《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造》課件第2章

第2章CAD/CAM軟件2.1概述2.2CAD/CAM工程數(shù)據(jù)庫2.3常用的CAD/CAM軟件

2.1概述

2.1.1CAD/CAM軟件的功能與基本要求

1.?CAD/CAM軟件的功能

雖然不同的CAD/CAM系統(tǒng)有不同的功能要求，但就機(jī)械產(chǎn)品CAD/CAM系統(tǒng)來講，應(yīng)具有的基本功能如下：

(1)產(chǎn)品幾何造型功能；

(2)?2D與3D圖形處理功能；(3)?3D運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析與仿真功能；

(4)有限元分析功能；

(5)優(yōu)化設(shè)計(jì)功能；

(6)工程繪圖功能；

(7)數(shù)據(jù)管理功能；

(8)?CAPP功能；

(9)?CAM功能。2.?CAD/CAM軟件的基本要求

CAD/CAM軟件的基本要求如下：

(1)軟件應(yīng)正確、完整，能實(shí)現(xiàn)既定功能；

(2)軟件應(yīng)該可靠，能適應(yīng)惡劣操作環(huán)境；

(3)軟件應(yīng)簡(jiǎn)明易讀，程序?qū)哟畏置?，接口?guī)范簡(jiǎn)單；

(4)軟件應(yīng)該易維護(hù)，易實(shí)現(xiàn)修訂及適應(yīng)完善性維護(hù)；

(5)軟件應(yīng)該運(yùn)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法和模塊化結(jié)構(gòu)；

(6)軟件文檔要齊全，格式應(yīng)規(guī)范。2.1.2CAD/CAM軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

圖2-1給出了CAD/CAM系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)，具體可分為下面幾個(gè)部分：

(1)系統(tǒng)軟件。

(2)支撐軟件。

(3)應(yīng)用軟件。圖2-1CAD/CAM軟件的體系結(jié)構(gòu)2.1.3CAD/CAM軟件集成方法

CAD軟件與CAM軟件集成在一起，才能發(fā)揮它們應(yīng)有的功能，并為后續(xù)的計(jì)算機(jī)集成制造(CIMS)做鋪墊。CAD/CAM軟件的集成常可通過下面幾種途徑進(jìn)行：

(1)通過專用數(shù)據(jù)格式文件交換產(chǎn)品信息的集成方式，見圖2-2。圖2-2由專用數(shù)據(jù)格式文件集成的CAD/CAM軟件

(2)通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的文件交換產(chǎn)品信息的集成方式，見圖2-3。圖2-3通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式文件集成的CAD/CAM軟件

(3)通過在中性文件基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的集成方式，見圖2-4。圖2-4由中性文件連接集成的CAD/CAM軟件

(4)通過以工程數(shù)據(jù)庫(EDB)為核心的系統(tǒng)集成方式，見圖2-5。圖2-5通過工程數(shù)據(jù)庫集成的CAD/CAM軟件2.1.4CAD/CAM數(shù)據(jù)接口

目前，在微機(jī)和工作站上用于數(shù)據(jù)交換的圖形文件標(biāo)準(zhǔn)主要有：AutoCAD系統(tǒng)的DXF(DataExchangeFile)文件、美國標(biāo)準(zhǔn)IGES(InitialGraphicsExchangeSpecification，即初始圖形交換規(guī)范)及國際標(biāo)準(zhǔn)STEP(Standardfor

theExchangeofProductmodeldata)。其他一些較為重要的標(biāo)準(zhǔn)還有：在ESPRIT(歐洲信息技術(shù)研究與開發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃)資助下的CAD-I標(biāo)準(zhǔn)(僅限于有限元和外形數(shù)據(jù)信息)、?德國的VDA-FS標(biāo)準(zhǔn)(主要用于汽車工業(yè))、法國的SET標(biāo)準(zhǔn)(主要用于航空航天工業(yè))等等。

2.2CAD/CAM工程數(shù)據(jù)庫

2.2.1工程數(shù)據(jù)庫的概念

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用范圍正在從統(tǒng)計(jì)、管理等領(lǐng)域迅速擴(kuò)大到實(shí)際工程中。工程對(duì)象多種多樣，不同的應(yīng)用彼此間差異很大，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫已不足以滿足工程對(duì)象的要求。多年來人們?cè)诠こ虘?yīng)用研究中發(fā)現(xiàn)了許多問題，提出了許多解決方案，逐漸形成了一門新的學(xué)科領(lǐng)域—工程數(shù)據(jù)庫。2.2.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，已從單純的事務(wù)管理方面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造以及過程控制等方面發(fā)展。為了適應(yīng)新領(lǐng)域的需要，發(fā)展了一些新的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，如面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)、知識(shí)庫技術(shù)和工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)。2.2.3工程數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)

工程數(shù)據(jù)庫的分層結(jié)構(gòu)示意圖見圖2-6。圖2-6工程數(shù)據(jù)庫的分層結(jié)構(gòu)示意圖工程數(shù)據(jù)庫具有以下特點(diǎn)：

(1)工程數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)十分豐富，其相互關(guān)聯(lián)也十分復(fù)雜。

(2)工程數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不但要經(jīng)常修改，其模式也可能經(jīng)常修改，常常是用戶而不是數(shù)據(jù)庫管理員來修改模式，而且常常是動(dòng)態(tài)修改。

(3)一個(gè)工程設(shè)計(jì)通常要持續(xù)很長時(shí)間，這期間不一致的數(shù)據(jù)也要存于數(shù)據(jù)庫中。

(4)一個(gè)設(shè)計(jì)存在著多個(gè)版本，不同的版本既有區(qū)別又有聯(lián)系。

(5)工程數(shù)據(jù)庫不但要存儲(chǔ)普通數(shù)據(jù)，還要存儲(chǔ)圖形、約束甚至程序。

(6)同一幾何形體具有多種表示方法，不同的方法有不同的用途。集成化CAD/CAM系統(tǒng)中的工程數(shù)據(jù)庫應(yīng)具有下列特點(diǎn)和功能要求：

(1)動(dòng)態(tài)處理模式變化的功能。

(2)能描述和處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。

(3)支持工程設(shè)計(jì)事務(wù)。

(4)設(shè)計(jì)信息流的一致性和完整性控制。

(5)版本控制管理。

(6)支持分布環(huán)境。

(7)權(quán)限控制。

(8)用戶管理。綜合上述特征，一個(gè)工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的參考模型應(yīng)該具有圖2-7所示的結(jié)構(gòu)。圖2-7工程數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)工程數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的比較見表2-1。

2.3常用的CAD/CAM軟件

2.3.1國外主要CAD/CAM軟件簡(jiǎn)介

1.?AutoCAD、MDT及Inventor

AutoCAD系統(tǒng)是美國Autodesk公司為微機(jī)開發(fā)的一個(gè)交互式繪圖軟件，它基本上是一個(gè)二維工程繪圖軟件，具有較強(qiáng)的繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注以及方便用戶的二次開發(fā)功能，也具有部分的三維作圖造型功能。它是目前世界上應(yīng)用最廣的CAD軟件。

2.?Pro/E

Pro/E系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司(ParametricTechnologyCorporation，簡(jiǎn)稱PTC)的產(chǎn)品，它在1988年剛一面世，就以其先進(jìn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于特征設(shè)計(jì)的實(shí)體造型而深受用戶的歡迎，隨后各大CAD/CAM公司也紛紛推出了基于約束的參數(shù)化造型模塊。

3.?Unigraphics(UG)

UG是起源于美國麥道(MD)公司的產(chǎn)品，1991年11月并入美國通用汽車公司EDS分部。如今EDS是全世界最大的信息技術(shù)(IT)服務(wù)公司，UG由其獨(dú)立子公司UnigraphicsSolutions開發(fā)。UG是一個(gè)集CAD、CAE和CAM于一體的機(jī)械工程輔助系統(tǒng)，適用于航空航天器、汽車、通用機(jī)械以及模具等的設(shè)計(jì)、分析及制造工程。

4.?SolidWorks

SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)，是由美國SolidWorks公司于1995年11月研制開發(fā)的，其價(jià)格僅為工作站CAD系統(tǒng)的1/4。該軟件采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，可動(dòng)態(tài)模擬裝配過程。2.3.2國內(nèi)開發(fā)的CAD/CAM軟件簡(jiǎn)介

1.?PICAD

PICAD是適合機(jī)械行業(yè)及其他工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)的二維工程繪圖軟件，是最適合中國工程師的CAD繪圖工具之一。PICAD(ParametricandIntegratedComputerAdiedDesign)意為參數(shù)化、集成化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。參數(shù)化設(shè)計(jì)是PICAD系統(tǒng)的最大特色，通過參數(shù)化設(shè)計(jì)，用戶可以方便地修改設(shè)計(jì)方案，建立參數(shù)化的圖形符號(hào)庫，進(jìn)行產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)。

2.?CAXA

北京數(shù)碼大方科技有限公司(即CAXA)是中國領(lǐng)先的CAD和PLM供應(yīng)商，是我國制造業(yè)信息化的優(yōu)秀代表和知名品牌，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列化CAD、CAPP、CAM、DNC、EDM、PDM、MES、MPM等PLM軟件產(chǎn)品和解決方案，覆蓋了制造業(yè)信息化設(shè)計(jì)、工藝、制造和管理四大領(lǐng)域，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于裝備制造、電子電器、汽車、國防軍工、航空航天、工程建設(shè)、教育等行業(yè)。

3.開目CAD

開目CAD是華中科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院開發(fā)的具有