教  案（首页）

编号：YJSD/JWC-17-10                               

 

 

一、学习任务：

能力目标：能用CAD2004画图的过程，加强CAD/CAM软件的理解和掌握

知识目标：掌握CAD2004与PROE的异同

情意目标：培养学生对设计软件的兴趣

二、教学指导

第1章  CAD／CAM技术概论

1．1 CAD／CAM技术

1．1．1  CAD/CAM的基本概念

    1．CAD(Computer Aided Design——计算机辅助设计)

    2．CAE(Computer Aided Engineering——计算机辅助工程分析)

    3．CAPP(Computer Aided Process Planning——计算机辅助工艺过程设计)

4．CAM(Computer Aided Manufacturing——计算机辅助制造)

1．1．2  CAD/ CAM的集成

    随着信息技术的不断发展，为使企业产生更大效益，又有人提出要把企业内所有的分散系统集成。这一设想不仅包括生产信息，也包括生产管理过程所需全部信息，从而构成一个计算机集成的制造系统CIMS（Comptlter Integrated Manufaetudng System)。计算机集成制造系统的核心技术是CAD／CAM技术。

1．1．3  CAD /CAM的基本功能

在CAD／CAM系统中，计算机主要帮助人们完成产品结构描述、工程信息表达、工程信息传输与转化、结构及过程的分析与优化和信息管理与过程管理等工作；因此，CAD／CAM系统应具备以下基本功能。

    1．几何造型

    2．计算分析

    3．优化设计

4．工程绘图

5．自动编程

6．模拟仿真

7．工程数据库管理

1．2  CAD /CAM系统组成

    一个CAD/CAM系统是由计算机与外围设备等硬件，以及控制这些硬件运行的软件所组成。

1．2．1  CAD /CAM硬件系统

典型的CAD /CAM硬件系统如图1.1所示，主要包括：

 

 

 

 

图1.1 CAD /CAM硬件系统的组成

1．2．2  CAD /CAM软件系统

 

 

图1.2 CAD /CAM软件系统的组成

    4．典型的模具CAD／CAM软件

    随着CAD／CAM技术的迅猛发展，适用于模具行业的商品化应用软件也是品种繁多、功能各异，下面简要介绍几种应用较广泛的软件。

(1)Pro／ENGINEER软件

    Pro／ENGINEER简称Pro／E，是美国PTC(Paramatric Technology Corporation)公司于1988年推出的一套由设计至制造的参数化CAD／CAM软件。它集零件设计、产品装配、模具开发、NC加工、钣金设计、机构仿真、应力分析和产品数据库管理于一体，以其强大的实体参数化建模功能而著称，广泛用于家电、机械、电子、汽车和航空航天等行业，具有下列特点：

    三维造型。

    参数化模型建构。

    基于特征的造型。

    相关联性。

    统一的数据库。

    (2)UG软件

    UG是UNIGRAPHIC的简称，是美国EDS(Electronic Data System)公司(麦道公司)开发的CAD／CAM一体化软件，汇集了美国航空航天及汽车工业丰富的设计经验，可以支持不同的硬件平台。，它由CAD、CAE、仿真、质量保证、开发工具、软件接口、CAM及钣金加工等部分组成。近年来，该公司成功收购并推出了Solidedge系统，Solidedge已成为CAD／CAM系统中端主导产品。

    (3)CATIA软件

CATIA是Computer-GraphicsAidedThree-DimensionalInteractiveApplications的简称，是法国达索飞机公司研究开发的CAD／CAM一体化软件，具有工程绘图、数控加工编程、计算分析等功能，可方便地实现二维元素和三维元素间的转换，具有平面或空间机构运动学方面的模拟和分析功能，曲线造型功能尤为突出。    

(4)I-DEAS

    I-DEAS是美国机械软件行业先驱SDRC公司的产品，它集产品设计、工程分析、数控加工、塑料模具仿真分析、样机测试及产品数据管理于一体，是高度集成化的CAD／CAE／CAM一体化工具，在国内也有不少用户。近年推出的Master系列，在变量几何参数化功能方面，技术上有新的突破。

    (5)So1idWorks

SolidWorks是一套基于Windows的CAD／CAE／CAM／PDM桌面集成系统，由美国SolidWorks公司研制开发。该软件采用自顶向下的设计方法，可动态模拟装配过程，它采用基于特征的实体建模，具有中英文两种界面，其先进的特征树结构使操作简便和直观。

    (6)AutoCAD及MDT

AutoCAD系统是美国Autodesk公司为微机开发的一个交互式绘图软件，它基本上是一个二维工程绘图软件，具有较强的绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及方便用户的二次开发功能，、也具有部分的三维作图造型功能，是目前世界上应用最广的CAD软件。

                          第2章  Pro／Engineer Wildfire 3.0入门

本章概要介绍了有关Pro／Engineer Wildfire 3.0的基本设计功能和使用特征，引导读者流览Pro／Engineer Wildfire 3.0的工作环境，初步领略Pro／Engineer Wildfire 3.0版的风采。

2．1  初识Pro／Engineer Wildfire 3.0

2．1．1 Pro／Engineer Wildfire 3.0简介

1. 工业设计(CAID)模块 

 包括：PRO/3DPAINT(3D建模)、 PRO/ANIMATE(动画模拟)、PRO/DESIGNER(概念设计)、PRO/NETWORKANIMATOR(网络动画合成)、PRO/PERSPECTA-SKETCH（图片转三维模型）、PRO/PHOTORENDER(图片渲染)几个子模块。

2. 机械设计(CAD)模块

机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具，它可绘制任意复杂形状的零件。在实际中存在大量形状不规则的物体表面，如图1中的摩托车轮轱，这些称为自由曲面。随着人们生活水平的提高，对曲面产品的需求将会大大增加。用PRO/E生成曲面仅需2步～3步操作。PRO/E生成曲面的方法有：拉伸、旋转、放样、扫掠、网格、点阵等。由于生成曲面的方法较多，因此PRO/E可以迅速建立任何复杂曲面。
3. 功能仿真(CAE)模块

功能仿真(CAE)模块主要进行有限元分析。我们中国有句古话：“画虎画皮难画骨，知人知面不知心”。主要是讲事物内在特征很难把握。机械零件的内部变化情况是难以知晓的。有限元仿真使我们有了一双慧眼，能“看到”零件内部的受力状态。利用该功能，在满足零件受力要求的基础上，便可充分优化零件的设计。著名的可口可乐公司，利用有限元仿真，分析其饮料瓶，结果使瓶体质量减轻了近20％，而其功能丝毫不受影响，仅此一项就取得了极大的经济效益。 
4. 制造(CAM)模块 

在机械行业中用到的 CAM制造模块中的功能是NC Machining(数控加工)。说到数控功能，就不能不提八十年代著名的“东芝事件”。当时，苏联从日本东芝公司引进了一套五座标数控系统及数控软件CAMMAX，加工出高精度、低噪声的潜艇推进器，从而使西方的反潜系统完全失效，损失惨重。东芝公司因违反“巴统”协议，擅自出口高技术，受到了严厉的制裁。在这一事件中出尽风头的CAMMAX软件就是一种数控模块。
5. 数据管理(PDM)模块

PRO/E的数据管理模块就像一位保健医生，它在计算机上对产品性能进行测试仿真，找出造成产品各种故障的原因，帮助你对症下药，排除产品故障，改进产品设计。它就像PRO/E家庭的一个大管家，将触角伸到每一个任务模块。并自动跟踪你创建的数据，这些数据包括你存贮在模型文件或库中零件的数据。这个管家通过一定的机制，保证了所有数据的安全及存取方便。它包括：PRO/PDM（数据管理）、PRO/REVIEW（模型图纸评估）。

6. 数据交换(Geometry Translator)模块

2．1．2 Pro／Engineer Wildfire 3.0的使用特征

1．参数化设计和特征功能 

Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。

2．单一数据库 

Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。

3. 全尺寸约束和尺寸驱动设计修改

将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束实现对几何形状的控制。造型必须以完整的尺寸参数为出发点(全约束)，不能漏标尺寸(欠约束)，不能多标尺寸(过约束)。Pro/Engineer软件可以通过编辑尺寸来驱动几何形状的改变。

三、学习活动

1、熟练操作语言环境和许可文件的修改

2、叙述鼠标三个键的作用

四、 任务训练

1、PRO/E安装，许可文件的修改

2、草绘工具、草绘图形的基本过程、鼠标的使用 、基本草绘命令

五、 课后作业

补充2题