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1、“计算机辅助创新设计与制造”读书报告 姓 名： 王 建 城 学 号： 201210301254 时 间： 2015-6-13 昆明理工大学机电工程学院 机自122班目录第1章 概述11.1 CAD/CAM技术的发展及应用11.2 现代设计及制造31.3 创新设计6第2章 建模技术72.1 几何建模和造型技术概述72.2 常用CAD软件三维造型功能简介82.3 Pro/E建模实例（浴霸建模及模具设计）9第3章 计算机辅助工程分析113.1 CAE及有限元分析法113.2 Pro/E 有限元分析概述123.3 实例（相机壳有限元分析）12第4章 计算机辅助制造及MasterCAM144.1 计算机
2、辅助制造的概念144.2 Master cam二维铣床加工144.3 浴霸下模加工15小结18参考文献19第1章 概述1.1 CAD/CAM技术的发展及应用1.1.1 CAD/CAM定义以及特点CAD的全名是computer aided design即计算机辅助设计，CAM的全名是computer aided manufacturing即计算机辅助制造。其中CAD技术着重于设计，它利用计算机的快速数据处理技术以及大量的存储能力与人类特有的逻辑判断能力、综合分析能力相结合，从而加快产品的开发速度，缩短产品的设计和制造周期。该技术的应用在提高产品设计质量的同时也增强了企业的市场竞争力。CAM着重产
3、品的制造，其功能主要是选择加工工具，得到加工时的加工路径以及干涉的检查和仿真加工。CAM适用于小批量、高精度以及对产品的加工一致性要求较高的产品的加工。1.1.2 CAD/CAM技术的发展21世纪以CAD/CAM技术为代表的制造业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化，追求的目标是在最快的时间内、以最低的成本生产出满足用户需求的产品。具体表现出以下几个特征：1.集成化集成化是CAD/CAM技术发展的一个最为显著的趋势。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC（生产计划与控制）等各种功能不同的软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系
4、统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。国内外大量的经验表明：CAD系统的效益往往不是其本身，而是通过CAM和PPC系统体现出来；反过来，CAM系统如果没有CAD系统的支持，花巨资引进的设备往往很难得到有效利用；PPC系统如果没有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及时和准确的数据作为计划的依据，订出的计划也较难贯彻执行，所谓的生产计划和控制将得不到实际效益。因此，人们着手将CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系统有机地、统一地集成在一起，从而消除“自动化孤岛”，取得最佳的效益。2.智能化智能型CAD/CAM系统是人工智能技术应用在产品的设计、分析、制造中，尤其是机器人技术和专家系统
5、技术。专家系统是一种问题求解智能软件系统， 在某些专业领域内，它把人类专家的知识和经验转换成计算机能够处理和接收的符号形式，按照专家的控制策略和推理方式，解决该领域内原来只有专家才能解决的问题。CAD/CAM系统应用逐步深入，逐渐提出智能化需求，设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库，及时准确地向设计师提供产品开发所需的知识和帮助，智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等；并具有推理功能，使设计新手也能做出好的设计来，现代设计的核心是创新设计，人们正试
6、图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中，用智能设计、智能制造系统去创造性解决新产品、新工程和新系统的设计制造，这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。3.网络化21 世纪，制造业从获取需求信息，到产品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造，直至营销，整个生产过程都将实现全球化。CAD/CAM系统的网络化是能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统；是能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的拟实制造系统；是能开发自动化系统，产生并优化工作计划和车间级控制，支持敏捷制造的制造计划和控制应用系统；是能对生产过程中物料进行管理的物料管
7、理应用系统等。随着计算机网络技术的不断完善，CAD/CAE/CAM系统的网络化已成为不可阻挡的发展趋势。网络化可以充分发挥系统的总体优势，使一个项目在多台计算机上协作完成。借助现有的网络，不同设计人员可以通过网络交流设计数据，同时对产品的设计与制造进行操作和评价。4.绿色化绿色化现已成为CAD/CAM技术的新趋势。当前，全球环境的恶化程度与日俱增，制造业一方面是创造人类财富的支柱产业，但同时又是环境污染的主要源头。因此，无论从技术发展，还是从需求推动的角度，绿色制造已经在影响和引导当今的技术发展方向。从产品设计到制造技术，从企业组织管理到营销策略的制定，一批绿色制造技术的概念已经在发展之中。5
8、.综合化未来产品的开发设计是机械科学的理论知识与电磁学、光学、控制理论等多学科知识的有机结合。未来的CAD/CAM技术最主要应该是与材料粒子或熔融状态下的模具成型技术有机地结合在一起，运用CAD/CAM 技术设计完成产品的制造流程后，连接CAD/CAM主机的制造系统(粒子填充机或熔融储存器)就会立即在自生系统内运用被无限细分后的小方块特殊板材（耐高温，高压）生成CAD/CAM所设计的零件形状，然后根据在CAD/CAM系统中设计好的材料的粒子或熔融态物质进行填充，填充满后进行冷却即得到所需的零件。当然，这其中还会涉及到粒子或熔融物质填充时的气泡消除技术，粒子或液态物资的冷却技术等相关模具化技术。
9、1.1.2 CAD/CAM技术的应用目前市场上CAD/CAM软件有很多种，其中CAD、solidworks、UG、Pro/E、CATIA和Inventor的应用较为广泛。但是在国内外的应用有着很大的差别，下面将分别介绍CAD/CAM在国内外的使用状况。CAD/CAM在国外的应用较早，主要用于产品的设计开发和工程的设计。在美国从事CAD/CAM系统开发和销售的公司有几千家，销售量也在以每年20%30%的速度增长。20世纪50年底第一台数控铣床的应用标志着CAD技术应用的开始；20世纪60年代,自动编程语言APT的诞生使得CAD和CAM产生了最初的集成，MIT人机对话图形通信系统论文的宣读，标志着
10、交互式CAD的开端；20世纪70年代，进入CAD/CAM的早期实用阶段，主要用于机械、建筑以及船舶和电子等大中型企业中，比较著名的系统有英国的Romuous系统；80年代起计算机技术有了大幅度的提高，CAD/CAM技术向着实体造型和特征建模方向发展，随着工程数据库的发展，商品化的软件也在这时相运而生；到90年代该技术已经向着更加智能化、标准化和集成化的方向发展，并且在各个相关行业中得到了广泛的应用。20世纪60年代我国才开始从国外引进该技术，直到70年代才开始应用，但是由于计算机水平的限制，该技术仅仅被用来做产品设计时的分析计算。90年代我国开始自主开发CAD/CAM软件，并且得到了快速的发展
11、。据统计1992年申报参加CAD软件测评的企业超过350家，经过不断的发展和市场竞争，CAD软件的功能日臻完善。但是到99年申报测评的CAD软件已经不多于5家企业，这时国内软件与国外软件共同分割市场；进入21世纪，国家政策的改变，使得我国制造业开始具备在现有软件的基础上根据自身企业的特点，开发适合自身使用的计算机辅助设计/制造/管理系统，从而国内CAD产品也向着产业化、系统化和集成化的方向发展。1.2 现代设计及制造1.2.1现代设计概念及特征设计是人类运用已有知识和技术解决问题或创造新事物以满足社会需要的活动。产品设计过程可分成四个设计域：用户域、功能域、物理域、过程域，而设计过程实际上就是
12、求解这四个设计域之间的映射关系。其中，顾客域和功能域之间的映射关系建立即为产品定义阶段；功能域和物理域之间的映射关系建立即为产品设计阶段；物理域和过程域之间的映射关系建立即为过程设计阶段。与传统设计相比，现代设计是传统设计的深入、丰富和完善，而非独立于传统设计的全新设计。可从以下特征来理解。1. 以计算机技术为核心这是现代设计的主要特征。具体表现为以下几方面：（1）设计手段的更新：计算机技术推动了设计手段从“手工”向“自动”的转变。（2）产品表示的改变：计算机技术推动了产品表示从“二维”向“三维”的转变。（3）设计方法的发展：促进了一些新的设计方法的出现，高性能的计算机硬件和先进的软件技术是这
13、些方法实施的保证。（4）工作方式的变化：计算机技术促进了设计方式从“串行”到“并行”的变化。（5）设计与制造一体化：产品模型加强了设计与制造两个环节的连接，提高了产品开发的效率。（6）管理水平的提高：产品设计是一个复杂的系统工程，设计过程中涉及大量设计数据和设计行为的管理。（7）组织模式的开放：网络技术的发展加快了数据通讯速度，缩短了企业之间的距离。2. 以设计理论为指导现代设计方法是基于理论形成的方法，利用这种方法指导设计可减小经验设计的盲目性和随意性，提高设计的主动性、科学性和准确性。因此，现代设计是以理论指导为主、经验为辅的一种设计。1.2.2传统设计与现代设计传统设计是一种经历了直觉设
14、计、经验设计、半理论经验设计3个发展阶段并于20世纪50年代后期形成的，是以经验总结为基础，运用长期设计实践和理论计算而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。随着计算机技术的高速发展，设计工作包括机械产品的设计过程产生了质的飞跃。另外，许多现设计技术与方法是在吸取了传统设计技术中的思想、观点、方法之精华而发展起来的，如系统设计、功能设计、模块化设计、优化设计、并行设计等。因此，可以说现代设计技术是在传统设计方法基础上继承和发展起来的，是一门多专业和多学科交叉综合性很强的基础技术科学。现代设计与传统设计关系：1.继承关系。现代设计是在传统设计
15、的基础上发展起来的，它继承了传统设计的精华之处，克服了传统设计的一些不足，是传统设计的继承、延伸和发展。2.共存与突破的关系。设计方法的发展，从直觉设计到经验设计以至现代设计，都有时序性、继承性和两种方法在一定时期内共存性的关系。1.2.3现代设计技术原则现代设计原则是传统设计原则的扩充和完善，两者并无本质区别。可归纳为以下几类。1功能保证原则：产品设计的目的是构造能够实现规定功能的产品，如果产品不具备要求的功能，设计就失去价值。因此满足功能是各类产品设计的必要原则。2质量保障原则：保证质量是产品设计的重要原则，产品质量主要由性能和可靠性决定,设计力求技术上先进，但更要保证使用中的可靠性。3工艺优良原则：指设计能够且容易通过生产过程实现,它包括: (1)可制造性. (2)可装配性.(3)可测试性。4. 经济合理原则：要求产品具有较低的开发成本和使用费用，力求做到经济合理，也就是说，在满足用户提出的功能要求下，有效地
