CADCAM系統(tǒng)綜述論文03

CAD/CAM第一、二章綜述CAD/CAM技術(shù)概述工程軟件，顧名思義指適用于工程領(lǐng)域，幫助工程設(shè)計技術(shù)人員解決實際工程設(shè)計、分析問題的軟件。大規(guī)模工程問題的設(shè)計與分析軟件現(xiàn)在已經(jīng)成為衡量一個國家技術(shù)水平的標志之一。中國制造業(yè)在普及二維CAD技術(shù)后，迫切需要掌握三維CAD/CAM集成技術(shù)的優(yōu)秀人才。三維CAD/CAE/CAM作為制造業(yè)信息化的核心技術(shù)，對于提高產(chǎn)品設(shè)計、分析、制造的質(zhì)量與效率具有關(guān)鍵作用。不止在機械行業(yè)，在土木、交通工程設(shè)計軟件和民用產(chǎn)品設(shè)計軟件、廣告設(shè)計軟件中，數(shù)值分析技術(shù)和數(shù)字化圖形技術(shù)發(fā)揮著舉足輕重的作用。CAD/CAM技術(shù)以計算機、外圍設(shè)備及其系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，綜合計算機科學與工程、計算機幾何、機械設(shè)計、機械加工工藝、人機工程、控制理論、電子技術(shù)等學科知識，以工程應用為對象，實現(xiàn)包括二維繪圖設(shè)計、三維幾何造型設(shè)計、工程計算分析與優(yōu)化設(shè)計、數(shù)控加工編程、仿真模擬、信息存儲與管理等相關(guān)功能。 目前在CAD/CAM技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)和設(shè)計的工程軟件在校園學習和企業(yè)工程應用中發(fā)揮了重要作用，開始使工程設(shè)計人員從繁瑣和效率地下的手繪工程圖紙的模式下解放出來，從來縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，時間和經(jīng)濟效益都得到了很明顯的提高。CAD/CAM技術(shù)的基本概念CAD技術(shù)計算機輔助設(shè)計設(shè)計技術(shù)是使用計算機作為工具，對產(chǎn)品進行包括方案構(gòu)思、總體設(shè)計、工程分析、圖形編輯和技術(shù)文檔整理等設(shè)計活動的技術(shù)。CAD技術(shù)將人的思維、邏輯推理、學習及直觀判斷的能力和計算機運算速度快、精確度高、信息存儲量大，不易出錯的特點，通過”人機對話”的方式連接起來，取長補短，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，以獲得最優(yōu)化的設(shè)計。CAE技術(shù)計算機輔助工程技術(shù)是以計算力學為基礎(chǔ)、計算機仿真為手段的工程分析技術(shù)。CAE的主要任務是對工程、產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)未來的工作狀態(tài)進行仿真分析，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題和缺陷。CAPP技術(shù)計算機輔助工藝過程設(shè)計，運用計算機軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計算機進行數(shù)值分析、邏輯判斷和推理來制定零件機械加工工藝過程。特點：應用CAPP能夠迅速編制出完整詳細、優(yōu)化的工藝方案和各種工藝文件，可極大提高工藝人員工作效率、縮短工藝準備周期，加快產(chǎn)品投放市場進程。CAM技術(shù)計算機輔助制造是借助計算機進行產(chǎn)品制造活動的簡稱，有廣義和俠義之分。5．CAD/CAM集成技術(shù)自20世紀60年代開始，CAD和CAM各自獨立的發(fā)展，研發(fā)了眾多性能優(yōu)良的相互獨立的商品化CAD、CAPP、CAM系統(tǒng)，在各自領(lǐng)域都起到了重要作用。然而，這些各自獨立的系統(tǒng)相互割裂，不能實現(xiàn)系統(tǒng)之間信息的自動傳遞和轉(zhuǎn)換，信息資源不能共享，嚴重制約了各自的發(fā)展。所以，CAD技術(shù)的融合是發(fā)展的必然趨勢。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢隨著CAD/CAM技術(shù)的不斷研究、開發(fā)與廣泛應用，對CAD/CAM技術(shù)要求也越來越高，進一步推動了CAD/CAM系統(tǒng)日新月異的發(fā)展，其發(fā)展趨勢概況如下：集成化方向發(fā)展。(CIMS)向智能化方向發(fā)展向網(wǎng)絡化方向發(fā)展面向并行工程的發(fā)展面向先進制造技術(shù)的CAD技術(shù)的發(fā)展面向虛擬設(shè)計技術(shù)的發(fā)展我國CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展我國20世紀70年代開始對CAD/CAM進行研究，80年代，我國進行了大規(guī)模的CAD/CAM技術(shù)研究與開發(fā)，國家對CAD/CAM技術(shù)十分重視。1986年，我國制定了國家高技術(shù)發(fā)展計劃，將CIMS作為自動化研究主題之一，并于1987年成立了自動化專家委員會和CIMS主題專家組，建立了國家CIMS工程研究中心和七個單元技術(shù)實驗室，結(jié)合我國國情，專家組將CIMS的集成分成信息集成、過程集成和企業(yè)集成三個階段，取得了比較顯著的成效。1991年成立了全國CAD應用工程協(xié)調(diào)指導小組，制訂了《CAD應用工程發(fā)展規(guī)劃綱要》，指定與評審了CAD通用技術(shù)規(guī)范。在“九五”和“十五”期間，也出臺和制定了一系列的措施。我國CAD/CAM技術(shù)的研究與發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：引進、跟蹤、研發(fā)階段，自主開發(fā)和快速成長階段，產(chǎn)業(yè)化、系統(tǒng)化發(fā)展階段。我國自主研發(fā)的CAD/CAM軟件：（1）高華CAD高華CAD系列產(chǎn)品包括計算機輔助繪圖支撐系統(tǒng)GHDrafting、機械設(shè)計及繪圖系統(tǒng)GHMDS、工藝設(shè)計系統(tǒng)GHCAPP、三維幾何造型系統(tǒng)GHGEMS、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)GHPDMS及自動數(shù)控編程系統(tǒng)GHCAM。其中GHMDS是基于參數(shù)化設(shè)計的CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)，它具有全程導航、圖形繪制、明細表的處理、全約束參數(shù)化設(shè)計、參數(shù)化圖素拼裝、尺寸標注、標準件庫、圖像編輯等功能模塊。GHGEMS5.0曾獲第二屆全國自主版權(quán)CAD支撐軟件評測第一名。（2）CAXA電子圖板和CAXA-ME制造工程師

CAXA電子圖板和CAXA-ME制造工程師軟件的開發(fā)與銷售單位是北京北航海爾軟件有限公司（原北京航空航天大學華正軟件研究所）。CAXA電子圖板是一套高效、方便、智能化的通用中文設(shè)計繪圖軟件，可幫助設(shè)計人員進行零件圖、裝配圖、工藝圖表、平面包裝的設(shè)計，適合所有需要二維繪圖的場合，使設(shè)計人員可以把精力集中在設(shè)計構(gòu)思上，徹底甩掉圖板，滿足現(xiàn)代企業(yè)快速設(shè)計、繪圖、信息電子化的要求。CAXA-ME是面向機械制造業(yè)的自主開發(fā)的、中文界面、三維復雜形面CAD/CAM軟件。CAXA制造工程師1.0版于1996年推出，CAXA-ME2.0版于1998年3月發(fā)布，CAXA-ME2000版業(yè)已發(fā)布。(3)GS-CAD98S-CAD98是浙江大天電子信息工程有限公司開發(fā)的基于特征的參數(shù)化造型系統(tǒng)。該公司是國家科委高技術(shù)研究發(fā)展中心、浙江大學和中國航天總公司CAD/CAM中心在杭州聯(lián)合創(chuàng)建的高新技術(shù)研究、開發(fā)和應用企業(yè)。大天公司集軟件開發(fā)、工程應用、信息系統(tǒng)集成和計算機類產(chǎn)品銷售為一體，是從事CAD/CAPP/CAM工程數(shù)據(jù)庫和MIS/OA的開發(fā)、應用、銷售和服務的專業(yè)化高技術(shù)公司。GS-CAD98是一個具有完全自主版權(quán)、基于微機、中文Windows95/NT平臺的三維CAD系統(tǒng)。該軟件是在國家“七五”重大攻關(guān)及863/CIMS主題目標產(chǎn)品開發(fā)成果的基礎(chǔ)上，參照SolidWorks的用戶界面風格及主要功能開發(fā)完成的。它實現(xiàn)了三維零件設(shè)計與裝配設(shè)計，工程圖生成的全程關(guān)聯(lián)，在任一模塊中所做的變更，在其他模塊中都能自動地做出相應變更。(4)金銀花系統(tǒng)該軟件主要應用于機械產(chǎn)品設(shè)計和制造中，它可以實現(xiàn)設(shè)計/制造一體化和自動化。該軟件起點高，以制造業(yè)最高國際標準ISO-10303（STEP）為系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。該軟件采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，使用先進的實體建模、參數(shù)化特征造型、二維和三維一體化、SDAI標準數(shù)據(jù)存取接口的技術(shù)；具備機械產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃設(shè)計和數(shù)控加工程序自動生成等功能;同時還具有多種標準數(shù)據(jù)接口，如STEP、DXF等；支持產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）。五．CAD/CAM系統(tǒng)的組成和基本類型1.一般來說，CAD/CAM系統(tǒng)由硬件和軟件組成，由于使用要求不同，其硬件和軟件配置也有所不懂，但基本組成模塊大同小異。系統(tǒng)軟件應用軟件外圍設(shè)備計算機軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應用軟件外圍設(shè)備計算機軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)CAD/CAM系統(tǒng)CAD/CAM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2.CAD/CAM系統(tǒng)的基本類型(1)大型機CAD/CAM系統(tǒng)特點：1.一個主機，多個終端共享一個CPU2.共享資源，集中管理 3.主機故障，所用用戶終斷4.用戶增加，系統(tǒng)響應變慢2.小型機和微型機CAD/CAM系統(tǒng)微機系統(tǒng)：特點：1.PC機成本低2.性能價格比高3.網(wǎng)絡功能強大3.工程工作站系統(tǒng)：特點：1.32位以上的微處理器2.支持高分辨率彩色圖形顯示器3.支持高技術(shù)指標的外圍設(shè)備及網(wǎng)絡環(huán)境六．CAD/CAM系統(tǒng)的硬件1.CAD/CAM系統(tǒng)的硬件組成圖形輸入設(shè)備掃描儀磁盤磁帶數(shù)控設(shè)備電視攝像機圖形顯示器文字顯示終端打印機繪圖儀計算機或工作站圖形輸入設(shè)備掃描儀磁盤磁帶數(shù)控設(shè)備電視攝像機圖形顯示器文字顯示終端打印機繪圖儀計算機或工作站CAD/CAM系統(tǒng)的硬件組成2.CAD/CAM硬件系統(tǒng)的選擇原則選擇CAD/CAM系統(tǒng)硬件時，首先要滿足所服務的對象，即充分考慮產(chǎn)品的設(shè)計和制造的作業(yè)性質(zhì)和技術(shù)水平及工作量；其次，又要適應CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展水平。因此，在選擇CAD/CAM硬件系統(tǒng)時要特別注意其工作能力、經(jīng)濟性、工作可靠性、使用及維護的方便性、標準化程度及可擴充性、工作環(huán)境要求、配套或可選的軟件等。七．CAD/CAM系統(tǒng)的軟件CAD/CAM系統(tǒng)的功能強弱和性能的好壞，不僅取決于系統(tǒng)的硬件配置，而且還取決于系統(tǒng)的軟件配置。在建立CAD/CAM系統(tǒng)時必須十分重視軟件的選擇和投資強度，否則會限制硬件性能的發(fā)揮。由于CAD/CAM系統(tǒng)要處理的對象和規(guī)模不同，相應配置的軟件也有較大差異。從CAD/CAM系統(tǒng)任務和計算正常運行的角度出發(fā)，一般CAD/CAM系統(tǒng)需要的軟件由系統(tǒng)軟件和應用軟件組成。系統(tǒng)軟件CAD/CAM的系統(tǒng)軟件與一般計算機系統(tǒng)軟件大致相同，它是與計算機硬件直接聯(lián)系且供用戶公用的軟件，起到擴充計算機功能和合理調(diào)度計算機硬件資源的作用，是應用軟件的開發(fā)和運行環(huán)境。系統(tǒng)軟件一般由操作系統(tǒng)（OS）和OS為基礎(chǔ)的一些公用程序組成。2.CAD/CAM的應用支撐軟件（1）幾何造型軟件（2）有限元分析軟件（3）仿真軟件3.系統(tǒng)中軟件的選用原則（1）系統(tǒng)功能與能力配置：按功能確定軟件模塊（2）軟件的性能價格比·滿足要求·運行穩(wěn)定可靠·容錯性好·人機界面友好·價格相對合理的軟件（3）與硬件匹配原則：先選軟件，再選硬件版本：工作站版和微機版（4）二次開發(fā)環(huán)境·軟件自身有語言能力及開發(fā)能力·與高級語言（C、VC++）的接口八．CAD/CAM總體的設(shè)計原則（1）實用化原則（2）適度先進性原則（3）系統(tǒng)性原則（4）整體設(shè)計與分步實施原則參考文獻(1)機械CAD/CAE明興祖，姚建民化學工業(yè)出版社(2)機械CAD/CAM基礎(chǔ)何雪明