模具CAD與CAM第二章系統(tǒng)ppt課件

1、 2.模具CAD/CAM系統(tǒng)的組成 2.1 模具CAD/CAM系統(tǒng)組成與分類 重 點 2.1.1 CAD/CAM系統(tǒng)基本組成 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 2.1.3 CAD/CAM系統(tǒng)設計的總體原則 2.2 模具CAD/CAM系統(tǒng)的硬件 2.2.1 硬件的組成 2.2.2 硬件的選用原則 重 點 2.3 模具CAD/CAM系統(tǒng)的軟件 2.3.1 軟件的分類與層次結構 2.3.2 軟件的選用原則 重 點 2.3.3 CAD/CAM系統(tǒng)對支撐環(huán)境軟硬件要求 2.1 模具CAD/CAM系統(tǒng)組成與分類 2.1.1 CAD/CAM系統(tǒng)基本組成 是指為完成特定任務而由相關部件或要素組成的有機的整

2、體。一個完整的CAD/CAM系統(tǒng)必須具備硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)。 系統(tǒng)總體與外界進行信息傳遞與交換的基本功能是靠硬件提供的，而系統(tǒng)所能解決的具體問題是由軟件保證的。 系統(tǒng)系統(tǒng) 2.1.1 CAD/CAM系統(tǒng)基本組成 基本組成：一個CAD/CAM系統(tǒng)是由計算機、輸入輸出設備、網絡設備及生產設備等硬件和控制這些硬件運行的指令、程序及文檔即軟件組成，通常包含若干功能模塊，如圖2-1所示。 基本功能九個）： 圖形圖象處理功能； 產品與過程建模功能； 信息存儲與管理功能；工程計算分析與優(yōu)化； 工程信息傳輸與交換；NC自動編程； 模擬仿真； 人機交互功能； 信息輸入、輸出功能。 2.1.1 CAD/CAM系統(tǒng)

3、基本組成 圖2-1 CAD / CAM系統(tǒng) CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)計算機計算機輸入設備輸入設備輸出設備輸出設備網絡設備網絡設備生產設備生產設備系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件管理軟件管理軟件支撐軟件支撐軟件應用軟件應用軟件 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 CAD/CAM系統(tǒng)可以從四個不同的角度加以分類： 1. 硬件、軟件角度 2.系統(tǒng)的功能范圍 3. 系統(tǒng)的運行方式 4. 網絡的使用情況 1.硬件、軟件角度 CAD/CAM系統(tǒng) 從硬件角度可分為大型機小型機系統(tǒng)、工作站系統(tǒng) 和微機系統(tǒng)； 從軟件的開放性可分為交鑰匙系統(tǒng)(Turn-key System) 和可編程系統(tǒng)Prog

4、rammable System） 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 大型機小型機系統(tǒng)）大型機小型機系統(tǒng)） 特點：一個主機，多個終端共享一個特點：一個主機，多個終端共享一個CPUCPU； 共享資源，集中管理；共享資源，集中管理； 主機故障，所有用戶中斷；主機故障，所有用戶中斷； 用戶增加，系統(tǒng)響應變慢。用戶增加，系統(tǒng)響應變慢。 工程工作站系統(tǒng)工程工作站系統(tǒng) 特點：特點：3232位以上的微處理器；位以上的微處理器； 支持高分辨率彩色圖形顯示器；支持高分辨率彩色圖形顯示器； 支持高技術指標的輸出設備及支持高技術指標的輸出設備及網絡環(huán)境等。網絡環(huán)境等。硬件角度硬件角度 2.1.2 CAD/CAM系

5、統(tǒng)的分類 微機系統(tǒng)微機系統(tǒng) 特點：特點：PCPC機成本低；性能價格比高；網絡功能機成本低；性能價格比高；網絡功能強。強。 現在現在CAD/CAMCAD/CAM主要運行在微機平臺上。主要運行在微機平臺上。Pentium Pentium 處理器和處理器和Win 2000Win 2000環(huán)境已經成為環(huán)境已經成為CAD/CAMCAD/CAM軟件運行和應用的主流平臺。軟件運行和應用的主流平臺。 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 交鑰匙系統(tǒng)：供應商可以根據用戶需要交鑰匙系統(tǒng)：供應商可以根據用戶需要提供，無需提供，無需 用戶進行二次開發(fā)，效率用戶進行二次開發(fā)，效率較髙，具有較髙，具有 良好的人機界面；但

6、擴展良好的人機界面；但擴展能力差。能力差。 可編程系統(tǒng)：用戶根據需要進行二次開可編程系統(tǒng)：用戶根據需要進行二次開發(fā)，擴展能發(fā)，擴展能 力強，有開發(fā)周期。力強，有開發(fā)周期。 軟件角度軟件角度 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 2.系統(tǒng)的功能范圍 CAD/CAM系統(tǒng)按系統(tǒng)的功能范圍可分為通用系統(tǒng)和專用系統(tǒng)兩類： 通用CAD/CAM系統(tǒng)功能全面，適用范圍較廣。 如Pro/E、UGII、I-DEAS、CATIA等。 Pro/Engineer (Parametric Technology Corp） 以其參數化、基于特征、全尺寸約束、全數據相關 等概念聞名于CAD界。 Unigraphics-IIU

7、nigraphics Solutions Corp) 廣泛應用于航空、汽車、機械和電子等工業(yè)領域。 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 專用CAD/CAM系統(tǒng)為特定的應用而開發(fā)的系統(tǒng)，適用于一定的專業(yè)，或用于解決某類問題。 如：上海交大國家模具CAD工程中心研制開發(fā)的沖模 KBE設計系統(tǒng)、注射模KBE設計系統(tǒng)； 華中科大模具國家重點實驗室研制開發(fā)的注塑模 CAD/CAM系統(tǒng)、汽車覆蓋件沖壓模具CAD/CAPP/ CAE系統(tǒng)等。 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 3.系統(tǒng)的運行方式 CAD/CAM系統(tǒng)按運行方式分為四種： 檢索型系統(tǒng) 交互型系統(tǒng) 自動型系統(tǒng) 智能型系統(tǒng) 目前絕大多數模具CA

8、D/CAM系統(tǒng)為交互式系統(tǒng)。 圖2-2 檢索型系統(tǒng)工作流程圖 檢索型系統(tǒng)檢索型系統(tǒng)工作原理：工作原理：用戶輸入設計初始參數，用戶輸入設計初始參數，選擇標準產品圖樣及有選擇標準產品圖樣及有關數據，調用系統(tǒng)中的關數據，調用系統(tǒng)中的標準程序庫及圖形庫，標準程序庫及圖形庫，計算相應的參數和繪制計算相應的參數和繪制圖形。圖形。適用范圍：適用范圍：產品定型的標準化、系產品定型的標準化、系列化設計。不能人機交列化設計。不能人機交互，不適合于新產品的互，不適合于新產品的設計、開發(fā)。工作流程設計、開發(fā)。工作流程如圖如圖2-22-2所示。所示。圖2-3 交互型系統(tǒng)工作流程圖 工作原理：利用輸入、工作原理：利用輸入

9、、輸出設備，通過人機輸出設備，通過人機對話的方式工作的。對話的方式工作的。適用范圍：適合于新適用范圍：適合于新產品的設計、開發(fā)，產品的設計、開發(fā)，是現代是現代CAD/CAMCAD/CAM應用系應用系統(tǒng)的主要類型。統(tǒng)的主要類型。工作流程如圖工作流程如圖2-32-3所示。所示。交互型系統(tǒng)交互型系統(tǒng) 圖2-4 自動型系統(tǒng)工作流程圖 自動型系統(tǒng)自動型系統(tǒng)工作原理：工作原理： 建立數學模型建立數學模型 找到目標函數找到目標函數 求解過程編成程序求解過程編成程序 輸入參數自動進行數輸入參數自動進行數學模型求解學模型求解 不需人的介入或只需不需人的介入或只需很少人的參與。很少人的參與。適用范圍：適用范圍：事

10、先能用數學模型描述的事先能用數學模型描述的設計問題。設計問題。工作流程如圖工作流程如圖2-42-4所示。所示。 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 智能型系統(tǒng)智能型系統(tǒng) 工作原理：工作原理： 引入人工智能技術引入人工智能技術 搜集領域內專家的知識和搜集領域內專家的知識和經驗經驗 建立知識庫建立知識庫 設置推理機構設置推理機構 輸入原始參數及設計要求輸入原始參數及設計要求 推理、判別，給出智能性的提示推理、判別，給出智能性的提示 根據問題提出合理的解決方案根據問題提出合理的解決方案 特特 點：在一定程度上避免了依賴于使用者的素質點：在一定程度上避免了依賴于使用者的素質 系統(tǒng)在研制、使用中已顯示

11、出巨大的潛系統(tǒng)在研制、使用中已顯示出巨大的潛力。力。 面臨問題：知識類型復雜、判定標準模糊或不確定、知識獲取范面臨問題：知識類型復雜、判定標準模糊或不確定、知識獲取范 圍偏窄、開發(fā)難度大等問題。圍偏窄、開發(fā)難度大等問題。 工作流程如圖工作流程如圖2-52-5所示。所示。 圖2-5 智能型系統(tǒng)工作流程圖 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 4. 網絡的使用情況 CAD/CAM系統(tǒng)按網絡的使用情況可分為單機系統(tǒng)、網絡化系統(tǒng)。 單機系統(tǒng)：無網絡通訊連接的PC機、工作站上安裝CAD/CAM軟件及全部所需硬件。 網絡化系統(tǒng)：根據設計布局不同分為星型網，環(huán)型網，總線網三種拓撲形式。 特 點：軟、硬件資源

12、分布在各個結點上，既可以獨立使用，也可以共享資源。 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 構造構造 網的中心是一網的中心是一臺服務器，一般采用大臺服務器，一般采用大中型機或超級小型機，中型機或超級小型機，周圍是若干臺工作站或周圍是若干臺工作站或微機。見圖微機。見圖2-62-6。 特點特點 配置方便、可配置方便、可靠性高、集中控制和故靠性高、集中控制和故障診斷容易、擴展困難障診斷容易、擴展困難等，適用于工程工作站等，適用于工程工作站或微機連網?；蛭C連網。 圖2-6 星型網拓撲結構 星型網星型網 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 構造構造 由連接成封由連接成封閉回路的網絡結點組閉回路的網絡結

13、點組成的，每一結點與它成的，每一結點與它左右相鄰的結點連接。左右相鄰的結點連接。見圖見圖2-72-7。 特點特點 電纜長度短、電纜長度短、適合用于光纖，處理適合用于光纖，處理大容量的網絡交通，大容量的網絡交通，但單點故障會引起全但單點故障會引起全網故障，故障診斷困網故障，故障診斷困難，且不易重新配置難，且不易重新配置網絡。網絡。圖2- 7 環(huán)型網拓撲結構 環(huán)型網環(huán)型網 2.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的分類 構造 由一根電纜和多個連接在該電纜上的節(jié)點組成。見圖2-8。 特點 適用于將差別較大的設備連入網中。傳輸速率髙，用戶節(jié)點的重新配置較易實現，通信距離較大、公共總線可長達2.5km，但故障診斷

14、、隔離困難等。圖2- 8 總線拓撲結構 總線網總線網 2.1.3 CAD/CAM系統(tǒng)設計的總體原則 設計CAD/CAM系統(tǒng)時一般應遵循以下幾條 總體原則： 實用化原則 適度先進性原則 系統(tǒng)性原則 整體設計與分步實施原則 2.1.3 CAD/CAM系統(tǒng)設計的總體原則 實用化原則實用化原則 CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)是一項實用性、針對性很強的系統(tǒng)是一項實用性、針對性很強的技術，具有高投入、高產出、高風險的特征。技術，具有高投入、高產出、高風險的特征。 設計系統(tǒng)時必須明確應用領域和對象，要達設計系統(tǒng)時必須明確應用領域和對象，要達到的目標及需要的關鍵技術。到的目標及需要的關鍵技術。 適度先進性原

15、則適度先進性原則 選用實用性強、技術先進且成熟的設備與軟選用實用性強、技術先進且成熟的設備與軟件，降低投資風險。件，降低投資風險。 2.1.3 CAD/CAM系統(tǒng)設計的總體原則 系統(tǒng)性原則 系統(tǒng)設計時要充分考慮功能、軟硬件配置上的完整性，各硬件設備和軟件在功能、性能方面的匹配。 由此確定系統(tǒng)集成水平，提出對系統(tǒng)硬件、軟件、數據庫、網絡和接口的具體要求。 整體設計與分步實施原則 設計時充分考慮系統(tǒng)性、完整性和先進性； 實施時充分考慮實用性和承受能力，分步實施，逐步建設。 2.2 模具CAD/CAM系統(tǒng)的硬件 2.2.1 2.2.1 硬件的組成硬件的組成 硬件定義硬件定義 計算機系統(tǒng)中一切可見的物

16、理設備和生產設計算機系統(tǒng)中一切可見的物理設備和生產設備。它一般由計算機主機、交互顯示設備、備。它一般由計算機主機、交互顯示設備、存儲設備、輸入輸出設備、網絡通信設備、存儲設備、輸入輸出設備、網絡通信設備、數控加工中心等組成。數控加工中心等組成。 硬件系統(tǒng)是實現硬件系統(tǒng)是實現CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)各項功能的物質系統(tǒng)各項功能的物質基礎，軟件是實現各項功能的核心?；A，軟件是實現各項功能的核心。 具體內容如圖所示，見下表。具體內容如圖所示，見下表。 2.2 模具CAD/CAM系統(tǒng)的硬件 圖2-9 CAD / CAM系統(tǒng)硬件設備 2.2.2 硬件的選用原則 硬件的選用應遵循以下幾個原則： 1

17、. 硬件系統(tǒng)的功能 2.系統(tǒng)的開放性與可移植性 3.系統(tǒng)的升級擴展能力 4.良好的性能價格比 5.硬件的可靠性、可維護性與服務質量 2.2.2 硬件的選用原則 1.硬件系統(tǒng)的功能 CAD/CAM系統(tǒng)對計算機硬件系統(tǒng)的要求是根據它若 處理的對象不同而不同的。 CPU計算能力； 內、外存存儲容量； 輸入、輸出性能； 圖形顯示和處理能力； 多種外部設備的接口； 聯網能力。 2.2.2 硬件的選用原則 2. 2.系統(tǒng)的開放性與可移植性系統(tǒng)的開放性與可移植性 獨立于制造商獨立于制造商, ,遵循國際標準的應用環(huán)境；遵循國際標準的應用環(huán)境； 為各種應用軟件提供數據、信息，提供交為各種應用軟件提供數據、信息，

18、提供交互操作移植界面；互操作移植界面； 新安裝的系統(tǒng)能與原安裝的計算機環(huán)境進新安裝的系統(tǒng)能與原安裝的計算機環(huán)境進行交互操作。行交互操作。 是指應用程序從一個平臺移植到另一個平是指應用程序從一個平臺移植到另一個平臺的方便程度。臺的方便程度。 開放性開放性可移植性可移植性 2.2.2 硬件的選用原則 3.系統(tǒng)的升級能力 由于硬件的發(fā)展更新很快，為保護用戶的投資不受或少 受損失，應注意欲購產品的內在結構，是否具有隨著應 用規(guī)模的擴大而升級擴展的能力，能否向下兼容，在擴 展系統(tǒng)中繼續(xù)使用。 4.良好的性能價格比 由于CAD/CAM系統(tǒng)生產廠家和供應商很多，存在性能價 格方面的差異。因此，在產品型號的選

19、定時，要進行系 統(tǒng)的調研與比較，選擇具有良好性能價格比的產品。 2.2.2 硬件的選用原則 5.硬件的可靠性與售后服務 可靠性：在給定時間內，系統(tǒng)運行不出錯的概率。 可維護性：排除系統(tǒng)故障以及滿足新的要求的難易程 度。 服務質量：考慮供應商的資產可信程度、信譽和發(fā)展 趨勢，是否具有維護服務機構、手段和售后服務能力 ，是否提供有效的技術支持、培訓、故障檢修和技術 文檔，產品的市場占有率和已有用戶的反映。 2.3 模具CAD/CAM系統(tǒng)的軟件 軟件定義軟件定義 軟件是與計算機系統(tǒng)操作使用有關的程序、規(guī)程、規(guī)軟件是與計算機系統(tǒng)操作使用有關的程序、規(guī)程、規(guī)則及相關文檔資料的總稱。則及相關文檔資料的總稱

20、。 它包括程序、數據和文檔三部分。它包括程序、數據和文檔三部分。 一般可分為系統(tǒng)軟件、管理軟件、支撐軟件和應用軟一般可分為系統(tǒng)軟件、管理軟件、支撐軟件和應用軟件等四類。件等四類。 軟件是決定模具軟件是決定模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)功能強弱、效率高低和系統(tǒng)功能強弱、效率高低和使用是否方便的關鍵因素。使用是否方便的關鍵因素。 2.3.1 軟件的分類與層次結構 根據系統(tǒng)中執(zhí)行的任務及服務對象的不同，可將軟件系統(tǒng)分為四個層次： 1.系統(tǒng)軟件 2.管理軟件 3.支撐軟件 4.應用軟件 2.3.1 軟件的分類與層次結構 1.系統(tǒng)軟件 運用、控制、管理計算機運行的操作系統(tǒng)及語言處理程序等的集合，是

21、用戶與計算機硬件的連接紐帶。 操作系統(tǒng)，編譯系統(tǒng)，圖形接口及接口標準。其中操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，指揮和控制計算機軟、硬件資源。目前，CAD/CAM系統(tǒng)中比較流行的操作系統(tǒng)有： 工作站 UNIX、VMS、HP-UX等； 微機 MS-DOS、WIN98、Win/NT、Win-XP Win2000、LINUX等。 功能功能 組成組成 2.3.1 軟件的分類與層次結構 2.管理軟件 對產品在CAD/CAM過程中產生的大量圖形文件、文本文件、表格文件等數據文件和電子文檔進行控制和管理，是一個具有良好集成能力的開放性軟件平臺。常用的管理軟件有以下三類。 產品數據管理PDM： AutoManage、Wi

22、ndchill、 Metaphase等 企業(yè)資源管理ERP： Fourshift等 數據庫管理： Oracle、SQL Server、 Fox Pro等 功能功能 組成組成 2.3.1 軟件的分類與層次結構 3.支撐軟件 支撐軟件是在系統(tǒng)軟件基礎上開發(fā)出來的，為應用 軟件提供工具或開發(fā)環(huán)境，可以購買或自行開發(fā)， 是CAD/CAM系統(tǒng)的核心。 支撐軟件分為通用支撐軟件和專用支撐軟件。 通用支撐軟件可分為幾何建模軟件、圖形處理 軟件、分析軟件、優(yōu)化設計軟件等方面。如： UG、 AutoCAD、Pro/E、I-Deas、Catia、Dynaform、Marc 數控加工支撐軟件有Mastercam、C

23、imatron等 功能功能 組成組成 2.3.1 軟件的分類與層次結構 4. 4.應用軟件應用軟件用戶為解決實際問題自行開發(fā)或委托開發(fā)的程序用戶為解決實際問題自行開發(fā)或委托開發(fā)的程序系統(tǒng)系統(tǒng)既可為一個用戶使用，也可為多個用戶使用的軟既可為一個用戶使用，也可為多個用戶使用的軟件。件。遵循原則：遵循原則：使用方便、記憶最少、響應時間快、靈活的提示使用方便、記憶最少、響應時間快、靈活的提示信息信息、良好的工作方式和出錯處理。、良好的工作方式和出錯處理。 如如 MoldwizarMoldwizar、MoldFlowMoldFlow、沖模、沖模KBEKBE設計系統(tǒng)、注設計系統(tǒng)、注塑塑 模模HSCHSC系

24、統(tǒng)等是為解決具體問題開發(fā)的應用軟系統(tǒng)等是為解決具體問題開發(fā)的應用軟件。件。 功能功能 組成組成 2.3.2 軟件的選用原則 1.軟件系統(tǒng)功能 2.軟件的性能價格比 3.良好的用戶界面 4.軟件的開放性與二次開發(fā)性 5.軟、硬件匹配 6.數據管理能力 7.軟件商的發(fā)展能力和售后服務 2.3.2 軟件的選用原則 1. 1.軟件系統(tǒng)功能軟件系統(tǒng)功能 目前市場上的目前市場上的CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)軟件和支撐軟件大都采系統(tǒng)軟件和支撐軟件大都采用了模塊化結構和即插即用的連接與安裝方式。用了模塊化結構和即插即用的連接與安裝方式。通過組裝不同模塊的軟件構成不同功能和規(guī)模的通過組裝不同模塊的軟件構成不

25、同功能和規(guī)模的系統(tǒng)。因此要根據系統(tǒng)的功能和規(guī)模要求確定選系統(tǒng)。因此要根據系統(tǒng)的功能和規(guī)模要求確定選用模塊的功能和規(guī)模。用模塊的功能和規(guī)模。 2.2.軟件的性能價格比軟件的性能價格比 進行系統(tǒng)調研與比較，選擇滿足要求、運行進行系統(tǒng)調研與比較，選擇滿足要求、運行穩(wěn)定可靠、容錯性好、人機界面友好、具有良好穩(wěn)定可靠、容錯性好、人機界面友好、具有良好性能價格比的產品。性能價格比的產品。 2.3.2 軟件的選用原則 3. 3. 良好的用戶界面良好的用戶界面 目前大多數模具目前大多數模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)為交互式系統(tǒng)，系統(tǒng)為交互式系統(tǒng)， 良好的用戶界面可以方便用戶完成輸入數據良好的用戶界面可以

26、方便用戶完成輸入數據參參 數、選擇功能、編輯圖形等操作。數、選擇功能、編輯圖形等操作。 4. 4. 軟件的開放性與二次開發(fā)性軟件的開放性與二次開發(fā)性 了解所選軟件是否具備二次開發(fā)可能性、開了解所選軟件是否具備二次開發(fā)可能性、開放性程放性程 度。度。 所提供的二次開發(fā)工具、二次開發(fā)所需環(huán)境所提供的二次開發(fā)工具、二次開發(fā)所需環(huán)境和編程和編程 言語。言語。 2.3.2 軟件的選用原則 5. 5.軟、硬件匹配軟、硬件匹配 不同的軟件往往要求不同的硬件環(huán)境支持。不同的軟件往往要求不同的硬件環(huán)境支持。如軟、硬如軟、硬 件都需配置應先選軟件，它決定著系統(tǒng)功能。件都需配置應先選軟件，它決定著系統(tǒng)功能。如已有如

27、已有 硬件只配軟件，則要考慮硬件的能力，配備硬件只配軟件，則要考慮硬件的能力，配備相應檔次相應檔次 的軟件。的軟件。 大多數軟件分工作站版和微機版。大多數軟件分工作站版和微機版。 有的是跨平臺的，如有的是跨平臺的，如AutoCADAutoCAD、I-DEASI-DEAS、PRO-PRO-E E、 UG-IIUG-II等分別有工作站版和微機版。等分別有工作站版和微機版。 準繩準繩 版本版本 2.3.2 軟件的選用原則 6.數據管理能力 產品數據管理(Product Data Management，PDM)是以 軟件為基礎，對產品在CAD/CAM過程中產生的大量數據 文件和電子文檔進行控制和管理，它將產品數據分為 圖形文件、文本文件、數據文件、表格文件、多媒體 文件等類型進行管理。 2.