先进制造技术-CADCAM技术在产品开发过程中的应用

2019/8/231采用CDA/CAM的几种不同设计过程•1、一个设计思想利用CAD系统进行设计，CAE进行分析，CAM和机床进行制造。•2、有设计图纸利用CAD系统进行设计，CAE进行分析，CAM和机床进行制造。•3、在已有物体的基础上进行再设计首先进行测量，分析现有的结构，利用CAD系统进行设计，CAE进行分析，CAM和机床进行制造。CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/232产品快速开发流程2D图形实物扫描点云CAD实体建模质量检测新构思加工中心RPM2019/8/233(1)产品开发周期显著缩短，上市时间更快50年代►规模效益第一70年代►价格竞争第一80年代►质量竞争第一90年代►市场速度第一(2)具备赢得竞争，提高市场占有率的四种基本能力：①时间竞争能力；②质量竞争能力；③价格竞争能力；④创新竞争能力。当前制造业的主要特点CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/234(3)柔性更加提高。(4)全生命周期内的质量保证。(5)企业的组织形式将是跨地区、跨国的虚拟公司或动态联盟。(6)生产过程更加精良。(7)人员素质更加提高。(8)智能化程度更高。(9)更加注重环境问题。(10)分布、并行、集成并存。当前制造业的主要特点CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/235•1、传统的设计与加工方法不适合形势的发展，要求采用CAD/CAM技术。•2、零件形状复杂和精度的提高导致了必须采用CAD/CAM技术。•3、高质量要求采用CAD/CAM/CAE技术。•4、先进的管理手段也要求采用CAD/CAM/CAE技术。当前的制造业导致了：CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/236•CAD是信息技术（IT）在工程与制造业中的应用•CAD是把人类的决策判断、创造能力与计算机的高速运算、信息存储处理等功能有机结合起来，从而达到缩短工程产品设计周期、提高设计质量的目的。•CAD的实质在于：①人机结合，各尽所长②人机交互结合③最佳设计效率④CAD与设计自动化CAD技术CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/237CAD技术的优点①减少绘图劳动强度和工作量；②减少各工序间的周转时间；③减少直接设计费用；④提高精度；⑤便于企业内部的管理和对外联系；⑥便于修改设计；⑦易于建立标准图纸和标准件库；⑧易于广泛应用标准图和标准设计。CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/238CAD技术的缺点但是利用CAD技术会遇到：初始投资规模较大，技术人员初期对CAD技术和系统不熟悉，已有的技术资料和经验数据与CAD系统尚未联系起来，导致初期工作效率下降等问题。CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/239CAD/CAM系统的体系结构CAD工程应用软件…CAD工具软件：AutoCAD,Solidedge,UG、CATIAPro/E…网络协议：TCP/IP,SPX/IPX硬件平台：网络，计算机，绘图仪，打印机…CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用数据库系统：Oracle,Sybase,FoxPro…操作系统：Windows9x/2000/NT,UNIX2019/8/2310常用的CAD/CAM系统（软件）•1、以二维为主的CAD软件Autodesk公司的AutoCAD，CAXA电子图板、高华CAD、开目、紫光、金银花、机械工程师等。•2、具有简单3D功能的中端CAD软件：DassaultSyatem公司的SolidWorks、UGS公司的SolidEdge、制造工程师、Inventer、MasterCAM等•3、具有CAD/CAM/CAE功能的高端CAD软件：DassaultSyatem公司的CATIA、UGS公司的UGII和I-DEAS、PTC公司的PRO/E、DELCAMCAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2311二维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2312AutoCAD系列软件是Autodesk公司的产品，也是最早进入国内市场的CAD软件之一，从最早的2.0版到以后的R12、R13、R14、R2000直到如今的R2006版，AutoCAD的产品在国内的市场上走过了十几年的历程了，从最早期的DOS操作命令到现在的Windows窗口式的操作界面，是大家所最熟悉的CAD软件。AutoCAD软件最早是针对二维设计绘图而开发的，随着其产品的日益成熟，在二维绘图领域该软件已经比较的完善，而且随着产品设计的发展需要，越来越多的产品设计已经不再停留在二维的设计领域，正在越来越多的朝着三维的产品设计发展，二维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2313•因此在AutoCADR12、R13的版本中已经加入了三维设计的部分，而且随着版本的不断更新，三维设计的部分也在越来越多的发展，由于该软件开发中的自身原因，使的该软件存在一些的不足之处。比如，该软件在二维设计中无法做到参数化的全相关的尺寸处理；三维设计中的实体造型能力不足。但是由于该软件进入国内市场较早，价格较便宜，对使用的微机要求较低，使用比较简单，因此使用者还是比较多，该软件为中国的CAD软件发展还是起到了一定的贡献。总的来说该软件作为一套二维的绘图软件还是非常好用的。二维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2314•ParametricTechnologyCrop公司(PTC)的Pro/Engineer以其参数化、基于特征、全相关等概念闻名于CAD界。该软件的应用领域主要是针对产品的三维实体模型建立、三维实体零件的加工、以及设计产品的有限元分析。该公司新推出的Pro/Engineer2002是在原Pro/E的产品上新增了柔性工程技术，包括：•可视化检查(VisualSearch)，•行为建模技术(BehaviorModeling)，•形状索引(ShapeIndexing)，•特征灵活性(FeatureAgility)，•CDRE渲染(CDRERendering)，•疲劳预测(FatiguePnediction)。•这些针对用户的人性化的设计技术可以使得设计人员把主要的精力集中到优化设计及产品的创新上，从而提高设计效率。三维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2315•该软件的参数化特性造型的功能是它的一个主要功能，它贯穿于整个系统，包括特征、曲面、曲线以及线框模型等。而且系统经过多年的努力，已经把参数化的造型技术应用到工程设计的各个模块，如绘图、工程分析、数控编程、布线设计和概念设计等。但是由于它的系统不是基于Windows操作平台开发的，因此该软件并非窗口式的对话框，这样一来就给学习者带来了一定的麻烦。同时该软件不支持布尔运算以及其它局部造型操作，限制了它的使用。三维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2316•UnigraphicsSolutions公司的UG本身起源于航空、汽车企业(美国麦道航空公司)，它的应用范围基本和Pro/E相似，它以Parasolid几何造型核心为基础，采用基于约束的特征建模技术和传统的几何建模为一体的复合建模技术。在三维实体造型时，由于几何和尺寸约束在造型的过程中被捕捉，生成的几何体总是完全约束的，约束类型是3D的，而且可用于控制参数曲面。在基于约束的造型环境中支持各种传统的造型方法，如布尔运算、扫描、曲面缝合等。该软件的主要缺点是不允许在零件之间定义约束。三维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2317•但UG具有统一的数据库，实现了CAD、CAE、CAM之间无数据交换的自由转换，实现了22.5轴，35轴联动的复杂曲面加工和镗铣加工，该软件的功能也非常的强大，一般认为UG是业界最好、最具有代表性的数控软件，它提供了功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车、铣、线切割等完善的加工方法。它的销售也和Pro/E相似，采用分模块销售的办法，目前我国很多的航空企业都在使用这种软件，比如江西洪都航空集团公司，陕西飞机制造公司等。该软件目前的最高版本为UGNX4。三维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2318•由法国DassaultSystems(达索)公司开发，后被美国IBM公司收购的CATIA是一个全面的CAD/CAM/CAE/PDM应用系统，CATIA具有一个独特的装配草图生成工具，支持欠约束的装配草图绘制以及装配图中各零件之间的连接定义，可以进行快速的概念设计。它支持参数化造型和布尔操作等造型手段，支持绘图与数控加工的双向数据关联。三维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2319•CATIA的外形设计和风格设计为零件设计提供了集成工具，而且该软件具有很强的曲面造型功能，集成开发环境也别具一格。同样，CATIA也可进行有限元分析。特别的是，一般的三维造型软件都是在三维空间内观察零件，但是CATIA能够进行四维空间的观察，也就是说该软件能够模拟观察者的视野进入到零件的内部去观察零件，并且它还能够模拟真人进行装配，比如使用者只要输入人的性别、身高等特征，就会出现一个虚拟装配的工人。但遗憾的是这套软件的价格不菲。三维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2320•SDRC公司的IDeasMasterSeries是高度集成化的CAD/CAE/CAM软件系统。在单一数字模型中完成从产品设计、仿真分析、测量及数控加工的产品研发全过程，附加的CAM部分IDeasCamand可以方便地仿真刀具及机床的运动，可以从简单的2轴、2.5轴加工到以7轴5联动方式来加工极为复杂的工件，并可以对数控加工过程进行自动控制和优化：采用VGX(VaiationalGeometryExtended，即超变量化几何)技术，VGX技术扩展了变量化产品结构，允许用户对一个完整的三维数字产品从几何造三维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2321•型、设计过程、特征到设计约束，都可以实时直接设计和修改，在全约束和非全约束的情况下均可顺利地完成造型，它把直接几何描述和历史树描述结合起来，从而提供了易学易用的特性。模型修改允许形状几何拓扑关系变化，操作简便，并非象参数化技术那样仅仅是尺寸驱动，所有操作均为“拖放”方式，它还支持动态导航、登陆、核对等功能。工程分析是它的特长，并具有多种解算器功能，解算器是IDeas集成软件的一个重要组成部分。IdeasMasterSeries在技术上是先进的，它的出现引起了人们的重视。三维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2322•Cimatron公司的Cimatron是基于CAD/CAM/PDM的产品，这套软件的针对性较强，被更多的应用到模具开发设计中，该软件能够给应用者提供一套全面的标准模架库，方便于使用者进行模具设计中的分型面、抽芯等工作，而且在操作过程中都能进行动态的检查，可以说该软件在模具设计领域是非常出色的，国内南方的一些模具企业都在使用这套软件，但由于它针对的专业性强，因此Cimatron更多的被应用于模具的生产制造业，而其他行业的使用者较少，另外该软件的价格相对较贵。三维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2323•Mastercam软件是美国CNCSoftware,INC开发的CAD/CAM系统，是最经济有效率的全方位的软件系统。包括美国在内的各工业大国皆一致采用本系统，作为设计、加工制造的标准。•Mastercam为全球PC级CAM，全球销售量第一名，是工业界及学校广泛采用的CAD/CAM系统，以美国和加拿大教育单位来说，共计有2500多所高中、专科大学院校使用此来作为机械制造及NC程序制作，在中国大陆及台湾，其业界及教育单位亦有领先地位。三维CAD系统CAD/CAM技术在产品开发过程中的应用2019/8/2324•Sol