计算机辅助设计与制造基础
计算机辅助设计与制造
计算机辅助设计与制造计算机辅助设计与制造（Computer-Aided Design and Manufacture），简称CAD/CAM，是指通过计算机技术对产品的设计与制造进行辅助的一种综合技术。
它将计算机技术与工程学相结合，能够快速地进行产品设计、模拟、分析以及制造过程的规划与控制。
CAD/CAM技术的应用不仅提高了产品设计与制造的效率，还提升了产品质量与市场竞争力。
一、CAD技术计算机辅助设计（Computer-Aided Design）是CAD/CAM技术的核心内容之一，它利用计算机软件创建、修改和优化产品的几何模型。
在CAD技术的支持下，设计师可以通过鼠标、键盘等输入设备快速地绘制出复杂的产品结构图，实现对产品外形、内部结构、运动特性等方面的仿真和分析。
CAD技术的应用还包括三维造型、装配设计、工程图绘制等，大大提高了设计师的工作效率和设计质量。
二、CAM技术计算机辅助制造（Computer-Aided Manufacturing）是CAD/CAM技术的另一个重要组成部分，它利用计算机控制生产设备的运行，自动化完成产品的加工、组装和检测。
CAM技术可以将CAD软件生成的产品设计数据转化为加工指令，实现对机床、机器人等设备的控制。
通过CAM技术，制造过程中的人为因素和误差得到了极大的减少，大大提高了产品的精度和一致性。
三、CAD/CAM集成CAD技术和CAM技术的结合被称为CAD/CAM集成，它是实现产品设计和制造一体化的关键环节。
CAD/CAM集成能够实现产品设计与制造的无缝衔接，提高企业的整体效益和竞争力。
通过CAD/CAM集成，设计师可以直接利用CAD软件生成的几何模型进行工艺规划和机床程序编写，避免了信息传递和数据转换中的误差和延时。
同时，还可以通过与企业其他系统的集成，实现生产过程的优化和控制。
四、CAD/CAM的应用领域CAD/CAM技术广泛应用于各个行业的产品设计与制造过程中。
计算机辅助设计与制造技术
CAD 软件
CAD 专用软件
CAD 支撑软件
优化方法库
图形支撑软件
数据库软件
有限元分析软件
系统软件
操作系统
高级语言编译器
网络软件
系统软件 主要用于计算机的管理、维护、控制以及计算机程序的翻译、装入与运行。 操作系统：Windows 95/98、 UNIX、Windows NT等。 语言编译系统：Visual C/C++、 Visual Basic、AutoLisp等。 支撑软件 是为满足CAD/CAM用户共同需要而开发的通用软件。 数据库管理系统：Foxpro/ORACLE/INFORMIX/Sybase等。 计算机分析软件：ANSYS/NASTRAN/ADAMS等。 图形支撑软件：可分为图形处理语言及交互式绘图软件。
到2000年，我国机械制造业应用CAD技术的普及率和覆盖率均达70%以上；工程设计行业CAD技术的普及率和覆盖率均达100%。
沈阳变压器厂用CAD技术输出三峡工程项目三维彩色产品设计图和计算机分析的数据，从而赢得了三峡工程的招标项目。
泸东造船厂应用CAD技术后，生产技术准备周期缩短1/3以上，造船的设计开发能力提高一倍。
仿真模拟和动画制作：在电影制作中的成功应用，如“未来世界”、“玩具总动员”、“侏罗记公园”等
在轻工行业的应用：如模具CAD和服装CAD等。
在医学中的应用： 计算机辅助手术规划和手术模拟。
在电子电路中的应用：超大规模集成电路的设计制造。
我国科学技术部在CAD应用工程2000年规划纲要中指出：“到2000年，在国民经济主要部门的科研、设计单位和企业中全面普及推广CAD技术，实现‘甩掉图板’（指传统设计中的描图板），提高智能劳动效率，推广我国CAD市场，扶持发展以CAD为突破口的我国自主创新的软件产业，建立起我国的CAD产业”。
计算机辅助设计及制造技术
• （2）常用的数据排序算法和查找算法
•
1）数据的排序算法。
•
2）常用的查找算法。
•
3）数据的插值。
•
4）曲线拟合。
一、概 述
计算机辅助设计（CAD）利用计算机 软硬件技术辅助设计人员对产品、工程进 行分析计算、几何建模、模拟仿真、优化 设计、绘制工程图样等的管理、生成技术 文件等的方法技术。
1．计算机图形显示输出设备
计算机图形的显示与相应的显示设备 有密切的关系，显示器分辨率的高低对 图形的生成质量和真实感有直接的关系。
常见的显示设备如：阴极射线管显 示器、液晶显示器、等离子显示器等等。
输出设备通常包括：打印机、绘图 仪、头盔显示器等。
2．图形元素生成的基本原理
计算机图形学的实质就是通过计算机将数 据转换为图形，并在显示器上进行实时显示。
Oracle数据库是一种大型数据库系统，一 般应用于商业，政府部门，它的功能强大，能 够处理大批量的数据，在网络方面也用的非常 多。
第3章
计算机图形处理及建模技术
• 基本内容 • 1．计算机图形显示输出设备 • 2．图形元素生成的基本原理 • （1）图形元素生成的基本算法。 • （2）图形的几何变换。 • （3）图形真实感处理简介。 • 3．几何建模方法 • （1）线框建模。 • （2）表面建模。 • （3）实体建模。 • （4）边界表示法。 • （5）实体结构几何法（CSG法）。 • （6）特征建模。
(3) 网状结构
网状结构是多对多得结构关系，比树结构更为复 杂的一种非线性结构，它的每个节点可能有多个前趋， 也可能有多个后继，节点的联系是任意的，它的每条 边具有相应的含义及权值。
3.数据库系统及应用
(1) 数据库系统的基本概念及分类
计算机辅助设计与制造
计算机辅助设计与制造计算机辅助设计与制造（Computer-Aided Design and Manufacturing，简称CAD/CAM）是利用计算机技术来辅助进行产品设计和制造的过程。
它在工业界扮演着至关重要的角色，既提高了设计和制造的效率，又保证了产品的质量。
一、CAD技术的应用CAD技术广泛应用于产品设计阶段。
传统的手绘设计有许多局限性，不仅效率低下，还难以进行修正和改进。
而CAD技术可以实现快速、精确的设计，并且方便随时进行修改。
设计人员只需在计算机上绘制产品的三维模型，就可以进行多次修改和优化，直到达到设计要求。
CAD技术还能够对产品进行虚拟演示和仿真，提前检测可能存在的问题，避免了制造中的错误和损失。
二、CAM技术的应用CAM技术主要应用于产品制造阶段。
通过与CAD技术的数据交互，CAM系统可以将产品设计转化为可用于制造的指令和代码。
这些指令和代码可以直接输入到数控机床或其他制造设备中，实现自动化和精确的加工。
相比传统的手工加工，CAM技术提高了加工的效率和准确性，并且能够实现复杂形状的加工，满足各种产品的制造需求。
三、CAD/CAM的集成应用CAD和CAM技术并不是孤立存在的，它们通常被集成在一起，形成CAD/CAM系统，实现设计和制造的无缝衔接。
CAD/CAM系统可以实现设计数据的共享和传递，使得设计方案可以直接应用于产品的制造过程中。
设计人员和制造人员之间的协作更加紧密和高效，大大缩短了产品的开发和制造周期。
此外，CAD/CAM系统还可以与企业的其他管理系统相连接，实现信息的快速共享和处理，提高企业的生产力和竞争力。
四、CAD/CAM的未来发展随着计算机技术的不断进步和应用需求的日益增长，CAD/CAM技术也在不断发展和创新。
未来，CAD/CAM系统将更加智能化和自动化，可以根据用户的需求实现自动设计和自动制造。
同时，CAD/CAM 系统还将融入到更多的行业领域，例如建筑、航空航天、医疗等，推动和改进这些领域的发展。
机械设计基础计算机辅助设计与制造
机械设计基础计算机辅助设计与制造机械设计基础：计算机辅助设计与制造随着科技的不断发展，计算机辅助设计与制造（Computer-Aided Design and Manufacturing，简称CAD/CAM）在机械设计领域扮演越来越重要的角色。
它不仅提高了设计制造的精度和效率，还从根本上改变了机械设计的方式。
本文旨在介绍机械设计基础以及CAD/CAM在设计制造过程中的应用。
一、机械设计基础机械设计是指通过研究材料、结构、运动和力学等相关知识，设计出满足特定功能要求的机械产品或系统的过程。
它的核心在于如何合理地利用材料和力学原理，以达到设计目标。
1.1 机械设计的基本原则机械设计需要遵循以下基本原则：1.1.1 功能性原则机械产品的设计首先要满足其预定的功能要求。
不仅要确保产品能够正常工作，还需要优化其性能以提升竞争力。
1.1.2 经济性原则设计中需要考虑制造成本、使用成本、维护成本等经济因素，以实现经济性的设计。
1.1.3 安全性原则机械产品的设计必须保证其在正常使用时没有危险性，以保障操作人员的安全。
1.2 机械设计的基本流程机械设计通常包括以下几个基本步骤：1.2.1 需求分析与概念设计根据设计需求，进行功能分析、市场调研等，确定设计方案并进行初步设计。
1.2.2 详细设计根据概念设计结果，进行结构设计、尺寸设计、材料选择等，绘制详细的工程图纸。
1.2.3 制造与加工根据工程图纸进行零件的制造和加工，包括铣削、车削、冲压等工艺。
1.2.4 装配与测试将零部件按照设计要求进行装配，并进行功能测试和性能验证。
1.2.5 优化改进根据测试结果和用户反馈，对设计方案进行优化改进，提高产品性能和质量。
二、CAD/CAM在机械设计制造中的应用CAD/CAM是计算机辅助设计和计算机辅助制造的缩写，它将计算机技术应用于机械设计制造过程中，提高了设计和制造的效率和精度，并降低了成本。
2.1 CAD在机械设计中的应用CAD技术通过借助计算机绘图软件，实现了机械产品的三维模型设计。
计算机辅助设计与制造_图文
，也可简写为CAD/CAM。
随着信息技术的不断发展，为使企业产生更大
效益，又有人提出集成化地使用企业内各部门的计
算机，要把企业内所有的分散系统集成起来，实现
1.1.4 CAD/CAM系统的基本组成
1.2 CAD/CAM的技术特点
1.2.1 优越性
(1) 提高产品设计与制造的水平、质量和效率,缩 短产品交货期,降低成本,提高市场竞争力;
1.3.4 生产设备
主要是CNC机床，工业机器人，自动测量机 和自动物流设备等。
1.3.5 网络设备
CAD/CAM系统网络是建立在一些互相连接的设备基础之上， 包括硬件和软件系统。其硬件系统的构成如下：
（1）服务器和工作站：连接到网络上的计算机一般称为
工作站，其中运行网络操作系统及提供文件、通讯和打印等服务的 大负荷计算机称为服务器，其工作量是接受网络服务的普通工作站 的几倍甚至几十倍。
相关的指令符号,不便记忆，但执行速度快，用于开发
最低层的功能.如Intel8088的汇编指令.
高级语言是一种与自然语言比较接近的编程语
言,与具体计算机无关,但需经编译和与有关函数库连 接后才能执行.种类很多且不断发展，如FORTRAN, BASIC,现在流行的是C,VC++,VB等.
（3）网络通讯和管理软件系统
（3）外存：硬盘（海量），软盘（可能被淘汰） ，光盘，U盘，移动硬盘；
（4） 键盘：字符键，功能键 （5）鼠标器（定标设备）开始专为CAD 配置，
现在已成为计算机的通用外设。 （6）打印机：针式、激光式、喷墨式打印机，
可打印文本、图形及图象。 （7）语音输入设备 （8）图象扫描仪
主要指网络协议，此外还有网络资源管理,任务管理,安全管理 和通讯浏览工具等。
计算机辅助设计与制造应用PPT课件
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有限元分析 对机电产品的动静特性进行分析，并进行
机电产品性能计算机仿真，寻求出机电产品结 构上的薄弱环节。
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模具设计 模具设计模块支持典型的塑料模具设计的全过程，
即从读取产品模型开始，到如何确定和构造拔模方向、 收缩率、分型面、模芯、型腔、滑块、顶块、模架及其 标准零部件、浇注系统、冷却系统、模具零部件清单等。
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1-2、计算机图形学应用领域 ➢计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）
应用领域：机械、 汽车、航空航天、电子、建筑工程、 轻工、纺织、服装、家电、体育、文艺等。
➢地形地貌和自然资源图 ➢计算机动画和艺术
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2、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM)
利用计算机硬件和软件系统辅助人们进行产品和工 程设计与加工制造。
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CAD的效益通过CAM来体现； CAM的信息来源与CAD。
CAD/CAPP/CAM中的信息类型： （1）与设计相关的数据：材质、几何形状、尺寸、精度 （2）与工艺相关的数据 （3）机床与工具方面的数据 （4）生产计划方面的数据
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2-1、CAD/CAM在制造业中的应用
1、曲线生成 （1）点的生成 （2）直线的生成 （3）圆弧与圆的生成 （4）椭圆的生成 （5）样条曲线的生成 （6）正多边形的生成 （7）公式曲线生成 （8）二次曲线的生成
2、曲线编辑： 删除、修剪
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计算机辅助设计与制造(CADCAM)
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。
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计算机辅助设计与制造基础
计算机辅助设计与制造（Computer-Aided Design and Manufacturing，简称CAD/CAM）是一种利用计算机技术来辅助进行设计与制造过程
的方法。
它将计算机的功能与设计与制造领域的需求相结合，提高了
效率和精度。
本文将介绍CAD/CAM的基础知识和应用。
一、CAD的基本概念
CAD是计算机辅助设计的缩写，指的是利用计算机软件和硬件来辅助进行产品设计的过程。
CAD广泛应用于各个设计领域，如建筑设计、工业设计、机械设计等。
CAD系统可以提供设计者各种功能，如图形
绘制、编辑、修改、分析等，不仅加快了设计的速度，而且提高了设
计的精确度。
在CAD系统中，通常使用的是二维和三维图形显示。
二维图形是
指在平面上绘制的图形，如平面布局图、工程图等；而三维图形则是
指在三维空间中描述的物体，如建筑模型、产品模型等。
通过CAD系统，设计者可以方便地进行图形的创建、修改、分析和存储等操作。
二、CAM的基本概念
CAM是计算机辅助制造的缩写，指的是利用计算机技术来辅助进
行产品制造的过程。
CAM系统通过将CAD系统中设计好的产品模型
转化为机床读取和加工的数字控制指令，实现产品的生产加工。
CAM
系统可以根据产品的设计要求，自动生成机床加工路径和操作指令，
提高了制造过程的效率和精度。
CAM系统主要包括工艺规划、刀具路径生成和机床编程等功能。
工艺规划是指根据产品的设计要求，确定制造过程中的刀具选择、加工顺序等参数。
刀具路径生成是根据产品的几何形状和加工要求，自动生成刀具的加工路径和切削轨迹。
机床编程是将刀具路径和加工参数转化为机床可读取的数字控制指令，实现产品的实际加工。
三、CAD/CAM的应用
CAD/CAM系统的应用涵盖了许多领域，包括工程、制造、建筑、航空航天等。
下面以工业设计和机械制造为例，介绍CAD/CAM的应用。
在工业设计领域，CAD/CAM系统可以帮助设计师快速创建产品模型，并进行多轮的修改和优化。
通过CAD系统，设计师可以直观地展示产品的外观和结构，从而更好地与客户和生产部门沟通。
而CAM系统则可以将设计好的产品模型转化为具体的加工指令，实现产品的快速制造。
在机械制造领域，CAD/CAM系统对生产过程起到重要的作用。
通过CAD系统，设计师可以创建复杂的零部件和装配体模型，并进行各种仿真和分析。
同时，CAM系统可以自动生成加工路径和指令，提高了机床的利用率和加工效率。
CAD/CAM系统的应用使得机械制造过程更加自动化和智能化。
四、CAD/CAM的优势和挑战
CAD/CAM系统的应用带来了许多优势，如提高了设计和制造的效率、提高了产品的精确度、提高了生产的自动化水平等。
同时，
CAD/CAM系统还可以在设计和制造过程中进行虚拟仿真和分析，避
免了实际加工过程中的错误和损失。
然而，CAD/CAM系统的应用也面临着一些挑战。
首先，
CAD/CAM系统的学习和使用需要一定的培训和技术支持，对于一些
传统的制造企业来说，存在一定的改造和适应的难度。
其次，
CAD/CAM系统的软硬件成本较高，需要企业进行一定的投资。
此外，对于一些复杂的产品和制造工艺，CAD/CAM系统的应用还面临着算
法和性能的限制。
总结：
CAD/CAM是一种利用计算机技术进行设计与制造的方法，它通过CAD系统和CAM系统的配合，提高了设计和制造过程的效率和精确度。
CAD/CAM系统的应用广泛涉及到各个领域，如工业设计和机械
制造。
它的优势在于提高了生产的自动化水平、提高了产品的质量和
精度。
然而，CAD/CAM系统的应用也面临着培训成本、软硬件投资
和应用限制等挑战。
随着计算机技术和制造工艺的不断发展，
CAD/CAM系统将继续在设计与制造领域发挥重要的作用。