编码，寻 求解决这一类问题相对统一的最优方案，从而节约时间和精力以取得所 期望的经济效益。零件分类和编码是成组技术的两个最基本概念。根据 零件特征将零件进行分组的过程是分类；给零件赋予代码则是编码。对 零件设计来说，由于许多零件具有类似的形状，可将它们归并为设计族， 设计一个新的零件可以通过修改一个现有同族典型零件而形成。对加工 来说，由于同族零件要求类似的工艺过程，可以组建一个加工单元来制 造同族零件，对每一个加工单元只考虑类似零件，就能使生产计划工作 及其控制变得容易些。
4）工艺知识的获取及表示 工艺设计随着各个企业的设计人员、资料条 件、技术水平以及工艺习惯不同而变化。要使工艺设计能够在企业中得 到广泛有效地应用，必须根据企业的具体情况，总结出适应本企业的零 件加工典型工艺决策的方法，按所开发CAPP系统的要求，用不同的形式 表示这些经验及决策逻辑。
5）工艺数据库的建立 CAPP系统在运行时需要相应的各种信息,如机床 参数、刀具参数、夹具参数、量具参数、材料、加工余量、标准公差及 工时定额等。
数控机床
数控机床是一种采用计算机、利用数字进行控制的高效、能自动化
加工的机床 .
数控机床一般由加工程序及信息载体、数控装置、伺服驱动系统、 机床本体、辅助装置以及其他一些附属设备组成，如图所示。
控制介质
数控装置
伺服系统
机床
检测装置
数控机床的组成ຫໍສະໝຸດ 控机床的分类按控制系统分类 可分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓 控制数控机床。
5.2 计算机辅助制造（CAM）技术
计算机辅助制造（CAM，Computer Aided Manufacturing）指的是从产品设计到加工制造之间的一切 生产准备活动，它包括CAPP、NC编程、工时定额的计算、 生产计划的制订、资源需求计划的制订等,它还包括制造活动 中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送） 的监视、控制和管理。随着技术的发展， CAPP已被作为一 个专门的子系统，而工时定额的计算、生产计划的制订、资 源需求计划的制订则划分给MRPⅡ/ERP系统来完成，CAM 的概念有时可进一步缩小为NC编程的同义词。在这一节里， 我们只介绍与NC编程有关的内容。
开环控制数控机床是早期数控机床通用的伺服驱动系统，其控制 系统不带反馈检测装置,没有构成反馈控制回路, 伺服执行机构通 常采用步进电动机或电液脉冲马达。
闭环控制数控机床的特点是其控制系统在机床移动部件上安装了 直线位移检测装置，因为把机床工作台纳入了反馈回路，故称闭 环控制系统，这种闭环控制系统的特点是定位精度高，调节速度 快，但由于机床工作台惯量大，对系统稳定性带来不利影响，同 时也使调试、维修困难，且系统复杂，成本高，故只有在精度要 求很高的机床中才采用这种系统。
CAPP系统的类型及其工作原理
CAPP系统是根据企业的类别、产品类型、生产组织状况、工艺基础及 资源条件等各种因素而开发应用的，不同的系统有不同的工作原理，就 目前常用的CAPP系统可分为派生式、创成式和综合式三大类。 1）派生式CAPP系统 派生式CAPP系统是在成组技术的基础上，按零 件结构和工艺的相似性，用分类编码系统将零件分为若干零件加工族， 并给每一族的零件制定优化加工方案和编制典型工艺规程，以文件形式 存储在计算机中。
数控机床的坐标系统 对数控机床的坐标轴和运动方向做 出统一的规定，可以简化程序编制的工作和保证记录数据 的互换性，还可以保证数控机床的运行、操作及程序编制 的一致性。
数控加工程序编制 零件数控加工程序的编制是数控加 工的基础，也是CAD/CAM系统中的重要模块之一。自数 控机床问世至今，数控加工编程方法经历了手工编程、数 控语言自动编程、图形交互式编程、CAD/CAM集成系统 编程几个发展时期。当前，应用CAD/CAM系统进行数控 编程已成为数控机床加工编程的主流。
第5章-CAD相关技术..
5.1 CAPP技术
CAPP（Computer Aided Process Planning） 计算机辅助工艺过程设计，其作用是利用计算机来 进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程 图纸上所要求的零件。它是通过向计算机输入被加 工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺信息 （材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零 件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。
CAPP系统的结构组成
CAPP系统的种类很多，但其基本结构主要可分为如下五大组成模块： 零件信息的获取、工艺决策、工艺数据库/知识库、人机界面和工艺文 件管理/输出（如图所示）。
人机交互界面
CAD系统
零件信息获取
工艺决策
工艺文件管理与输出
零件 信息库
工艺数据库 知识库
工艺 文件库
CAPP系统的构成
CAD造型 加工工艺分析
加工方式 加工参数设置
刀具选择 刀具轨迹生成计算
刀具验证及编辑修改
后置处理
加工过程仿 真
机床加工
CAD/CAM系统数控编程步骤
CAD/CAPP/CAM集成系统的关键技术
特征造型技术
特征是80年代中、后期为了表达产品的完整信息而提出的一个新概念。它 是一组与零件描述相关的信息集合。零件的特征描述的是其设计和制造等 方面的信息。用特征描述的产品信息模型具有形态、材料、功能、规则等 内容。
CAPP系统的功能
CAPP是应用计算机快速处理信息功能和具有各种 决策功能的软件来自动生成工艺文件的过程。 CAPP系统一般具有以下功能：输入设计信息；选 择工艺路线、决定工序、机床、刀具；决定切削用 量；估算工时与成本；输出工艺文件以及向CAM提 供零件加工所需的设备、工装、切削参数、装夹参 数以及反映零件切削过程的刀具轨迹文件等。
手工编程效率低，出错率高，不能用于复杂零件加工编程，因而 它已逐渐被其它先进编程方法所替代。
CAD/CAM系统自动编程
数控语言自动编程存在的主要问题是缺少图形的支持，除了编程过程不直 观之外，被加工零件轮廓是通过几何定义语句一条条进行描述，编程工作 量大。随着CAD/CAM技术的成熟和计算机图形处理能力的提高，直接利 用CAD模块生成的几何图形，采用人机对话方式，在计算机屏幕上指定 被加工部位，输入相应的加工参数，计算机便可自动进行必要的数学处理 并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具的加工轨 迹。这种利用CAD/CAM软件系统进行数控加工编程方法与数控语言自动 编程相比，具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查等优点， 有利于实现CAD/CAM系统的集成，已成为当前数控加工自动编程的主要 手段。
目前，市场上较为著名的工作站型CAD/CAM软件系统，如UG、Pro/E、 I-DEAS、CATIA等都有较强的数控加工编程功能。这些软件系统除了具 有通常的交互式定义、编辑修改功能外，能够处理各种不同复杂程度的三 维型面的加工。
人机交互
CMM系统
参数库 维护
加工 参数库
刀具及材 料库维护
刀具库及 材料库
数控加工程序编制
手工编程
（1）手工编程的内容和步骤 数控加工手工编程一般可分为如下几个步骤： 工艺处理 编程人员首先需对零件的图纸及技术要求进行详细的分析，明确 加工的内容及要求。然后确定加工方案、加工工艺过程、加工路线、设计 工夹具、选择刀具以及合理的切削用量等。 数值计算 根据零件的几何形状、加工路线和数控系统的情况，计算出被 加工几何元素的起点、终点、圆弧圆心等坐标点，从而计算出刀具运动轨 迹。 编制零件加工程序 根据零件的工艺分析和数值计算的结果，按照数控机床 所使用的指令代码编制零件加工数控程序。
半闭环控制数控机床的特点将测量元件从工作台移到丝杠副端或 伺服电动机轴端，构成半闭环伺服驱动系统。这种半闭环控制系 统的特点是调试比较方便，并且具有很好的稳定性，系统的控制 精度和机床的定位精度比开环系统高，而比闭环系统低。目前在 大多数数控机床都广泛采用这种半闭环控制系统。
按加工方式分类 可分为金属切削数控机床、金属形成类数 控机床、特种加工数控机床及其他类型机床。
低档经济数控通常指由单板机、单片机和步进电动机组成的、功能比 较简单、价格低廉的控制系统，主要用于车床、线切割机床以及旧机 床的改造等。这类系统的伺服驱动系统采用开环伺服系统；联动轴数 一般为2轴，最多为3轴；显示为数码或简单的CRT（阴极射线管）字 符显示；主芯片CPU多为8位芯片。
中档数控系统也称为标准数控系统，是数控机床、加工中心使用最多 的数控系统。这类系统的伺服驱动系统采用半闭环直流或交流伺服系 统；联动轴数为2～4轴；有字符、图像CRT显示系统；主芯片CPU 多为16位芯片；有RS-232或DNC（Direct Numerical Control） 接口和内装PLC（Programmable logic controller）进行辅助功能 控制等。
高档数控系统是高精度、高功能的数控机床系统。这类系统的伺服驱 动系统采用半闭环或闭环直流或交流伺服系统；联动轴数为3～5轴； 显示除中档系统功能外，还可以有三维图形显示；主芯片CPU采用 32位芯片；通信功能除有RS-232或DNC接口外，有的系统还装有 MAP（Manufacturing Automation Protocol）通信接口，具有联 网功能；具有功能很强的内装PLC和多轴控制扩展功能。
特征一般可划分为如下几类：形状特征和精度特征、管理特征、材料特 征、装配特征。
点位控制数控机床的特点是数控系统只能控制机床移动部件从一个位置 （点）精确地移动到另一个位置（点），在移动过程中不进行任何切削加 工。为了保证定位的准确性，根据其运动速度和定位精度要求，可采用多 级减速处理。点位数控系统结构较简单，价格也低廉。
3）综合式CAPP系统 综合式CAPP系统也称半创成式CAPP系统，它 综合派生式CAPP与创成式CAPP的方法和原理，采用派生与自动决策 相结合的方法生成工艺规程.
CAPP系统的基础技术
1）成组技术 利用事物的相似性，把相似问题归类成组并进行编码，寻 求解决这一类问题相对统一的最优方案，从而节约时间和精力以取得所 期望的经济效益。零件分类和编码是成组技术的两个最基本概念。根据 零件特征将零件进行分组的过程是分类；给零件赋予代码则是编码。对 零件设计来说，由于许多零件具有类似的形状，可将它们归并为设计族， 设计一个新的零件可以通过修改一个现有同族典型零件而形成。对加工 来说，由于同族零件要求类似的工艺过程，可以组建一个加工单元来制 造同族零件，对每一个加工单元只考虑类似零件，就能使生产计划工作 及其控制变得容易些。
4）工艺知识的获取及表示 工艺设计随着各个企业的设计人员、资料条 件、技术水平以及工艺习惯不同而变化。要使工艺设计能够在企业中得 到广泛有效地应用，必须根据企业的具体情况，总结出适应本企业的零 件加工典型工艺决策的方法，按所开发CAPP系统的要求，用不同的形式 表示这些经验及决策逻辑。
5）工艺数据库的建立 CAPP系统在运行时需要相应的各种信息,如机床 参数、刀具参数、夹具参数、量具参数、材料、加工余量、标准公差及 工时定额等。
数控机床
数控机床是一种采用计算机、利用数字进行控制的高效、能自动化
加工的机床 .
数控机床一般由加工程序及信息载体、数控装置、伺服驱动系统、 机床本体、辅助装置以及其他一些附属设备组成，如图所示。
控制介质
数控装置
伺服系统
机床
检测装置
数控机床的组成ຫໍສະໝຸດ 控机床的分类按控制系统分类 可分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓 控制数控机床。
5.2 计算机辅助制造（CAM）技术
计算机辅助制造（CAM，Computer Aided Manufacturing）指的是从产品设计到加工制造之间的一切 生产准备活动，它包括CAPP、NC编程、工时定额的计算、 生产计划的制订、资源需求计划的制订等,它还包括制造活动 中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送） 的监视、控制和管理。随着技术的发展， CAPP已被作为一 个专门的子系统，而工时定额的计算、生产计划的制订、资 源需求计划的制订则划分给MRPⅡ/ERP系统来完成，CAM 的概念有时可进一步缩小为NC编程的同义词。在这一节里， 我们只介绍与NC编程有关的内容。
开环控制数控机床是早期数控机床通用的伺服驱动系统，其控制 系统不带反馈检测装置,没有构成反馈控制回路, 伺服执行机构通 常采用步进电动机或电液脉冲马达。
闭环控制数控机床的特点是其控制系统在机床移动部件上安装了 直线位移检测装置，因为把机床工作台纳入了反馈回路，故称闭 环控制系统，这种闭环控制系统的特点是定位精度高，调节速度 快，但由于机床工作台惯量大，对系统稳定性带来不利影响，同 时也使调试、维修困难，且系统复杂，成本高，故只有在精度要 求很高的机床中才采用这种系统。
CAPP系统的类型及其工作原理
CAPP系统是根据企业的类别、产品类型、生产组织状况、工艺基础及 资源条件等各种因素而开发应用的，不同的系统有不同的工作原理，就 目前常用的CAPP系统可分为派生式、创成式和综合式三大类。 1）派生式CAPP系统 派生式CAPP系统是在成组技术的基础上，按零 件结构和工艺的相似性，用分类编码系统将零件分为若干零件加工族， 并给每一族的零件制定优化加工方案和编制典型工艺规程，以文件形式 存储在计算机中。
数控机床的坐标系统 对数控机床的坐标轴和运动方向做 出统一的规定，可以简化程序编制的工作和保证记录数据 的互换性，还可以保证数控机床的运行、操作及程序编制 的一致性。
数控加工程序编制 零件数控加工程序的编制是数控加 工的基础，也是CAD/CAM系统中的重要模块之一。自数 控机床问世至今，数控加工编程方法经历了手工编程、数 控语言自动编程、图形交互式编程、CAD/CAM集成系统 编程几个发展时期。当前，应用CAD/CAM系统进行数控 编程已成为数控机床加工编程的主流。
第5章-CAD相关技术..
5.1 CAPP技术
CAPP（Computer Aided Process Planning） 计算机辅助工艺过程设计，其作用是利用计算机来 进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程 图纸上所要求的零件。它是通过向计算机输入被加 工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺信息 （材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零 件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。
CAPP系统的结构组成
CAPP系统的种类很多，但其基本结构主要可分为如下五大组成模块： 零件信息的获取、工艺决策、工艺数据库/知识库、人机界面和工艺文 件管理/输出（如图所示）。
人机交互界面
CAD系统
零件信息获取
工艺决策
工艺文件管理与输出
零件 信息库
工艺数据库 知识库
工艺 文件库
CAPP系统的构成
CAD造型 加工工艺分析
加工方式 加工参数设置
刀具选择 刀具轨迹生成计算
刀具验证及编辑修改
后置处理
加工过程仿 真
机床加工
CAD/CAM系统数控编程步骤
CAD/CAPP/CAM集成系统的关键技术
特征造型技术
特征是80年代中、后期为了表达产品的完整信息而提出的一个新概念。它 是一组与零件描述相关的信息集合。零件的特征描述的是其设计和制造等 方面的信息。用特征描述的产品信息模型具有形态、材料、功能、规则等 内容。
CAPP系统的功能
CAPP是应用计算机快速处理信息功能和具有各种 决策功能的软件来自动生成工艺文件的过程。 CAPP系统一般具有以下功能：输入设计信息；选 择工艺路线、决定工序、机床、刀具；决定切削用 量；估算工时与成本；输出工艺文件以及向CAM提 供零件加工所需的设备、工装、切削参数、装夹参 数以及反映零件切削过程的刀具轨迹文件等。
手工编程效率低，出错率高，不能用于复杂零件加工编程，因而 它已逐渐被其它先进编程方法所替代。
CAD/CAM系统自动编程
数控语言自动编程存在的主要问题是缺少图形的支持，除了编程过程不直 观之外，被加工零件轮廓是通过几何定义语句一条条进行描述，编程工作 量大。随着CAD/CAM技术的成熟和计算机图形处理能力的提高，直接利 用CAD模块生成的几何图形，采用人机对话方式，在计算机屏幕上指定 被加工部位，输入相应的加工参数，计算机便可自动进行必要的数学处理 并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具的加工轨 迹。这种利用CAD/CAM软件系统进行数控加工编程方法与数控语言自动 编程相比，具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查等优点， 有利于实现CAD/CAM系统的集成，已成为当前数控加工自动编程的主要 手段。
目前，市场上较为著名的工作站型CAD/CAM软件系统，如UG、Pro/E、 I-DEAS、CATIA等都有较强的数控加工编程功能。这些软件系统除了具 有通常的交互式定义、编辑修改功能外，能够处理各种不同复杂程度的三 维型面的加工。
人机交互
CMM系统
参数库 维护
加工 参数库
刀具及材 料库维护
刀具库及 材料库
数控加工程序编制
手工编程
（1）手工编程的内容和步骤 数控加工手工编程一般可分为如下几个步骤： 工艺处理 编程人员首先需对零件的图纸及技术要求进行详细的分析，明确 加工的内容及要求。然后确定加工方案、加工工艺过程、加工路线、设计 工夹具、选择刀具以及合理的切削用量等。 数值计算 根据零件的几何形状、加工路线和数控系统的情况，计算出被 加工几何元素的起点、终点、圆弧圆心等坐标点，从而计算出刀具运动轨 迹。 编制零件加工程序 根据零件的工艺分析和数值计算的结果，按照数控机床 所使用的指令代码编制零件加工数控程序。
半闭环控制数控机床的特点将测量元件从工作台移到丝杠副端或 伺服电动机轴端，构成半闭环伺服驱动系统。这种半闭环控制系 统的特点是调试比较方便，并且具有很好的稳定性，系统的控制 精度和机床的定位精度比开环系统高，而比闭环系统低。目前在 大多数数控机床都广泛采用这种半闭环控制系统。
按加工方式分类 可分为金属切削数控机床、金属形成类数 控机床、特种加工数控机床及其他类型机床。
低档经济数控通常指由单板机、单片机和步进电动机组成的、功能比 较简单、价格低廉的控制系统，主要用于车床、线切割机床以及旧机 床的改造等。这类系统的伺服驱动系统采用开环伺服系统；联动轴数 一般为2轴，最多为3轴；显示为数码或简单的CRT（阴极射线管）字 符显示；主芯片CPU多为8位芯片。
中档数控系统也称为标准数控系统，是数控机床、加工中心使用最多 的数控系统。这类系统的伺服驱动系统采用半闭环直流或交流伺服系 统；联动轴数为2～4轴；有字符、图像CRT显示系统；主芯片CPU 多为16位芯片；有RS-232或DNC（Direct Numerical Control） 接口和内装PLC（Programmable logic controller）进行辅助功能 控制等。
高档数控系统是高精度、高功能的数控机床系统。这类系统的伺服驱 动系统采用半闭环或闭环直流或交流伺服系统；联动轴数为3～5轴； 显示除中档系统功能外，还可以有三维图形显示；主芯片CPU采用 32位芯片；通信功能除有RS-232或DNC接口外，有的系统还装有 MAP（Manufacturing Automation Protocol）通信接口，具有联 网功能；具有功能很强的内装PLC和多轴控制扩展功能。
特征一般可划分为如下几类：形状特征和精度特征、管理特征、材料特 征、装配特征。
点位控制数控机床的特点是数控系统只能控制机床移动部件从一个位置 （点）精确地移动到另一个位置（点），在移动过程中不进行任何切削加 工。为了保证定位的准确性，根据其运动速度和定位精度要求，可采用多 级减速处理。点位数控系统结构较简单，价格也低廉。