CAD/CAM 개론 : 개념부터 실습까지

정연찬

저자:정연찬
KAIST에서산업공학으로박사학위를받고,약30년동안CAD/CAM관련기술을연구하고개발한개발자이며,서울과학기술대학교에서학생을가르치고연구하는교수이다.기업체(큐빅테크,미국크라이슬러)에서금형제작을위한CAD/CAM시스템을개발했다.학교에서산학협력(한국GM,일본Argo21등)으로자동차금형제작기술을오랫동안연구하고개발했으며,CAD/CAM기술을의료(수술용로봇,치과,의족등)와3D프린팅,로봇등으로파급시켰다.최근에는CAD/CAM기술을컴퓨터비전,인공지능등과접목하고있다.

CHAPTER01CAD개요
1.CAD란무엇인가?2
2.어떻게설계하는가?7
3.무엇을설계하는가?11
4.다양한CAD기술13
5.형상모델링15
6.CAD시스템의역사18
7.CAD시스템의사용법과화면구성21
8.연습문제25
9.실습26
10.실습과제30

CHAPTER02형상모델링용어
1.개요32
2.형상모델링과기하학의용어34
3.공간의차원과도형의종류36
4.도형의속성(attribute)39
5.물체모델의구성요소(element)41
6.물체의형상을표현하는다양한모델44
7.연습문제49
8.실습50
9.실습과제52

CHAPTER03돌출과회전형상
1.개요56
2.돌출(extrude)형상57
3.회전(revolve)형상58
4.도형의위치지정60
5.도형의방향지정68
6.스케치71
7.치수구속과형상구속77
8.마무리85
9.연습문제85
10.실습87
11.실습과제92

CHAPTER04복잡한형상만들기
1.개요96
2.불리언연산97
3.특징기반모델링102
4.매개변수모델링107
5.형상의변형109
6.기존형상의복제및좌표변환115
7.연습문제116
8.실습117
9.실습과제120

CHAPTER05기초수학
1.직선,평면126
2.벡터와좌표130
3.행렬과좌표변환142
4.연습문제151

CHAPTER06자연스러운곡선
1.직선과원154
2.원뿔곡선(conicsection)158
3.자연스러운곡선이란?163
4.자유곡선(free-formcurve)167
5.곡선의근사와보간176
6.기타179
7.연습문제182
8.실습183
9.실습과제187

CHAPTER07자유곡면
1.곡면190
2.점으로곡면만들기193
3.곡선으로곡면만들기196
4.곡선의스위핑199
5.곡면의수정과변형209
6.스타일링-분할곡면213
7.연습문제215
8.실습216
9.실습과제223

CHAPTER08조립체모델
1.조립체모델이란?228
2.조립체모델생성방법230
3.구성품을조립하는방법233
4.조립체모델의활용240
5.연습문제245
6.실습245
7.실습과제250

CHAPTER09평가와최적화
1.개요260
2.측정261
3.외관평가-시각화262
4.곡면품질분석271
5.기구학분석273
6.구조해석281
7.설계최적화와생성설계286
8.연습문제290
9.실습291
10.실습과제298

CHAPTER10제품제조정보
1.개요300
2.제품정의데이터301
3.제품정의데이터작성307
4.치수및치수공차309
5.기하공차312
6.표면질감316
7.기타-나사와구멍등319
8.연습문제323
9.실습324
10.실습과제327

CHAPTER11도면만들기
1.도면이란?330
2.물체의형상을평면에표시하는방법-투상법332
3.도면의양식과구성요소341
4.도면생성방법344
5.좋은도면만들기344
6.연습문제347
7.실습348
8.실습과제353

CHAPTER12데이터교환
1.데이터교환의필요성과어려움356
2.데이터교환을위한파일의유형358
3.중립파일의종류360
4.용도별데이터교환방법361
5.정리367
6.연습문제367
7.실습368

CHAPTER13컴퓨터응용제조(1)
1.CAD와CAM370
2.제조와공정계획372
3.수치제어376
4.파트프로그램작성391
5.기계의좌표계402
6.연습문제409
7.실습과제410

CHAPTER14컴퓨터응용제조(2)
1.부품제작절차414
2.절삭가공기초420
3.CAM시스템사용에필요한개념434
4.절삭가공을고려한설계451
5.연습문제459
6.실습460

CHAPTER15예제
1.스탬핑제품464
2.전동드릴468
3.세제용기475
4.연습문제487

색인493

머리말

이책은CAD/CAM시스템을배우고활용하기위한이론을소개하며,이론을익힐수있는실습과과제를제공한다.CAD/CAM은제품의설계와개발에필수적이고일반적인도구이며,소설가가소설을쓸때문서편집기를사용하듯이엔지니어는제품을설계하고제조할때CAD/CAM을사용한다.엔지니어는CAD/CAM을사용해아이디어를컴퓨터모델로만들고,그모델을평가하고,실물을제작한다.로봇과드론을개발할때도CAD/CAM을사용하고,3D프린터로무언가를만들때도CAD/CAM을이용해컴퓨터에서형상모델을먼저만들어야한다.CAD/CAM은엔지니어의일상적업무에사용되는기본적인기술이다.이책은대학의기계관련학과에서사용할CAD/CAM강의교재를목표로썼으며,현장의실무자가체계적인이론정립을위해스스로학습할때사용할수도있다.

그동안관련교재가많이출간되었지만,대부분기능을따라하면서다양한예제를통해사용법을익히고,특정시스템에한정된단축키혹은요령을배우는실습교재이다.많은예제를다루면서학습자는스스로체계적인이론을정립할수도있고,뛰어난사용자는기존의활용과다른창의적인응용방법을찾기도한다.그러나운동도뛰어난선수혹은훌륭한지도자가되려면체계적인이론이필요하듯이CAD/CAM도체계적인이론을배우면더쉽게기능을익히고,더효과적으로활용할수있다.특히그냥‘열심히’하다가‘감’을잡지못해좌절하는경우가많은데,체계적인이론학습을통해누구나기본적인사용법을익힐수있으며,나아가CAD/CAM을창의적으로활용하는수준에도달할수있다.이론적인기초를확보하면특정소프트웨어시스템에종속되지않고다양한기술을사용할수있으며,새로운시스템도수월하게배울수있다.

이책은기계나제품을설계하고개발하는일반적인업무를위해CAD/CAM을더쉽게배우고,더효과적으로활용하는데초점을맞추려고노력했다.기술혹은시스템개발에필요한이론이아니라개발된시스템을잘사용하는데필요한이론에중점을둔다.그리고특정한시스템이아니라어떤소프트웨어시스템을사용하더라도필요한이론을다루며,몸으로체득하는지식에더해체계적인이론으로다양한상황과새로운문제를해결하는지식을담으려했다.메뉴를누르는순서보다일반적인절차를제시해어떤시스템을사용하더라도실습할수있도록했으며,구체적인절차는과제를해결하면서스스로학습하도록했다.특정시스템의구체적인사용절차는인터넷혹은다른자료를참조하면더효과적이다.

복잡한수식과나열식지식을가능한한없애려고했지만,그동안의교재에서중요하게다루던개념과자격시험등에서요구하는내용을모두제거하지는못했다.CAD/CAM에서다룰기술의범주와깊이는여러전문가의합의가필요하다고생각된다.학습목적과여건에따라복잡한수식과용어설명등은생략해도좋겠다.대학에서한학기에모든내용을다룰수도있지만,두학기에걸쳐이교재를사용할때는CHAPTER08까지형상모델링을한학기에다루고,CHAPTER09부터의내용은다음학기에다룰것을추천한다.그리고마지막CHAPTER15의예제는형상모델링연습에도사용하고,평가,도면,제작등의실습에도사용할수있다.

인공지능과스마트제조등의첨단기술이성큼다가오면서이책의출간이때늦은감이있고,항상적절한이론교재의필요성을절감하면서도이제야이책을출간하게되어아쉽다.부족한부분이많아여러선후배님에게부끄럽지만첨단기술의격동기에오히려기초를다지는계기가되기를기대한다.이책을내기까지수많은사람으로부터영향과도움을받았다.오늘의나를만든모든분께감사드린다.

2024년여름북한산자락에서
정연찬