第Y一章_模具CADCAM簡介

1、第一章第一章1.1 1.1 CAD/CAMCAD/CAM的基本概念的基本概念 1.2 1.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 1.3 1.3 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 1.4 1.4 目前流行的目前流行的CAD/CAMCAD/CAM軟件簡介軟件簡介 1.5 1.5 模具模具CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 1.1 1.1 CAD/CAMCAD/CAM的基本概念的基本概念1.1.1 1.1.1 基本概念基本概念 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design，簡稱CAD)，是指在設(shè)計(jì)活動(dòng)中，利用計(jì)算機(jī)作為工

2、具，幫助工程技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)的一切適用技術(shù)的總和。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是人和計(jì)算機(jī)相結(jié)合、各盡所長的新型設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過程中，人可以進(jìn)行創(chuàng)造性的思維活動(dòng)，完成設(shè)計(jì)方案構(gòu)思、工作原理擬定等，并將設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法經(jīng)過綜合、分析，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)學(xué)模型和解析這些模型的程序。 在程序運(yùn)行過程中，人可以評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)結(jié)果，控制設(shè)計(jì)過程；計(jì)算機(jī)則可以發(fā)揮其分析計(jì)算和存儲(chǔ)信息的能力，完成信息管理、繪圖、模擬、優(yōu)化和其他數(shù)值分析任務(wù)。一個(gè)好的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)既能充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性作用，又能充分利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算能力，找到人和計(jì)算機(jī)最佳結(jié)合點(diǎn)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容很多，如概念設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分

3、析、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)繪圖等。 計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing,簡稱CAM）是一項(xiàng)利用計(jì)算機(jī)幫助人們完成有關(guān)產(chǎn)品制造工作的技術(shù)。它包括狹義的和廣義兩個(gè)概念。CAM的狹義概念是指從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)。包括CAPP、NC編程、工時(shí)定額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì)劃的制訂等。CAM的狹義概念甚至更進(jìn)一步縮小為NC編程的同義詞。CAM的廣義概念除了包括上述CAM狹義定義所包含的所有內(nèi)容外，還包括制造活動(dòng)中與物流有關(guān)的所有過程，即加工、裝配、檢驗(yàn)、存儲(chǔ)、輸送的監(jiān)視、控制和管理。 CAM的功能按計(jì)算機(jī)與制造系統(tǒng)是否有硬件接口聯(lián)系，CAM

4、可以分為直接應(yīng)用和間接應(yīng)用兩大類。CAM的直接應(yīng)用是指計(jì)算機(jī)通過接口直接與制造系統(tǒng)連接，用以監(jiān)視、控制、協(xié)調(diào)制造過程。主要包括：物流運(yùn)行控制、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制。CAM的間接應(yīng)用是指計(jì)算機(jī)不直接與制造系統(tǒng)連接，離線工作，用計(jì)算機(jī)支持車間的制造活動(dòng)，提供制造過程和生產(chǎn)作業(yè)所需的數(shù)據(jù)和信息，使生產(chǎn)資源的管理更有效。主要包括：計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（CAPP）、計(jì)算機(jī)輔助NC程序編制、計(jì)算機(jī)輔助工裝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助作業(yè)計(jì)劃編制。 1.1.2 1.1.2 內(nèi)容概述內(nèi)容概述 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是設(shè)計(jì)人員和組織產(chǎn)品制造的工藝技術(shù)人員在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助之下，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和

5、制造程序進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的一項(xiàng)新技術(shù)，是傳統(tǒng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合。設(shè)計(jì)人員通過人機(jī)交互操作方式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)思和論證，產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)，有關(guān)零件的強(qiáng)度、剛度、熱、電、磁的分析計(jì)算和零件加工信息（工程圖紙或數(shù)控加工信息等）的輸出，以及技術(shù)文檔和有關(guān)技術(shù)報(bào)告的編制。而工藝設(shè)計(jì)人員則可以根據(jù)CAD過程提供的信息和CAM系統(tǒng)的功能，進(jìn)行零部件加工工藝路線的控制和加工狀況的預(yù)顯，以及生成控制零件加工過程的信息。 CAD基本功能基本功能幾何造型工程分析仿真模擬圖形處理1) 在產(chǎn)品概念的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行在產(chǎn)品概念的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何造型幾何造型；CAD技術(shù)的基本作業(yè)過程技術(shù)的基本作業(yè)

6、過程2) 提取模型相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取模型相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析和計(jì)算工程分析和計(jì)算（有限元分析、仿真模擬）；（有限元分析、仿真模擬）；3) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改修改；4) 滿意后，編輯全部設(shè)計(jì)文檔；滿意后，編輯全部設(shè)計(jì)文檔；5) 輸出工程圖輸出工程圖。 CAD技術(shù)也是一項(xiàng)產(chǎn)品建模的技術(shù)，它是將產(chǎn)品的技術(shù)也是一項(xiàng)產(chǎn)品建模的技術(shù)，它是將產(chǎn)品的物理模型轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)內(nèi)部物理模型轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)模型，以供后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)所共享，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品生命周期的全過程。，以供后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)所共享，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品生命周期的全過程。CAMCAM含義：含義： CAM- Comp

7、uter Aided CAM- Computer Aided ManufacturingManufacturing廣義廣義CAMCAM：利用計(jì)算機(jī)完成從毛坯到產(chǎn)利用計(jì)算機(jī)完成從毛坯到產(chǎn)品制造過程中的直接和間接的各種生品制造過程中的直接和間接的各種生產(chǎn)活動(dòng)，包括工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)產(chǎn)活動(dòng)，包括工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、物流控制、質(zhì)量保證等。劃、物流控制、質(zhì)量保證等。狹義狹義CAMCAM：數(shù)控加工程序編制數(shù)控加工程序編制。CAPP含義：含義： CAPPComputer Aided Process CAPPComputer Aided Process PlanningPlanning 是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)

8、果是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)果, ,進(jìn)行產(chǎn)品的進(jìn)行產(chǎn)品的加工工加工工藝過程的設(shè)計(jì)藝過程的設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)準(zhǔn)備工，是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。作。毛坯設(shè)計(jì)工藝路線工序設(shè)計(jì)工時(shí)定額工裝設(shè)計(jì)余量分配切削用量工時(shí)定額機(jī)床刀具選用工序圖繪制CAPP功能功能CAPP組成組成 人機(jī)交互模塊零件信息描述獲取工藝工序決策工藝文件生成與管理零件對(duì)象零件信息庫數(shù)據(jù)庫知識(shí)庫工藝文件庫CAD/CAM集成技術(shù)：集成技術(shù)： 利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)交換和利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)交換和接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)3C3C各模塊之間各模塊之間信息自動(dòng)傳遞、信息自動(dòng)傳遞、轉(zhuǎn)換和共享的相關(guān)技術(shù)。轉(zhuǎn)換和共享的相關(guān)技術(shù)。CADC

9、APPCAM工程圖樣工藝文檔NC代碼非非集成集成3C3C系統(tǒng)輸入輸出信息流系統(tǒng)輸入輸出信息流CADCAPPCAM概念設(shè)計(jì)幾何造型工程分析圖形處理毛坯設(shè)計(jì)工藝準(zhǔn)備工序設(shè)計(jì)工時(shí)定額工藝準(zhǔn)備作業(yè)計(jì)劃物流控制質(zhì)量保證CAD/CAPP/CAM集成信息流集成信息流 CAD/CAM CAD/CAM集成技術(shù)集成技術(shù)CAD/CAM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) CAD/CAM系統(tǒng)是設(shè)計(jì)、制造過程中的信息處理系統(tǒng)，它克服了傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)的缺陷，充分利用計(jì)算機(jī)高速、準(zhǔn)確、高效的計(jì)算功能；圖形處理、文字處理功能以及對(duì)大量的、各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳遞、加工功能；但要指出，CAD/CAM技術(shù)不能代替人們的設(shè)計(jì)和制造行為，而只是實(shí)現(xiàn)這

10、些行為的先進(jìn)手段和工具，而人們的設(shè)計(jì)和制造行為，則由專業(yè)技術(shù)人員的創(chuàng)造能力和工作經(jīng)驗(yàn)，以及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法等提供的科學(xué)思維方法和實(shí)施辦法來確定。在運(yùn)行過程中，結(jié)合人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)及創(chuàng)造性，形成一個(gè)人機(jī)交互、各盡所長、緊密配合的系統(tǒng)，以提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。 1.3 1.3 模具模具CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用1 1. .3 3.1 CAD/CAM.1 CAD/CAM技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用狀況技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用狀況 隨著制造業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品對(duì)模具的要求愈來愈高。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法已不能適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需求。因此，國外先進(jìn)工業(yè)國家對(duì)模具CAD/CAM進(jìn)行了大量的研發(fā)，建立了相關(guān)的模

11、具CAD/CAM系統(tǒng)，并利用其進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造。 模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展很快，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。在冷沖模、鍛模、擠壓模、注塑模等方面都有比較成功的CAD/CAM系統(tǒng)。采用CAD/CAM技術(shù)是模具生產(chǎn)的革命，是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)。 我國模具CAD/CAM的研發(fā)開始于20世紀(jì)70年代末，當(dāng)時(shí)僅有少數(shù)大型企業(yè)和科研單位及部分高校參加，進(jìn)展速度緩慢。近幾年來，隨著國內(nèi)外市場(chǎng)激烈競爭形勢(shì)的不斷加劇，促使我國科技人員采用新技術(shù)的積極性不斷高漲，CAD/CAM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)逐漸被更多的人們所接收。CAD/CAM技術(shù)有了較快的發(fā)展，主要表現(xiàn)最以下幾個(gè)方面： （1）少數(shù)大型企業(yè)已經(jīng)建立起較完整的CAD/C

12、AM系統(tǒng)并獲得較好的效益 少數(shù)大型企業(yè)在某些專業(yè)領(lǐng)域大膽應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)后，真正提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)周期，取得了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。這些企業(yè)認(rèn)識(shí)到了CAD/CAM技術(shù)是提高生產(chǎn)效益必不可少的條件之一。 （2）中小企業(yè)開始使用CAD/CAM技術(shù)進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，國家各工業(yè)部門都十分重視推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，制定了發(fā)展計(jì)劃，并對(duì)所屬企業(yè)提出了具體要求。另外，少數(shù)大型企業(yè)采用CAD/CAM技術(shù)后產(chǎn)生的明顯的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)中小企業(yè)的影響十分巨大。它們首先應(yīng)用微機(jī)和相應(yīng)的微機(jī)CAD軟件組成CAD系統(tǒng)，進(jìn)行機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工程圖紙的繪制，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比提高了效率。同時(shí)，應(yīng)用范圍也

13、不斷擴(kuò)大，而且逐步深化。有的企業(yè)在原有的基礎(chǔ)上還計(jì)劃引進(jìn)工程工作站和數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)CAD和數(shù)控加工相組合。 （3）我國已自行開發(fā)了大量實(shí)用的CAD/CAM軟件 從20世紀(jì)70年代中后期起，國內(nèi)一些高等院校和科學(xué)院的研究所以及一些大型企業(yè)在CAD/CAM技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行了大量的研究工作，自行開發(fā)了一些實(shí)用的CAD/CAM軟件。由于這些軟件價(jià)格比較便宜，維護(hù)和培訓(xùn)較方便，因此便于推廣應(yīng)用。（4）國內(nèi)計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠商已能為CAD/CAM提供微機(jī)和工程工作站。 現(xiàn)在國內(nèi)市場(chǎng)上提供的微機(jī)價(jià)格比較便宜，性能也基本能夠滿足需要，不僅可以滿足繪制二維工程圖紙的要求，而且還可以做三維幾何造型和復(fù)雜運(yùn)算的工作。工程工

14、作站的價(jià)格也很便宜，而性能比微機(jī)好得多。這為推廣應(yīng)用CAD/CA M技術(shù)提供了一個(gè)良好的條件。 （5）引進(jìn)國外成套的CAD/CAM設(shè)備 在改革開放和發(fā)展市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的條件下，一些經(jīng)濟(jì)效益好的企業(yè)從國外引進(jìn)一些成套的功能較強(qiáng)的CAD/CAM系統(tǒng)，這對(duì)提高我國CAD/CAM技術(shù)的水平是十分有用的。 我國在CAD/CAM技術(shù)的普及方面已經(jīng)取得了一定的成績，CAD/CAM軟件在我國制造行業(yè)設(shè)計(jì)中已得到廣泛應(yīng)用，但在實(shí)際工作中還存在一些問題，如標(biāo)準(zhǔn)化工作、網(wǎng)絡(luò)化、使用人員與維護(hù)人員對(duì)軟件功能認(rèn)識(shí)的差異、軟件的技術(shù)先進(jìn)性與實(shí)用性、持續(xù)性與發(fā)展性、兼容性等方面。因此要大力加強(qiáng)我國CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展并普及應(yīng)

15、用，同時(shí)應(yīng)根據(jù)各單位的實(shí)際需要盡快地培養(yǎng)一支掌握CAD/CAM技術(shù)的人才隊(duì)伍，而這些人員還應(yīng)該掌握本專業(yè)的理論和技術(shù)知識(shí)。1.3.2 1.3.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM的優(yōu)越性的優(yōu)越性 模具CAD/CAM特有的優(yōu)越性使其得以迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，無論在提高生產(chǎn)率、改善質(zhì)量方面，還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面，CAD/CAM技術(shù)的優(yōu)越性是傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)制造方法無法比擬的。 1.CAD/CAM可以提高模具的質(zhì)量；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)了各有關(guān)專業(yè)的綜合性的技術(shù)知識(shí)，為模具的設(shè)計(jì)和工藝提供了科學(xué)的依據(jù)。計(jì)算機(jī)與設(shè)計(jì)人員交互作用，有利于發(fā)揮人機(jī)各自的特長，使模具設(shè)計(jì)和制造工藝更加合理化。 2.

16、CAD/CAM可以縮短模具制作周期，提高生產(chǎn)率：設(shè)計(jì)計(jì)算和制圖的自動(dòng)化大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。CAD與CAM的一體化可顯著縮短從設(shè)計(jì)到制造的周期。由于模具質(zhì)量提高，可靠性增加，生產(chǎn)時(shí)間明顯減少，模具的交貨時(shí)間也大大縮短。 3.CAD/CAM可以較大幅度地降低成本，極大增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭能力。 4.充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的主觀能動(dòng)性。CAD/CAM技術(shù)將技術(shù)人員從繁雜的計(jì)算、繪圖和NC編程工作中解放出來，使其可從從事更多的創(chuàng)造性工作。 總之，模具CAD/CAM的優(yōu)越性不勝枚舉，CAD/CAM技術(shù)亦會(huì)取代傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)制造方法，從而在模具設(shè)計(jì)制造中居領(lǐng)導(dǎo)地位。 1.3.3 模具模具CAD/CAMCAD/C

17、AM的特點(diǎn)的特點(diǎn)(1) 模具CAD/CAM系統(tǒng)必須具備描述物體幾何形狀的能力 有些設(shè)計(jì)過程最初提出的要求是一些參數(shù)或性能指標(biāo)。但是，模具設(shè)計(jì)則不同，因?yàn)槟＞叩墓ぷ鞑糠质歉鶕?jù)產(chǎn)品零件的形狀設(shè)計(jì)，所以無論設(shè)計(jì)什么類型的模具，開始階段必須提供產(chǎn)品零件的幾何形狀。這就要求模具CAD系統(tǒng)具備描述物體幾何形狀的能力，即幾何造型的功能。否則就無法輸入關(guān)于產(chǎn)品零件的幾何信息。設(shè)計(jì)程序便無法運(yùn)行；另外，為了編制NC加工程序，計(jì)算刀具軌跡，也需要建立模具零件的幾何模型。因此，幾何造型是模具CAD/CAM中的一個(gè)重要問題。 (2)模具標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)模具CAD系統(tǒng)的必要條件 模具設(shè)計(jì)一般不具有唯一性。對(duì)于同一產(chǎn)品零件，

18、不同設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的模具不盡相同。為了便于實(shí)現(xiàn)模具CAD，減少數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，在建立模具CAD系統(tǒng)時(shí)首先要解決的問題便是標(biāo)準(zhǔn)化問題，包括設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的標(biāo)準(zhǔn)化，模具零件和模具結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。 (3)模具CAD系統(tǒng)應(yīng)具備良好的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的處理功能 人工設(shè)計(jì)模具所依據(jù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則大部分是以數(shù)表相線圖形式給出的，在編制設(shè)計(jì)程序時(shí)，必須對(duì)這些數(shù)表相線圖進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚韺⑵渥優(yōu)橛?jì)算機(jī)能夠處理的表達(dá)形式。程序化和公式化是處理數(shù)表或線圖形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的基本方法，對(duì)于某些定性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，計(jì)算機(jī)程序無法采用，需要深入研究，總結(jié)出便于使用的定量的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。有些經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則難以程序化或公式化。這時(shí)就需要通過人機(jī)交互方式發(fā)揮經(jīng)驗(yàn)的作用。 (

19、4)模具CAD系統(tǒng)應(yīng)具有豐富的數(shù)據(jù)文換接口 由于很多CAD/CAM系統(tǒng)具有一定的專用性，因而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是各不相同的，同時(shí)隨著CAD/CAM系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成（CIMS）勢(shì)在必行。因此系統(tǒng)應(yīng)提供豐富的數(shù)據(jù)接口，從而有效解決各部門數(shù)據(jù)信息傳遞的問題。(5)模具CAD系統(tǒng)應(yīng)具備良好的三維模型修復(fù)功能 三維模型修復(fù)功能是能夠較好地完成產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)，模具型腔設(shè)計(jì)的幾乎所有的細(xì)節(jié)。(6)模具CAD系統(tǒng)應(yīng)具備良好的面向制造的處理與分析的功能(7)生產(chǎn)過程 若生產(chǎn)過程需要，應(yīng)注意模具CAD系統(tǒng)是否具有功能強(qiáng)大的逆向工程子系統(tǒng)及藝術(shù)造型子系統(tǒng)，以滿足特殊行業(yè)的專門需要。 (8)模具CAD/CAM系

20、統(tǒng)應(yīng)具有充分的柔性 模具的結(jié)構(gòu)隨產(chǎn)品的不同而變化，模具型面的幾何形狀復(fù)雜。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，一般的設(shè)計(jì)方式基本上屬于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)質(zhì)量在很大程度上取決于設(shè)計(jì)者的技巧。模具的生產(chǎn)方式為單件的或小批量的，大量生產(chǎn)模具的情況極為少見。所有這些，要求模具CAD/CAM系統(tǒng)具有充分的柔性，即可以根據(jù)不同產(chǎn)品的特點(diǎn)和生產(chǎn)條件，靈活地作出抉擇，方便地修改設(shè)計(jì)，因此，在開發(fā)模具CAD/CAM系統(tǒng)時(shí)，不僅要考慮全面的功能，較高的效率，還應(yīng)提供充分的柔性。這是實(shí)用化的模具CAD/CAM系統(tǒng)所應(yīng)具備的基本條件之一。 1.4 1.4 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成1.4.1 1.4.1 模具模具

21、CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的基本構(gòu)成系統(tǒng)的基本構(gòu)成 一般來說，不同產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造一般都有其對(duì)應(yīng)的CAD/CAM系統(tǒng)，如設(shè)計(jì)制造印制板或集成電路應(yīng)使用電子產(chǎn)品CAD/CAM，而模具的設(shè)計(jì)和制造則應(yīng)用模具的CAD/CAM，因此相關(guān)CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)和專業(yè)軟件并不相同，而且硬件配置上也有差異。 但就系統(tǒng)的邏輯功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度來看還是基本相同的。不管是用于何種產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的CAD/CAM系統(tǒng)，從其邏輯功能角度來看， CAD/CAM系統(tǒng)基本上是由計(jì)算機(jī)和一些外部設(shè)備（I/O設(shè)備等）及相應(yīng)的軟件組成（其中包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件及應(yīng)用軟件），如圖7-1所示。但對(duì)于一個(gè)具體的CAD/CA

22、M系統(tǒng)來講， 其硬件、軟件相互的配置是需要進(jìn)行周密考慮的，同時(shí)對(duì)硬軟件的型號(hào)、性能以及廠家都需要進(jìn)行全方位的考慮。 圖7-1 CAD/CAM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 軟件核心人關(guān)鍵硬件基礎(chǔ)CAD/CAM系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 人：人：有著不可替代有著不可替代主導(dǎo)主導(dǎo)作用作用 硬件：硬件：是是基礎(chǔ)基礎(chǔ)，包括主機(jī)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)，包括主機(jī)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等備以及網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等 軟件：軟件：是是核心核心，決定系統(tǒng)性能的優(yōu)，決定系統(tǒng)性能的優(yōu) 劣，包劣，包括操作系統(tǒng)、支撐軟件、括操作系統(tǒng)、支撐軟件、 應(yīng)用軟件等；應(yīng)用軟件等；CAD/CAM系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)硬件組成存貯器計(jì)算機(jī)主機(jī)輸入裝置生產(chǎn)裝備輸出裝置計(jì)算

23、機(jī)網(wǎng)絡(luò)CAD/CAM系統(tǒng)硬件組成輸入裝置：輸入裝置： 鍵盤鼠標(biāo)鍵盤鼠標(biāo)：最：最典型常用典型常用的輸入裝置；的輸入裝置； 數(shù)字化儀數(shù)字化儀：通過電磁感應(yīng)原理進(jìn)行圖形坐標(biāo)點(diǎn)輸入；：通過電磁感應(yīng)原理進(jìn)行圖形坐標(biāo)點(diǎn)輸入； 圖形掃描儀圖形掃描儀：能快速完成圖形信息的輸入，生成位：能快速完成圖形信息的輸入，生成位圖圖 信息，經(jīng)矢量化處理將位圖轉(zhuǎn)換為矢量化圖形；信息，經(jīng)矢量化處理將位圖轉(zhuǎn)換為矢量化圖形； 數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)：將光學(xué)真實(shí)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；：將光學(xué)真實(shí)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像； 其他輸入裝置其他輸入裝置：如觸摸屏、聲響交互輸入等。：如觸摸屏、聲響交互輸入等。輸出裝置：輸出裝置： 圖形顯示器圖形顯示器：

24、最基本的輸出裝置，由圖形卡支持；：最基本的輸出裝置，由圖形卡支持； 打印機(jī)打印機(jī)：有針式、噴墨、激光打印機(jī)之分；：有針式、噴墨、激光打印機(jī)之分； 自動(dòng)繪圖儀自動(dòng)繪圖儀：有筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀，：有筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀， 有滾筒繪圖儀、平板繪圖儀之分。有滾筒繪圖儀、平板繪圖儀之分。存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器： 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)當(dāng)前所需的數(shù)據(jù)和程序，半導(dǎo)體：存儲(chǔ)當(dāng)前所需的數(shù)據(jù)和程序，半導(dǎo)體材材 料，訪問速度快，成本高，存儲(chǔ)量有限，存儲(chǔ)信料，訪問速度快，成本高，存儲(chǔ)量有限，存儲(chǔ)信息掉電丟失；息掉電丟失；ROM（只讀）、（只讀）、RAM（隨機(jī)）（隨機(jī)） 外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)：存儲(chǔ)CPU暫時(shí)不用的數(shù)據(jù)和

25、程序，暫時(shí)不用的數(shù)據(jù)和程序，存儲(chǔ)量大，能長期保存。有軟盤、硬盤、光盤、存儲(chǔ)量大，能長期保存。有軟盤、硬盤、光盤、USB之分。之分。 應(yīng) 件 用 軟 支 件 撐 軟系統(tǒng)軟件CAD/CAM系統(tǒng)的軟件組成按執(zhí)行任務(wù)和處理對(duì)象不同：按執(zhí)行任務(wù)和處理對(duì)象不同：1.4.3 CAD/CAM系統(tǒng)的軟件1.1.系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件: : 操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)軟件核心，有計(jì)算機(jī)軟件核心，有CPUCPU管理、內(nèi)存管理、管理、內(nèi)存管理、I/OI/O管理、文件管理等功能，常用操作系統(tǒng)有管理、文件管理等功能，常用操作系統(tǒng)有DOSDOS、WindowsWindows、UnixUnix、OS/2OS/2等。等。 語言編譯系

26、統(tǒng)：語言編譯系統(tǒng)：如如 BasicBasic、C/C+C/C+、LISPLISP等編譯系統(tǒng)，是將等編譯系統(tǒng)，是將高級(jí)語言轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)機(jī)器語言。高級(jí)語言轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)機(jī)器語言。 圖形接口標(biāo)準(zhǔn)圖形接口標(biāo)準(zhǔn)：如：如 GKSGKS、PHIGSPHIGS、GL/OpenGLGL/OpenGL等圖形接口標(biāo)準(zhǔn)，等圖形接口標(biāo)準(zhǔn)，獨(dú)立于硬件設(shè)備和各種不同的計(jì)算機(jī)語言。獨(dú)立于硬件設(shè)備和各種不同的計(jì)算機(jī)語言。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 公用性：公用性：各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都要有系統(tǒng)軟件的支持各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都要有系統(tǒng)軟件的支持 基礎(chǔ)性：基礎(chǔ)性：各種支撐軟件及應(yīng)用軟件都是在系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)各種支撐軟件及應(yīng)用軟件都是在系統(tǒng)軟件基礎(chǔ) 上開發(fā)的。上開發(fā)的

27、。1.4.3 CAD/CAM系統(tǒng)的軟件2.2.支撐軟件支撐軟件： 交互繪圖軟件交互繪圖軟件：主要完成二維工程圖樣的繪制，：主要完成二維工程圖樣的繪制， 如如AutoCADAutoCAD、PICAD PICAD 高華高華CAD CAD 開目開目CADCAD等。等。 三維造型軟件：三維造型軟件：如如 MDTMDT、SolidworksSolidworks、SolidedgeSolidedge等。等。 數(shù)控編程軟件：數(shù)控編程軟件：如如 MasterCAMMasterCAM、SurfCAMSurfCAM等。等。 工程分析軟件：工程分析軟件：如如 SAPSAP、ADINAADINA、NASTRANNAS

28、TRAN、ANSYSANSYS等。等。 綜合集成支撐軟件：綜合集成支撐軟件：如如 I-DEASI-DEAS、UGIIUGII、PRO/EPRO/E、 CATIACATIA等等, ,具有具有CADCAD、CAECAE、CAMCAM等綜合功能。等綜合功能。1.4.3 CAD/CAM系統(tǒng)的軟件3.3.應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件： 在系統(tǒng)軟件和支撐軟件基礎(chǔ)上，針對(duì)某一在系統(tǒng)軟件和支撐軟件基礎(chǔ)上，針對(duì)某一具體應(yīng)用具體應(yīng)用開發(fā)的軟件，開發(fā)的軟件，如機(jī)床設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、汽車車身設(shè)計(jì)等如機(jī)床設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、汽車車身設(shè)計(jì)等CADCAD或或CAECAE軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)。1.4 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)

29、用CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展5050年代年代萌芽期萌芽期：圖形顯示器：圖形顯示器(50),NC(50),NC機(jī)床機(jī)床(52),(52),繪圖儀繪圖儀(58)(58)6060年代年代成長期成長期: CAD(63),FMS(67),CADAM,GRAPHI: CAD(63),FMS(67),CADAM,GRAPHI等大型等大型 CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)問世系統(tǒng)問世7070年代年代發(fā)展期發(fā)展期：CAD/CAMCAD/CAM軟硬件系統(tǒng)商品化軟硬件系統(tǒng)商品化8080年代年代普及期普及期：PCPC微機(jī)和工作站系統(tǒng)廣泛使用微機(jī)和工作站系統(tǒng)廣泛使用，從大型從大型 企業(yè)向中小企業(yè)擴(kuò)展，從發(fā)達(dá)國家

30、向發(fā)展中國家擴(kuò)展企業(yè)向中小企業(yè)擴(kuò)展，從發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家擴(kuò)展9090年代年代集成期集成期：CAD/CAMCAD/CAM集成，集成，CIMSCIMS集成集成CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段 6070年代年代 如圖形軟件、數(shù)控編程、如圖形軟件、數(shù)控編程、CADAM、CATIA、UNITGAPHICS、IDEAS等等CAD/CAM系統(tǒng)；系統(tǒng)；ADAN、ANSYS、NASTRAN工程分析系統(tǒng)。工程分析系統(tǒng)。 階段特征：各功能模塊基本形成，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一，不具備集成性階段特征：各功能模塊基本形成，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一，不具備集成性。CAD/CAM的集成階段的集成階

31、段 20世紀(jì)世紀(jì)80年代年代 實(shí)體造型成熟，特征建模、工程數(shù)據(jù)庫發(fā)展；超級(jí)微機(jī)、工作站占領(lǐng)實(shí)體造型成熟，特征建模、工程數(shù)據(jù)庫發(fā)展；超級(jí)微機(jī)、工作站占領(lǐng)市場(chǎng)。市場(chǎng)。 階段特征階段特征: CAD/CAE/CAM集成性好，應(yīng)用向三維、集成化發(fā)展集成性好，應(yīng)用向三維、集成化發(fā)展。面向并行設(shè)計(jì)制造環(huán)境的面向并行設(shè)計(jì)制造環(huán)境的CAD/CAM階段階段 自自20世紀(jì)世紀(jì)90年代年代 由面向零件集成向面向產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)發(fā)展，要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)一次成功。由面向零件集成向面向產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)發(fā)展，要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)一次成功。 階段特征：面向產(chǎn)品全生命周期建模、企業(yè)階段特征：面向產(chǎn)品全生命周期建模、企業(yè)PDM、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、

32、 協(xié)同工作模式協(xié)同工作模式。CAD/CAM目前研究熱點(diǎn)目前研究熱點(diǎn)計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì) 需解決建模和推理兩大技術(shù)難題需解決建模和推理兩大技術(shù)難題。計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計(jì) 須解決須解決： 群體成員間實(shí)時(shí)、可靠、廉價(jià)的信息交換；群體成員間實(shí)時(shí)、可靠、廉價(jià)的信息交換； 保證異地、異構(gòu)環(huán)境下協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠運(yùn)行；保證異地、異構(gòu)環(huán)境下協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠運(yùn)行； 群體成員沖突協(xié)調(diào)解決機(jī)制。群體成員沖突協(xié)調(diào)解決機(jī)制。海量信息的存儲(chǔ)、管理和檢索技術(shù)海量信息的存儲(chǔ)、管理和檢索技術(shù) 智能智能CAD/CAM技術(shù)技術(shù) CAD/CAM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的集成與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的集成 計(jì)算機(jī)安全計(jì)算

33、機(jī)安全1.3.2 1.3.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的硬件配置系統(tǒng)的硬件配置 模具CAD/CAM系統(tǒng)的配置形式，可以從多種角度進(jìn)行分類，常規(guī)的模具CAD/CAM系統(tǒng)的類型劃分方式有以下幾種：1.3.2.1 按系統(tǒng)的功能劃分 根據(jù)系統(tǒng)的功能分為通用CAD/CAM系統(tǒng)和專用CAD/CAM系統(tǒng)。通用的CAD/CAM系統(tǒng)使用范圍廣，其硬件和軟件的配置也比較豐富。而專用的CAD/CAM系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)某種專門產(chǎn)品生產(chǎn)的系統(tǒng)，其硬件配置比較簡單，軟件也比較單一。 當(dāng)前各單位對(duì)CAD/CAM系統(tǒng)的要求不盡相同，所需的硬件和軟件性能不同，即應(yīng)用是多層次的。 1.3.2.2 按系統(tǒng)中使用的計(jì)算機(jī)

34、類型劃分 根據(jù)模具CAD/CAM系統(tǒng)所用的計(jì)算機(jī)性能和類型，按照傳統(tǒng)的分類方式來討論CAD/CAM系統(tǒng)的基本類型。 （1）大型機(jī)CAD/CAM系統(tǒng) 顧名思義，該系統(tǒng)一般具有大容量的存儲(chǔ)器和極強(qiáng)的計(jì)算功能的大型通用計(jì)算機(jī)為主機(jī)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以連接幾十至幾百臺(tái)圖形終端和字符終端及其他圖形輸入和輸出設(shè)備。 其主要優(yōu)點(diǎn)有：系統(tǒng)具有一個(gè)大型的數(shù)據(jù)庫，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)行綜合管理和維護(hù)；計(jì)算速度快；給企業(yè)的集成管理帶來方便； 提高了企業(yè)在設(shè)計(jì)、制造方面的效率，為企業(yè)的設(shè)計(jì)、制造一體化提供了條件，為企業(yè)生產(chǎn)方式向國際先進(jìn)水平靠攏奠定了基礎(chǔ)。 主要缺點(diǎn)有：安全性能低：如果主機(jī)出現(xiàn)故障，則整個(gè)系統(tǒng)都不能工作

35、；但隨著雙機(jī)容錯(cuò)等先進(jìn)技術(shù)的廣泛使用，安全性能已經(jīng)今非昔比；終端距離不能太大；但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，距離的限制是越來越小了；隨著計(jì)算機(jī)的總負(fù)荷增加，系統(tǒng)的響應(yīng)速度將降低。這種現(xiàn)象在三維造型和復(fù)雜有限元分析時(shí)尤為突出。大型機(jī)系統(tǒng)的一般用戶為大型的飛機(jī)制造公司和船舶制造公司。系統(tǒng)的成本很高，一般中小企業(yè)不可能承受。有代表性的大型機(jī)生產(chǎn)廠家是IBM、NAS、CDC、Honeywell等，實(shí)際上，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，小型機(jī)的性能和功能的提升已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)大型機(jī)的地位。 （2）小型機(jī)CAD/CAM系統(tǒng) 20世紀(jì)70年代末至80年代初，這類系統(tǒng)處于蓬勃發(fā)展時(shí)期。我國在此期間從國外購進(jìn)的CAD/CAM

36、系統(tǒng)大都屬這種類型。生產(chǎn)、制造這類系統(tǒng)的廠商很多，如美國的CV、Inter-graph、DEC、Calma、Autotrol、Unigraphics和法國的Eue-lid等。通過使用，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了這類小型機(jī)系統(tǒng)有一定的局限性，如系統(tǒng)的計(jì)算能力和擴(kuò)充能力差等，而且，不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)是很難進(jìn)行交換的，即不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存貯格式是不相同的。20世紀(jì)80年代中期，由于分布式工程工作站的問世和異種機(jī)之間聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了這種獨(dú)立孤立系統(tǒng)向開放式系統(tǒng)發(fā)展，而系統(tǒng)使用的軟件也逐漸向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方向靠攏。 （3）工程工作站組成的CAD/CAM系統(tǒng) 20世紀(jì)80年代初，32位的工程工作站問世，以工作站組成CAD

37、/CAM系統(tǒng)發(fā)展很快。它與小型機(jī)CAD/CAM系統(tǒng)不同，一臺(tái)工作站只能一個(gè)人使用，并且具有較強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)功能，其處理速度很快，一般都趕上或超過了過去的小型機(jī)的速度。這類工作站一般都采用RISC技術(shù)和開放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，且以UNIX為操作系統(tǒng)。這種類型的工作站式20世紀(jì)90年代CAD/CA M系統(tǒng)的主要機(jī)器。生產(chǎn)這類產(chǎn)品的廠商有：IBM公司，CDC公司，DEC公司，HP公司，Sun公司，SGI公司等。 （4）PC微機(jī)組成的CAD/CAM系統(tǒng) 隨著微機(jī)性能的不斷提高，價(jià)格的不斷下降，以PC及組成的CAD/CAM系統(tǒng)近年來增加很快。過去以PC微機(jī)為主機(jī)的CAD/CAM系統(tǒng)一般只能進(jìn)行二維拼圖和繪圖，而現(xiàn)

38、在可以進(jìn)行三維造型和復(fù)雜的分析計(jì)算。值得一提的是，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的微機(jī)已能與大型機(jī)和小型機(jī)及工作站聯(lián)網(wǎng)，成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，共享主機(jī)和工作站資源。 這樣，大型系統(tǒng)、工作站系統(tǒng)、PC機(jī)系統(tǒng)就不再相互割裂，而成為一個(gè)有機(jī)的整體，在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，使得原來在小型機(jī)和工作戰(zhàn)上運(yùn)行的CAD/CAM軟件直接在微機(jī)上運(yùn)行。因此，在我國用高檔微機(jī)組成的CAD/CAM系統(tǒng)發(fā)展很快，在某些方面已接近低檔工程工作站的能力。1.3.2.3 按網(wǎng)絡(luò)連接方式劃分 在實(shí)際應(yīng)用中，目前按CAD系統(tǒng)的大小大致分類：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的CAD/CAM系統(tǒng)和單機(jī)環(huán)境下的CAD/CAM系統(tǒng)。在過去幾年里，基于微機(jī)的單機(jī)C

39、AD/CAM系統(tǒng)給小型企業(yè)、個(gè)人以及教學(xué)使用帶來了方便，并且這也是CAD/CAM技術(shù)普及的必由之路。但是，隨著企業(yè)集成化管理和生產(chǎn)能力進(jìn)一步提高的需要，網(wǎng)絡(luò)化是必然的趨勢(shì)，現(xiàn)代企業(yè)在CAD/CAM的建設(shè)過程中，必須要考慮到和CAPP、PDM、MIS等系統(tǒng)的集成問題。根據(jù)企業(yè)的發(fā)展來確定CAD/CAM系統(tǒng)的建設(shè)。按是否連接網(wǎng)絡(luò)方式劃分可分為集中式系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)。 （1）集中式CAD/CAM系統(tǒng) 集中式CAD/CAM系統(tǒng)的硬件配置如圖7-2所示。在這種系統(tǒng)中，如果計(jì)算機(jī)僅與一臺(tái)圖形終端相連，則為單用戶系統(tǒng)，此時(shí)，用戶擁有系統(tǒng)的全部資源，不會(huì)發(fā)生與其他用戶爭奪資源的問題。但是，因?yàn)檎麄€(gè)計(jì)算機(jī)資源在

40、某一時(shí)間內(nèi)只為一個(gè)用戶所占有。易造成資源的浪費(fèi)。 外部存儲(chǔ)器 大型主機(jī) 輸出設(shè)備 大型主機(jī) 終端 1 終端 2 圖7-2 集中式CAD/CAM系統(tǒng) 在集中式的CAD/CAM系統(tǒng)中，如果計(jì)算機(jī)與多臺(tái)圖形終端相連，則為分時(shí)系統(tǒng)。采用大型主機(jī)的分時(shí)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的計(jì)算能力和比較完備的外部設(shè)備，為多用戶提供了共享硬件和軟件資源的環(huán)境。但是，這種系統(tǒng)與用戶交互能力很差，有時(shí)用戶需等待較長時(shí)間才能得到系統(tǒng)的響應(yīng)。 （2）分布式CAD/CAM系統(tǒng) 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，分布式的CAD/CAM系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以將多個(gè)獨(dú)立工作的模具CAD/ CAM工作站組織在局域網(wǎng)（簡稱LAN）中。這種局域網(wǎng)

41、具有良好的交互性能，可快速響應(yīng)用戶的要求，使多用戶共享軟件和硬件資源。局域網(wǎng)還可以通過網(wǎng)關(guān)與其他局域網(wǎng)或大型主機(jī)相連，構(gòu)成遠(yuǎn)程廣域網(wǎng)（簡稱WAN）。廣域網(wǎng)的典型代表是INTERNET。 局域網(wǎng)是由電纜連接起來的許多計(jì)算機(jī)，外圍設(shè)備和通信設(shè)備組成的，連接距離一般在1-2km之內(nèi)。組織局域網(wǎng)的方式很多，但采用最多的是總線和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 總線形網(wǎng)絡(luò)的所有入網(wǎng)設(shè)備共用一條物理傳輸線路，所有的數(shù)據(jù)發(fā)往同一條線路，并能夠由附接在線路上的所有設(shè)備感知。入網(wǎng)設(shè)備通過專用的分接頭接入線路?？偩€網(wǎng)的特點(diǎn)有：多臺(tái)機(jī)器共用一條傳輸信道，信道利用率較高；同一時(shí)刻只能由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通信；某個(gè)結(jié)點(diǎn)的故障不影響網(wǎng)絡(luò)的工作；網(wǎng)

42、絡(luò)的延伸距離有限，結(jié)點(diǎn)數(shù)有限。適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的環(huán)境。總線網(wǎng)拓?fù)涫蔷钟蚓W(wǎng)的一種組成形式，主要表現(xiàn)形式為以太網(wǎng)。圖7-3是用以太網(wǎng)連接的分布式CAD/ CAM系統(tǒng)。從性價(jià)比來看，快速以太網(wǎng)是中小型網(wǎng)絡(luò)的最佳方式。 圖7-3 以太網(wǎng)連接的分布式CAD/CAM系統(tǒng) 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的入網(wǎng)設(shè)備通過轉(zhuǎn)發(fā)器接入網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器僅與兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)發(fā)器有直接的物理線路。環(huán)形網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸具有單向性，一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)出的數(shù)據(jù)只能被另一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器接收并轉(zhuǎn)發(fā)。所有的轉(zhuǎn)發(fā)器及其物理線路構(gòu)成了一個(gè)環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。環(huán)形網(wǎng)特點(diǎn)有：實(shí)時(shí)性較好（信息在網(wǎng)中傳輸?shù)淖畲髸r(shí)間固定）； 每個(gè)結(jié)點(diǎn)只與相鄰兩個(gè)結(jié)點(diǎn)有物理鏈路；傳輸控制機(jī)制比較

43、簡單；某個(gè)結(jié)點(diǎn)的故障將導(dǎo)致物理癱瘓；單個(gè)環(huán)網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)數(shù)有限。適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。圖7-4是用環(huán)形網(wǎng)連接的分布式CAD/CAM系統(tǒng)。 圖7-4 環(huán)形網(wǎng)連接的分布式CAD/CAM系統(tǒng) 1.3.3 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)的軟件 模具CAD/CAM系統(tǒng)的軟件是決定模具CAD/CAM系統(tǒng)功能強(qiáng)弱，效率高低和使用是否方便的關(guān)鍵因素。模具CAD/CAM系統(tǒng)的軟件多種多樣，其作用亦各不相同。通常將模具CAD/ CAM的軟件分為系統(tǒng)軟件，支撐軟件和應(yīng)用軟件三類。1.3.3.1 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件直接配合硬件工作，對(duì)其他軟件具有支撐作用，包括操作系統(tǒng)、匯編系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)和診

44、斷系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)是用戶和計(jì)算機(jī)之間的接口，使用戶能有效地使用計(jì)算機(jī)。 操作系統(tǒng)全面管理計(jì)算機(jī)資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，操作系統(tǒng)的管理包括CPU管理、存儲(chǔ)管理、文件管理、輸入輸出管理和作業(yè)管理等，操作系統(tǒng)是每一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都具有的系統(tǒng)軟件。目前常用的操作系統(tǒng)是視窗（WINDOW）操作系統(tǒng)。在研發(fā)模具CAD/CAM系統(tǒng)時(shí)，還需要用到編譯系統(tǒng)和匯編系統(tǒng)。編寫應(yīng)用程序是模具CAD/CAM人員項(xiàng)經(jīng)常性的工作，程序設(shè)計(jì)語言是必須掌握的基本工具。在模具CAD/CAM常用的高級(jí)語言有C、PASCAL 、VC+、VB等。在開發(fā)CAD/CAM軟件中，有時(shí)也用到匯編浯言。有些匯編語言編寫的程序可在高級(jí)語言程

45、序中調(diào)用，因此編譯系統(tǒng)和匯編系統(tǒng)也是開發(fā)模具CAD/CAM系統(tǒng)所必需的系統(tǒng)軟件。 1.3.3.2 支撐軟件 模具CAD/CAM系統(tǒng)的支撐軟件主要包括圖形處理軟件、幾何造型軟件和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。圖形處理軟件可使用戶方便地在屏幕上建立和修改圖形，并在相關(guān)輸出設(shè)備上輸出圖形。幾何造型軟件用于建立物體幾何模型的軟件。利用其造型功能，可以定義物體的幾何開頭及其相互關(guān)系，在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立的幾何模型可為設(shè)計(jì)、圖形顯示和NC編程等方面提供必要的信息。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的加入可為模具CAD/CAM系統(tǒng)提供信息分析、處理和傳遞，同時(shí)為智能化管理提供了基礎(chǔ)。 1.3.3.3 應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是在模具設(shè)計(jì)制造過程中用于

46、特定目的的軟件。編制應(yīng)用軟件的過程就是將模具設(shè)計(jì)和制造工藝設(shè)計(jì)算法化、程序化的過程。在開發(fā)的過程中，需要建立數(shù)學(xué)模型，用計(jì)算機(jī)可以處理的方式表述設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。為了方便易用目前一般采用交互式界面的模具CAD/CAM系統(tǒng)。 1.4 1.4 目前流行的目前流行的CAD/CAMCAD/CAM軟件簡介軟件簡介 CAD/CAM技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了許多優(yōu)秀的軟件，下面我們對(duì)目前國內(nèi)外常用的CAD/CAM軟件作簡要介紹：1.4.1 1.4.1 國外軟件國外軟件(1)AutoCAD AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一個(gè)具有交互式和強(qiáng)大二維功能的繪圖軟件,如二維繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)

47、注以及二次開發(fā)等功能,同時(shí)有部分三維功能。 AutoCAD軟件是目前世界上應(yīng)用最廣的CAD軟件,占全球整個(gè)CAD/CAM軟件市場(chǎng)較大份額,在中國二維繪圖CAD軟件市場(chǎng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。AutoCAD提供Autolisp、ADS、ARX作為二次開發(fā)工具。在諸多領(lǐng)域（如機(jī)械、電子等）中，一些軟件開發(fā)商在AutoCAD的基礎(chǔ)上已成功開發(fā)出許多實(shí)際應(yīng)用的軟件。目前的版本為AutoCAD200X系列。 (2) Unigraphics(UG) UG是UnigraphicsSolutions公司的拳頭產(chǎn)品。該公司首次突破傳統(tǒng)CAD/CAM模式，為用戶提供一個(gè)全面的產(chǎn)品建模系統(tǒng)。在UG中，優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)

48、與傳統(tǒng)的實(shí)體、線框和表面功能結(jié)合在一起，這一結(jié)合被實(shí)踐證明是強(qiáng)有力的，并被大多數(shù)CAD/CAM軟件廠商所采用。 UG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。UG由其獨(dú)立子公司Unigraphics-Solutions開發(fā),是一個(gè)集CAD/CAM/CAE于一體的機(jī)械工程輔助系統(tǒng),適用于航空、航天、汽車、通用機(jī)械以及模具等的設(shè)計(jì)、分析及制造工程。UG是將優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體、線框和表面功能結(jié)合在一起,還提供了二次開發(fā)工具GRIP、UFUNG、ITK,允許用戶擴(kuò)展UG的功能。 (3) MDT(MechanicalDesktop) MDT是Au

49、todesk公司在基于參數(shù)化特征實(shí)體造型和曲面造型的CAD/CAM軟件,它以三維設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),集設(shè)計(jì)、分析、制造以及文檔管理等多種功能為一體,為用戶提供了從設(shè)計(jì)到制造一體化的解決方案。由于該軟件與AutoCAD同時(shí)出自Autodesk公司，因此兩者完全融為一體，用戶可以方便地實(shí)現(xiàn)三維向二維的轉(zhuǎn)換。MDT為AutoCAD用戶向三維升級(jí)提供了一個(gè)較好的選擇。 (4) SolidWorks SolidWorks是由美國SolidWorks公司于1995年11月研制開發(fā)的基于Windows平臺(tái)的全參數(shù)化特征造型的軟件,Solid-Works是世界各地用戶廣泛使用,富有技術(shù)創(chuàng)新的軟件系統(tǒng),已經(jīng)成為三維機(jī)械

50、設(shè)計(jì)軟件的標(biāo)準(zhǔn)。它可以十分方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的三維零件實(shí)體造型、復(fù)雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好,用戶易學(xué)易用。SolidWorks軟件于1996年8月由生信國際有限公司正式引入中國以來,在機(jī)械行業(yè)獲得普遍應(yīng)用,目前用戶已經(jīng)擴(kuò)大到三十多萬個(gè)單位。 (5)Pro/Engineer Pro/Engineer是美國參數(shù)技術(shù)公司(Parametric Techn-ology Corporation簡稱PTC)的產(chǎn)品,于1988年問世。Pro/E具有先進(jìn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于特征設(shè)計(jì)的實(shí)體造型和便于移植設(shè)計(jì)思想的特點(diǎn),該軟件用戶界面友好,符合工程技術(shù)人員的機(jī)械設(shè)計(jì)思想。Pro/Engineer整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)

51、一的完備的數(shù)據(jù)庫以及完整而多樣的模型上,由于它有二十多個(gè)模塊供用戶選擇,故能將整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程集成在一起。在最近幾年P(guān)ro/E已成為三維機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域里最富有魅力的軟件, 在模具行業(yè)得到了非常廣泛的應(yīng)用。 (6) Mastercam Mastercam為PC級(jí)CAM軟件。 Mastercam包括了銑削加工(milling)，車削加工(turning)，線切割加工(wire EDM)等主要模塊，適用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的各個(gè)領(lǐng)域。(7)Cimatron Cimatron系統(tǒng)是以色列的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品，該系統(tǒng)提供了比較靈活的用戶界面，優(yōu)良的三維造型、工程繪圖，全面的數(shù)控加工，各種通用、專用數(shù)

52、據(jù)接口以及集成化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。CimatronCAD/CAM系統(tǒng)自從80年代進(jìn)入市場(chǎng)以來，在國際上的模具制造業(yè)備受歡迎。 (8) I-DEAS I-DEAS是美國SDRC公司開發(fā)的CAD/CAM軟件。該公司是國際上著名的機(jī)械CAD/CAE/CAM公司，在全球范圍享有盛譽(yù)。I-DEASMasterSeries5是高度集成化的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)。它幫助工程師以極高的效率，在單一數(shù)字模型中完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真分析、測(cè)試直至數(shù)控加工的產(chǎn)品研發(fā)全過程。I-DEAS是全世界制造業(yè)用戶較廣泛應(yīng)用的大型CAD/CAE/CAM軟件。 (9) SOLIDEDGE SOLIDEDGE是真正Window

53、s軟件。它不是將工作站軟件生硬地搬到Windows平臺(tái)上，而是充分利用Windows基于組件對(duì)象模型(COM)的先進(jìn)技術(shù)重寫代碼。SOLIDEDGE與MicrosoftOffice兼容，與Windows的OLE技術(shù)兼容，這使得設(shè)計(jì)師們?cè)谑褂肅AD系統(tǒng)時(shí)，能夠進(jìn)行Windows下文字處理、電子報(bào)表、數(shù)據(jù)庫操作等。 SOLIDEDGE是基于參數(shù)和特征實(shí)體造型的新一代機(jī)械設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)，它是為設(shè)計(jì)人員專門開發(fā)的，易于理解和操作的實(shí)體造型系統(tǒng)。 1.4.2 1.4.2 國內(nèi)軟件國內(nèi)軟件(1) PICAD PICAD系統(tǒng)及系列軟件是中科院凱思軟件集團(tuán)及北京凱思博宏應(yīng)用工程公司開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CA

54、D軟件。該軟件具有智能化、參數(shù)化和較強(qiáng)的開放性，對(duì)特征點(diǎn)和特征坐標(biāo)可自動(dòng)捕捉及動(dòng)態(tài)導(dǎo)航；系統(tǒng)提供局部圖形參數(shù)化、參數(shù)化圖素拼裝及可擴(kuò)充的參數(shù)圖符庫；提供交互環(huán)境下的開放的二次開發(fā)工具，用戶可以任意增加功能或開發(fā)專業(yè)應(yīng)用軟件。PICAD是國內(nèi)商品化最早、市場(chǎng)占有率最大的CAD支撐平臺(tái)及交互式工程繪圖系統(tǒng)，自從1991年推出中國第1個(gè)商品化的二維CAD系統(tǒng)以來，PICAD的用戶已經(jīng)遍及各行業(yè)及各省市，至今裝機(jī)量已超過數(shù)萬套。 (2)高華CAD 高華CAD是由北京高華計(jì)算機(jī)有限公司推出的CAD產(chǎn)品。該公司是由清華大學(xué)和廣東科龍(容聲)集團(tuán)聯(lián)合創(chuàng)建的一個(gè)專門從事CAD/CAM/PDM/MIS集成系統(tǒng)的

55、研究、開發(fā)、推廣、應(yīng)用、銷售和服務(wù)的專業(yè)化高技術(shù)企業(yè)。高華CAD軟件包括機(jī)械設(shè)計(jì)及繪圖系統(tǒng)GHMDS、計(jì)算機(jī)輔助繪圖支撐系統(tǒng)GHDr-afting、工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)GHCAPP、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)GHPDMS、三維幾何造型系統(tǒng)GHGEMS及自動(dòng)數(shù)控編程系統(tǒng)GHCAM。其中GHMDS是基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng),具有全程導(dǎo)航、圖形繪制、明細(xì)表的處理、全約束參數(shù)化設(shè)計(jì)、參數(shù)化圖素拼裝、尺寸標(biāo)注、標(biāo)準(zhǔn)件庫、圖像編輯等功能模塊。 (3) CAXA電子圖板和CAXA-ME制造工程師 CAXA電子圖板是一套高效、方便、智能化的通用中文設(shè)計(jì)繪圖軟件,可幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行零件圖、裝配圖、工藝圖表、

56、平面包裝的設(shè)計(jì),適合所有需要二維繪圖的場(chǎng)合,使設(shè)計(jì)人員可以把精力集中在設(shè)計(jì)構(gòu)思上,徹底甩掉圖板,滿足相關(guān)行業(yè)的設(shè)計(jì)要求。 CAXA-ME是一套數(shù)控編程和三維加工軟件,具有強(qiáng)大的造型功能,可快速建立各種復(fù)雜的三維模型,它為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型、設(shè)計(jì)到加工代碼生成、加工仿真、代碼校驗(yàn)等一體化的解決方案。其中的CAXA注塑模設(shè)計(jì)(CAXA-IMD)是一套中文注塑模專業(yè)CAD軟件,該軟件提供注塑模標(biāo)準(zhǔn)模架和零件庫,以及塑料、模具材料和注射機(jī)等設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫,可隨時(shí)查詢、檢索；并能自動(dòng)換算型腔尺寸，對(duì)模具進(jìn)行各種計(jì)算。使用該軟件，設(shè)計(jì)人員不必翻找設(shè)計(jì)手冊(cè)即可輕松設(shè)計(jì)模具。 (4) GS-CAD98

57、GS-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)的軟件。它是一個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于中文Windows95/NT平臺(tái)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(biāo)產(chǎn)品開發(fā)成果的基礎(chǔ)上，參照SolidWorks的用戶界面風(fēng)格及主要功能開發(fā)完成的。它包括實(shí)體、草圖、參數(shù)化特征造型及高級(jí)曲面造型技術(shù)以及采用自適應(yīng)參數(shù)關(guān)聯(lián)技術(shù)來保證從設(shè)計(jì)到制造過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的一致性。 (5)金銀花系統(tǒng)(Lonicera) 金銀花系統(tǒng)是由廣州紅地技術(shù)有限公司開發(fā)的基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國家科委863/CIMS主題在“九五”期間科技攻關(guān)

58、的最新研究成果。它是基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的CAD/CAM系統(tǒng)，該軟件主要應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中，它可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)/制造一體化和自動(dòng)化。 該軟件采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，使用先進(jìn)的實(shí)體建模、參數(shù)化特征造型、二維和三維一體化、SDAI標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存取接口的技術(shù)；具備機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)和數(shù)控加工程序自動(dòng)生成等功能；同時(shí)還具有多種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口,如STEP、DXF等;支持產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)。目前金銀花系統(tǒng)的系列產(chǎn)品包括:機(jī)械設(shè)計(jì)平臺(tái)MDA、數(shù)控編程系統(tǒng)NCP、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDS、工藝設(shè)計(jì)工具M(jìn)PP。機(jī)械設(shè)計(jì)平臺(tái)MDA1.7版已投放市場(chǎng)，MDA99版也已發(fā)布，目標(biāo)是向國外三維CAD軟件發(fā)出強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。

59、(6)開目CAD 開目CAD是華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD和圖紙管理軟件,它面向工程實(shí)際應(yīng)用。開目CAD在設(shè)計(jì)思想上遵循畫法幾何的原理，直接模仿工程技術(shù)人員手工繪圖時(shí)的思維模式和繪圖方法，支持全約束、過約束、欠約束驅(qū)動(dòng)的尺寸分析與驅(qū)動(dòng)模塊，滿足用戶各類需求；支持AUTOCAD具有的塊、層功能,保證了與AUTOCAD的完全兼容；擁有強(qiáng)大、靈活的零件標(biāo)注與明細(xì)欄設(shè)計(jì)功能，靈活的自定義尺寸樣式、零件標(biāo)注樣式、上線、智能導(dǎo)航工具更使用得心應(yīng)手。開目CAD實(shí)現(xiàn)了CAD、CAPP、CAM的集成，適合我國設(shè)計(jì)人員的習(xí)慣，是全國CAD應(yīng)用工程主推產(chǎn)品之一。 1.5 1.5 模具模具CAD

60、/CAMCAD/CAM技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 21世紀(jì)模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化，追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需求。具體表現(xiàn)出以下幾個(gè)特征。 ( (一一) )標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化 CAD/CAM系統(tǒng)可建立標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫，非標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫和模具參數(shù)數(shù)據(jù)庫。標(biāo)準(zhǔn)零件庫中的零件在CAD設(shè)計(jì)中可以隨時(shí)調(diào)用，并采用GT(成組技術(shù))生產(chǎn)。非標(biāo)準(zhǔn)零件庫中存放的零件，雖然與設(shè)計(jì)所需結(jié)構(gòu)不盡相同，但利用系統(tǒng)自身的建模技術(shù)可以方便地進(jìn)行修改，從而加快設(shè)計(jì)過程，典型模具結(jié)構(gòu)庫是在參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的,按用