CIMS組成與體系-CADCAECAM課件

專題二：

CIMS組成與體系之CAx(上)朱海平haipzhu@機(jī)械學(xué)院制造裝備數(shù)字化國(guó)家工程中心/工業(yè)工程系現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)專題二：

CIMS組成與體系之CAx(上)朱海平現(xiàn)代集成制造22022/12/9主要內(nèi)容CADCAECAMCAD/CAM集成22022/12/8主要內(nèi)容CAD32022/12/9為什么需要CAD?傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式重復(fù)的工作容易出錯(cuò)不易更改不易保存復(fù)制困難效率不高…32022/12/8為什么需要CAD?傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式42022/12/9設(shè)計(jì)在整個(gè)生產(chǎn)周期中所占的比重設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)制造時(shí)間百分比（%)42022/12/8設(shè)計(jì)在整個(gè)生產(chǎn)周期中所占的比重設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)制52022/12/9數(shù)字BOEING技術(shù)趨勢(shì)虛擬設(shè)計(jì)制造全生命周期設(shè)計(jì)制造PLM并行工程CE全球化的協(xié)作平臺(tái)EXSTAR美國(guó)B777的應(yīng)用效果開(kāi)發(fā)周期：9年－>4.5年成本降低：25％100％整機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)世界壟斷與霸主地位開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作的重要性52022/12/8數(shù)字BOEING技術(shù)趨勢(shì)美國(guó)B777的應(yīng)62022/12/9什么是CAD?CAD指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，用各自的專業(yè)知識(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、繪圖、分析和編寫(xiě)技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱。即，設(shè)計(jì)者向計(jì)算機(jī)輸入根據(jù)設(shè)計(jì)要求建立的數(shù)學(xué)模型、設(shè)計(jì)參數(shù)等，通過(guò)計(jì)算機(jī)檢索相關(guān)計(jì)算、優(yōu)化，以圖形方式顯示設(shè)計(jì)結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可對(duì)結(jié)果進(jìn)行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、平移、變換等處理，直到獲得滿意結(jié)果，最后將結(jié)果以圖形或數(shù)據(jù)形式輸出的過(guò)程。62022/12/8什么是CAD?CAD指工程技術(shù)人員以計(jì)算72022/12/9計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容：概念設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元分析計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)輔助繪圖etc完整的CAD系統(tǒng)包括：處理算法圖形系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)庫(kù)什么是CAD?72022/12/8計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容：什么是CAD?82022/12/982022/12/892022/12/9CAD子系統(tǒng)CAD技術(shù)簡(jiǎn)史CAD的組成CAD的功能92022/12/8CAD子系統(tǒng)CAD技術(shù)簡(jiǎn)史102022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史50年代中期：USAirForce‘sSAGE@MITLincolnLaboratory–最早使用光筆102022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史50年代中期：USA112022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1959，DAC-1（DesignAutomatedbyComputer

）,第一個(gè)commercialCAD系統(tǒng)，由IBM為GeneralMotors開(kāi)發(fā)Dr.PatrickJ.Hanratty于1957開(kāi)發(fā)了第一個(gè)commercialnumerical-controlprogrammingsystem被稱為：“theFatherofCADD/CAM”112022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1959，DAC-1（122022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史60年代初期，IvanSutherland，SKETCHPAD－光筆實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，定位圖形元素－工程圖輪廓、尺寸等的分層表示－交互式圖形學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)122022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史60年代初期，Ivan132022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1962年，S.A.Coons發(fā)表：AnoutlineoftherequirementsforthecomputerAidedDesign《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)需求綱要》－設(shè)計(jì)者使用CRT顯示器與光筆操作－從概念設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及制造均采用計(jì)算機(jī)輔助－僅僅是設(shè)想了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的形式132022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1962年，S.A.142022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史

In1960McDonnellDouglasAutomationCompany(McAuto)的CADD是最早的CAD程序可以顯示2D與3D的線條

1967Dr.JasonRLemon創(chuàng)建了SDRCDavidEvansandIvanSutherlandfoundedin1968EvansandSutherlandIn1969Computervision成立，第一個(gè)商用CADsystem賣(mài)給了Xerox公司（施樂(lè)）

1969年，XeroxPARC成立，GUI誕生142022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史In1960M152022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1963年，StanfordResearchInstitute的DougEnglebart發(fā)明鼠標(biāo)152022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1963年，Stanf162022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1969年，ARPANET誕生1970年，法國(guó)Renault公司的PierreBezier提出一種全新的數(shù)學(xué)方法，用于構(gòu)造汽車(chē)自由曲面。由他領(lǐng)導(dǎo)研制的Unisurf曲面造型和UniAPT曲面加工系統(tǒng)，從1972年起應(yīng)用于汽車(chē)外形打樣和模具加工，為計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)CAGD研究方向奠定了基礎(chǔ)和發(fā)展方向。美國(guó)的洛克希德公司從1974年起向市場(chǎng)推出了CADAM系統(tǒng)，成為70年代中至80年代末國(guó)際上最流行的第一代IBM主機(jī)版交互繪圖系統(tǒng)麥道公司從1976年起開(kāi)發(fā)Unigraphics系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱UG，目前屬于EDS公司（1975年建立）法國(guó)Dassault公司1975年花一百萬(wàn)美元買(mǎi)下了CADAM源程序，學(xué)習(xí)CADAM的技術(shù)訣竅，同時(shí)又發(fā)展Bezier曲面造型方法，自主開(kāi)發(fā)了CATIA飛機(jī)外形設(shè)計(jì)和數(shù)控加工系統(tǒng)?，F(xiàn)代CAD誕生。162022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1969年，ARPAN172022/12/9CAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)三維化網(wǎng)絡(luò)化參數(shù)化集成化標(biāo)準(zhǔn)化智能化172022/12/8CAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)三維化182022/12/9CAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)硬件大型主機(jī)智能終端小型機(jī)（TurnKeySystem）工作站微機(jī)網(wǎng)絡(luò)化軟件線框系統(tǒng)曲線曲面造型實(shí)體造型技術(shù)參數(shù)化特征造型變量化創(chuàng)新協(xié)同設(shè)計(jì)模塊化，專業(yè)分工PLM：產(chǎn)品生命周期管理182022/12/8CAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)硬件192022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史

——CAD建模的發(fā)展歷程線框造型:Wire-FrameModeling曲面造型:SurfaceModeling實(shí)體造型:SolidModeling特征造型:FeatureModeling變量化造型：VariableModeling192022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史

——CAD建模的發(fā)展202022/12/9線框造型（60年代）

線框建模是最簡(jiǎn)單的建模系統(tǒng)，物體只通過(guò)棱邊（直線、圓弧、園）來(lái)描述。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，所需信息量少，所占存貯空間也最少。缺點(diǎn)：沒(méi)有面的信息，有些情況下信息不完整，存在多義性。表面只有幾何表示，沒(méi)有定義，由于缺乏形體的表面信息，不能用于加工，CAE及CAM均無(wú)法實(shí)現(xiàn)。202022/12/8線框造型（60年代）線框建模是最簡(jiǎn)單212022/12/9曲面造型（70年代）曲面建模是通過(guò)對(duì)物體各種表面或曲面進(jìn)行描述的建模方法。曲面建模常用于其表面不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述的物體。常用的方法:貝塞爾(Bezier)曲面B樣條(Bspline)Coons曲面NUBERS曲面212022/12/8曲面造型（70年代）曲面建模是通過(guò)對(duì)物222022/12/9CADAM——美國(guó)洛克希德(Lochheed)公司CALMA——美國(guó)通用電氣(GE)公司CV——美國(guó)波音(Boeing)公司IDEAS——美國(guó)國(guó)家航空及宇航局(NASA)/SDRCUG——美國(guó)麥道(MD)公司CATIA——法國(guó)達(dá)索(Dassault)公司SURP——大眾汽車(chē)公司PDGS——福特汽車(chē)公司EUCLID——雷諾汽車(chē)公司…曲面造型（70年代）222022/12/8CADAM——美國(guó)洛克希德(Lochh232022/12/9優(yōu)點(diǎn)：避免了二義性，有完整的表面和邊界，適合自動(dòng)生成NC加工指令。CAM的問(wèn)題可以基本解決。缺點(diǎn)：由于表面模型只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其它特性，如質(zhì)量、重心、慣性矩等，對(duì)CAE十分不利，最大的問(wèn)題在于分析的前處理特別困難。不能優(yōu)效處理不規(guī)則區(qū)域的曲面、無(wú)法定義曲面厚度。不存在各個(gè)表面之間相互關(guān)系的信息曲面造型（70年代）232022/12/8優(yōu)點(diǎn)：避免了二義性，有完整的表面和邊界242022/12/9開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟件商品化程度較軍方支持的系統(tǒng)要低，功能覆蓋面和軟件水平亦相差較大。價(jià)格昂貴曲面造型（70年代）242022/12/8開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟件商品化程度較軍方支持的系252022/12/9三維實(shí)體建模是目前應(yīng)用最多的一種技術(shù)，它在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、物理特性計(jì)算、裝配干涉檢驗(yàn)、有限元分析方面都已成為不可缺少的工具。SDRC公司于1979年發(fā)布了世界上第一個(gè)完全基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAE軟件——I-DEAS。實(shí)體造型（80年代初）252022/12/8三維實(shí)體建模是目前應(yīng)用最多的一種技術(shù)，262022/12/9三維實(shí)體建模是目前應(yīng)用最多的一種技術(shù)，它在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、物理特性計(jì)算、裝配干涉檢驗(yàn)、有限元分析方面都已成為不可缺少的工具。常用的方法:邊界表示法BoundaryRepresentation—B-rep布爾模型（構(gòu)造實(shí)體幾何法）ConstructiveSolidGeometry-CSG空間單元表示法實(shí)體造型262022/12/8三維實(shí)體建模是目前應(yīng)用最多的一種技術(shù)，272022/12/9B-rep：用邊界表面表示一個(gè)幾何形體，邊界表面再分為邊和點(diǎn)等底層幾何元素比線框建模方便的圖形交互功能難于建立復(fù)雜的幾何體模型實(shí)體造型–邊界模型272022/12/8B-rep：用邊界表面表示一個(gè)幾何形體282022/12/9布爾模型是通過(guò)基本體素及它們之間的布爾運(yùn)算（相加、相減、相交）來(lái)表示的。布爾模型將任何幾何形體都看成是由簡(jiǎn)單的“體素”（如長(zhǎng)方體、圓柱體、球體、圓錐體、環(huán)狀體）組成，通過(guò)布爾運(yùn)算系統(tǒng)將這些體素組成所需的幾何體。實(shí)體造型–布爾模型282022/12/8布爾模型是通過(guò)基本體素及它們之間的布爾292022/12/9用簡(jiǎn)單實(shí)體(稱為體素)通過(guò)集合運(yùn)算交、并、差構(gòu)造復(fù)雜實(shí)體。實(shí)體造型–布爾模型292022/12/8用簡(jiǎn)單實(shí)體(稱為體素)通過(guò)集合運(yùn)算交、302022/12/9空間單元表示法是通過(guò)具有一定大小的立方體（稱為單元）組合起來(lái)表示物體的一種方法。通過(guò)定義各個(gè)單元的位置是否被占用來(lái)表達(dá)物體，因而是一種近似表示法。并且，單元的大小直接影響到模型的分辨率。單元表示法要求的存貯空間大，且不能表示物體各部分之間的關(guān)系，也沒(méi)有點(diǎn)、線、面的概念。優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，便于物理性計(jì)算和有限元分析。實(shí)體造型–空間單元表示法302022/12/8空間單元表示法是通過(guò)具有一定大小的立方312022/12/9實(shí)體造型技術(shù)帶來(lái)了算法改進(jìn)和未來(lái)發(fā)展的希望的同時(shí)，也帶來(lái)了數(shù)據(jù)計(jì)算量的極度膨脹。由于以實(shí)體模型為基礎(chǔ)的CAE本身就屬于高層次技術(shù)，普及面窄。算法和系統(tǒng)效率的矛盾使實(shí)體造型技術(shù)因此沒(méi)能在整個(gè)行業(yè)迅速推廣。CV公司最先在曲面算法上取得突破，計(jì)算速度提高很大。

實(shí)體造型312022/12/8實(shí)體造型技術(shù)帶來(lái)了算法改進(jìn)和未來(lái)發(fā)展的322022/12/9特征造型：使實(shí)體造型中的幾何體被賦予較高層次（相對(duì)于幾何、拓?fù)涞容^低層次信息而言）的工程信息（如定位基準(zhǔn)、公差、粗糙度或其他設(shè)計(jì)制造信息），提供參數(shù)化尺寸驅(qū)動(dòng)的特征造型功能。特點(diǎn)：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改。

特征造型–80年代中期322022/12/8特征造型：使實(shí)體造型中的幾何體被賦予較332022/12/9參數(shù)化技術(shù)公司（ParametricTechnologyCorp.PTC）——Pro/ENGINEER的參數(shù)化軟件進(jìn)入90年代，以參數(shù)化技術(shù)為特點(diǎn)的特征造型變得比較成熟起來(lái)，充分體現(xiàn)出其在許多通用件、零部件設(shè)計(jì)上存在的、簡(jiǎn)便易行的優(yōu)勢(shì)。特征造型–80年代中期332022/12/8參數(shù)化技術(shù)公司（Parametric342022/12/9設(shè)計(jì)員操作的是產(chǎn)品的功能要素，如定位孔，鍵槽等，而不再是線條和體素。特征的引入體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，使模型更易理解和組織生產(chǎn)，設(shè)計(jì)圖易修改。將公差、粗糙度等工藝信息建立在特征模型中，使CAPP和CAM可直接提取所需信息，為開(kāi)發(fā)基于統(tǒng)一產(chǎn)品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)創(chuàng)造了條件特征造型的特點(diǎn)342022/12/8設(shè)計(jì)員操作的是產(chǎn)品的功能要素，如定位孔352022/12/9復(fù)合建模技術(shù)，并非完全基于實(shí)體，難以全面應(yīng)用參數(shù)化技術(shù)。CV、CATIA、UGSDRC公司在1990前摸索了幾年參數(shù)化技術(shù)后，也面臨著同樣的抉擇：采用逐步修補(bǔ)的方式，繼續(xù)將其I-DEAS軟件參數(shù)化下去？全部改寫(xiě)？SDRC的開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)參數(shù)化技術(shù)（特征造型）有許多不足。全尺寸約束的硬性規(guī)定干擾和制約著設(shè)計(jì)者創(chuàng)造力和想象力的發(fā)揮。如在設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的拓?fù)潢P(guān)系發(fā)生改變，失去了某些約束特征也會(huì)造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)混亂。

特征造型的問(wèn)題352022/12/8復(fù)合建模技術(shù)，并非完全基于實(shí)體，難以全362022/12/9SDRC的開(kāi)發(fā)人員大膽地提出了一種更為先進(jìn)的實(shí)體造型技術(shù)——變量化技術(shù)。從1990年到1993年，SDRC公司投資一億美元，于1993年推出了全新體系結(jié)構(gòu)的I-DEASMasterSeries軟件。在早期的大型CAD軟件中，這是唯一一家在90年代將軟件徹底重寫(xiě)的廠家。

變量化技術(shù)既保持了參數(shù)化技術(shù)的原有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了它的許多不足之處。截止到2002，SDRC的市場(chǎng)排名已由I-DEASMS1發(fā)布時(shí)的第九名，上升至第三位。變量化造型362022/12/8SDRC的開(kāi)發(fā)人員大膽地提出了一種更為372022/12/9一個(gè)CAD系統(tǒng)由兩部分組成：高性能的硬件功能強(qiáng)大的軟件CAD子系統(tǒng)的組成372022/12/8一個(gè)CAD系統(tǒng)由兩部分組成：CAD子系382022/12/9CAD硬件的組成計(jì)算機(jī)分為大型機(jī)，中、小型機(jī)，工作站和微機(jī)四大類。外圍設(shè)備包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、掃描儀等輸入設(shè)備和顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、拷貝機(jī)等輸出設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括中繼器、網(wǎng)橋、路由器、網(wǎng)關(guān)、Modem方式連接到網(wǎng)絡(luò)上，以實(shí)現(xiàn)資源共享。先進(jìn)的CAD系統(tǒng)都是以網(wǎng)絡(luò)的形式出現(xiàn)的，特別是在并行工程環(huán)境中，為了進(jìn)行產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)更是必不可少的。CAD子系統(tǒng)的組成382022/12/8CAD硬件的組成CAD子系統(tǒng)的組成392022/12/9CAD軟件的組成：支撐軟件：操作系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及其編輯系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和圖形支撐軟件。應(yīng)用軟件：它是根據(jù)本領(lǐng)域工程特點(diǎn)，利用支撐軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的解決本工程領(lǐng)域特定問(wèn)題的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。設(shè)計(jì)計(jì)算方法庫(kù)(常用數(shù)學(xué)方法庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法庫(kù)、常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算方法庫(kù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法庫(kù)、可靠性設(shè)計(jì)軟件、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)軟件)各種專業(yè)程序庫(kù)（常用機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算方法庫(kù)、常用產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件包等）CAD子系統(tǒng)的組成392022/12/8CAD軟件的組成：CAD子系統(tǒng)的組成402022/12/9計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)還包括很多其它內(nèi)容，如優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能CAD、概念設(shè)計(jì)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)分析和仿真、CAD/CAM集成及接口技術(shù)等。一個(gè)完善的CAD系統(tǒng)，應(yīng)包括交互式圖形程序庫(kù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序庫(kù)。對(duì)于產(chǎn)品或工程的設(shè)計(jì)，借助CAD技術(shù)，可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率。CAD技術(shù)正向著開(kāi)放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展

CAD子系統(tǒng)的功能402022/12/8計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)還包括很多其它內(nèi)容，如優(yōu)412022/12/9CAE的功能：產(chǎn)品幾何形狀的模型化和工程分析與仿真。常見(jiàn)的工程分析包括：對(duì)質(zhì)量、體積、慣性力矩、強(qiáng)度等的計(jì)算分析；對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)精度，動(dòng)、靜態(tài)特征等的性能分析；對(duì)產(chǎn)品的應(yīng)力、變形等的結(jié)構(gòu)分析。CAE-計(jì)算機(jī)輔助工程412022/12/8CAE的功能：CAE-計(jì)算機(jī)輔助工程422022/12/9CAE

CAPABILITYVehicleStructureSafetyEnergyVehicleDynamicsNoise&VibrationDurabilityAerodynamicsThermal422022/12/8CAE

CAPABILITYVehi432022/12/9CAM的起源CAM的定義數(shù)控系統(tǒng)NC編程CAM系統(tǒng)432022/12/8CAM的起源CAM系統(tǒng)442022/12/9CAM的起源1952：MIT伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室完成數(shù)控銑床研究D.T.Ross,計(jì)算機(jī)輔助制造開(kāi)端442022/12/8CAM的起源1952：MIT伺服機(jī)構(gòu)452022/12/9指計(jì)算機(jī)在產(chǎn)品制造方面有關(guān)應(yīng)用的統(tǒng)稱。CAM（廣義）：指利用計(jì)算機(jī)完成從毛坯到產(chǎn)品制造過(guò)程中直接和間接的活動(dòng),還包括制造活動(dòng)中與物流有關(guān)的所有過(guò)程（加工、裝配、檢驗(yàn)、存貯、輸送）的監(jiān)視、控制和管理。計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)規(guī)劃、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)數(shù)控編程、計(jì)算機(jī)控制加工過(guò)程等CAM的定義452022/12/8指計(jì)算機(jī)在產(chǎn)品制造方面有關(guān)應(yīng)用的統(tǒng)稱。462022/12/9CAM（狹義）：是指直接或間接地把計(jì)算機(jī)與工廠生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息到加工信息的轉(zhuǎn)換，并控制產(chǎn)品的加工、裝配、測(cè)試、檢驗(yàn)等全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃、管理、控制和操作的過(guò)程。制造業(yè)的CAM系統(tǒng)主要有用于管理的CAM生產(chǎn)管理系統(tǒng)和用于機(jī)械加工的CAM系統(tǒng)。

CAM＝NC編程工藝準(zhǔn)備或它的某些活動(dòng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行。數(shù)控程序的編制：刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡仿真、NC代碼生成CAM的定義462022/12/8CAM（狹義）：是指直接或間接地把計(jì)算472022/12/9CAM的定義472022/12/8CAM的定義482022/12/9數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床的控制部分根據(jù)輸入的零件圖紙信息、工藝過(guò)程和工藝參數(shù)，按照人機(jī)交互的方式生成數(shù)控加工程序，然后通過(guò)電脈沖數(shù)，再經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)機(jī)床部件作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

數(shù)控系統(tǒng)482022/12/8數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床的控制部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)492022/12/9現(xiàn)代CNC系統(tǒng)常具有以下功能：(1)多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)控制;(2)刀具位置補(bǔ)償;(3)系統(tǒng)故障診斷;(4)在線編程;(5)加工、編程并行作業(yè);(6)加工仿真;(7)刀具管理和監(jiān)控;(8)在線檢測(cè)。數(shù)控系統(tǒng)492022/12/8現(xiàn)代CNC系統(tǒng)常具有以下功能：數(shù)控系統(tǒng)502022/12/9數(shù)控編程是根據(jù)來(lái)自CAD的零件幾何信息和來(lái)自CAPP的零件工藝信息自動(dòng)或在人工干預(yù)下生成數(shù)控代碼的過(guò)程——計(jì)算加工走刀中的刀位點(diǎn)。常用的數(shù)控代碼有ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）和EIA（美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)）兩種系統(tǒng)。ISO代碼是七位補(bǔ)偶代碼，即第8位為補(bǔ)偶位；EIA代碼是六位補(bǔ)奇碼，即第5列為補(bǔ)奇位。補(bǔ)偶和補(bǔ)奇的目的是為了便于檢驗(yàn)紙帶閱讀機(jī)的讀錯(cuò)信息。NC編程502022/12/8數(shù)控編程是根據(jù)來(lái)自CAD的零件幾何信息512022/12/9數(shù)控編程的方式：（1）手工編程；（2）數(shù)控語(yǔ)言編程；（3）CAD/CAM系統(tǒng)編程；NC編程512022/12/8數(shù)控編程的方式：NC編程522022/12/9工藝處理：分析零件圖紙、確定加工方法、加工路線和工藝參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)數(shù)、刀具進(jìn)給量、切削參數(shù))數(shù)值計(jì)算：由工藝參數(shù)計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，獲刀位數(shù)據(jù)編制數(shù)控加工程序：由數(shù)控機(jī)床所采用的指令代碼，在數(shù)控程序格式的指導(dǎo)下，將工件尺寸、刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)等其他輔助功能編制成數(shù)控加工程序制備控制介質(zhì)：穿孔紙帶、磁盤(pán)等程序校核：試切，反饋檢驗(yàn)結(jié)果NC編程的主要內(nèi)容與步驟522022/12/8工藝處理：分析零件圖紙、確定加工方法、532022/12/9小結(jié)CADCAECAM532022/12/8小結(jié)CADENDEND專題二：

CIMS組成與體系之CAx(上)朱海平haipzhu@機(jī)械學(xué)院制造裝備數(shù)字化國(guó)家工程中心/工業(yè)工程系現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)專題二：

CIMS組成與體系之CAx(上)朱海平現(xiàn)代集成制造562022/12/9主要內(nèi)容CADCAECAMCAD/CAM集成22022/12/8主要內(nèi)容CAD572022/12/9為什么需要CAD?傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式重復(fù)的工作容易出錯(cuò)不易更改不易保存復(fù)制困難效率不高…32022/12/8為什么需要CAD?傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式582022/12/9設(shè)計(jì)在整個(gè)生產(chǎn)周期中所占的比重設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)制造時(shí)間百分比（%)42022/12/8設(shè)計(jì)在整個(gè)生產(chǎn)周期中所占的比重設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)制592022/12/9數(shù)字BOEING技術(shù)趨勢(shì)虛擬設(shè)計(jì)制造全生命周期設(shè)計(jì)制造PLM并行工程CE全球化的協(xié)作平臺(tái)EXSTAR美國(guó)B777的應(yīng)用效果開(kāi)發(fā)周期：9年－>4.5年成本降低：25％100％整機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)世界壟斷與霸主地位開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作的重要性52022/12/8數(shù)字BOEING技術(shù)趨勢(shì)美國(guó)B777的應(yīng)602022/12/9什么是CAD?CAD指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，用各自的專業(yè)知識(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、繪圖、分析和編寫(xiě)技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱。即，設(shè)計(jì)者向計(jì)算機(jī)輸入根據(jù)設(shè)計(jì)要求建立的數(shù)學(xué)模型、設(shè)計(jì)參數(shù)等，通過(guò)計(jì)算機(jī)檢索相關(guān)計(jì)算、優(yōu)化，以圖形方式顯示設(shè)計(jì)結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可對(duì)結(jié)果進(jìn)行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、平移、變換等處理，直到獲得滿意結(jié)果，最后將結(jié)果以圖形或數(shù)據(jù)形式輸出的過(guò)程。62022/12/8什么是CAD?CAD指工程技術(shù)人員以計(jì)算612022/12/9計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容：概念設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元分析計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)輔助繪圖etc完整的CAD系統(tǒng)包括：處理算法圖形系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)庫(kù)什么是CAD?72022/12/8計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容：什么是CAD?622022/12/982022/12/8632022/12/9CAD子系統(tǒng)CAD技術(shù)簡(jiǎn)史CAD的組成CAD的功能92022/12/8CAD子系統(tǒng)CAD技術(shù)簡(jiǎn)史642022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史50年代中期：USAirForce‘sSAGE@MITLincolnLaboratory–最早使用光筆102022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史50年代中期：USA652022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1959，DAC-1（DesignAutomatedbyComputer

）,第一個(gè)commercialCAD系統(tǒng)，由IBM為GeneralMotors開(kāi)發(fā)Dr.PatrickJ.Hanratty于1957開(kāi)發(fā)了第一個(gè)commercialnumerical-controlprogrammingsystem被稱為：“theFatherofCADD/CAM”112022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1959，DAC-1（662022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史60年代初期，IvanSutherland，SKETCHPAD－光筆實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，定位圖形元素－工程圖輪廓、尺寸等的分層表示－交互式圖形學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)122022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史60年代初期，Ivan672022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1962年，S.A.Coons發(fā)表：AnoutlineoftherequirementsforthecomputerAidedDesign《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)需求綱要》－設(shè)計(jì)者使用CRT顯示器與光筆操作－從概念設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及制造均采用計(jì)算機(jī)輔助－僅僅是設(shè)想了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的形式132022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1962年，S.A.682022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史

In1960McDonnellDouglasAutomationCompany(McAuto)的CADD是最早的CAD程序可以顯示2D與3D的線條

1967Dr.JasonRLemon創(chuàng)建了SDRCDavidEvansandIvanSutherlandfoundedin1968EvansandSutherlandIn1969Computervision成立，第一個(gè)商用CADsystem賣(mài)給了Xerox公司（施樂(lè)）

1969年，XeroxPARC成立，GUI誕生142022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史In1960M692022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1963年，StanfordResearchInstitute的DougEnglebart發(fā)明鼠標(biāo)152022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1963年，Stanf702022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1969年，ARPANET誕生1970年，法國(guó)Renault公司的PierreBezier提出一種全新的數(shù)學(xué)方法，用于構(gòu)造汽車(chē)自由曲面。由他領(lǐng)導(dǎo)研制的Unisurf曲面造型和UniAPT曲面加工系統(tǒng)，從1972年起應(yīng)用于汽車(chē)外形打樣和模具加工，為計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)CAGD研究方向奠定了基礎(chǔ)和發(fā)展方向。美國(guó)的洛克希德公司從1974年起向市場(chǎng)推出了CADAM系統(tǒng)，成為70年代中至80年代末國(guó)際上最流行的第一代IBM主機(jī)版交互繪圖系統(tǒng)麥道公司從1976年起開(kāi)發(fā)Unigraphics系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱UG，目前屬于EDS公司（1975年建立）法國(guó)Dassault公司1975年花一百萬(wàn)美元買(mǎi)下了CADAM源程序，學(xué)習(xí)CADAM的技術(shù)訣竅，同時(shí)又發(fā)展Bezier曲面造型方法，自主開(kāi)發(fā)了CATIA飛機(jī)外形設(shè)計(jì)和數(shù)控加工系統(tǒng)?，F(xiàn)代CAD誕生。162022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史1969年，ARPAN712022/12/9CAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)三維化網(wǎng)絡(luò)化參數(shù)化集成化標(biāo)準(zhǔn)化智能化172022/12/8CAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)三維化722022/12/9CAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)硬件大型主機(jī)智能終端小型機(jī)（TurnKeySystem）工作站微機(jī)網(wǎng)絡(luò)化軟件線框系統(tǒng)曲線曲面造型實(shí)體造型技術(shù)參數(shù)化特征造型變量化創(chuàng)新協(xié)同設(shè)計(jì)模塊化，專業(yè)分工PLM：產(chǎn)品生命周期管理182022/12/8CAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)硬件732022/12/9CAD技術(shù)簡(jiǎn)史

——CAD建模的發(fā)展歷程線框造型:Wire-FrameModeling曲面造型:SurfaceModeling實(shí)體造型:SolidModeling特征造型:FeatureModeling變量化造型：VariableModeling192022/12/8CAD技術(shù)簡(jiǎn)史

——CAD建模的發(fā)展742022/12/9線框造型（60年代）

線框建模是最簡(jiǎn)單的建模系統(tǒng)，物體只通過(guò)棱邊（直線、圓弧、園）來(lái)描述。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，所需信息量少，所占存貯空間也最少。缺點(diǎn)：沒(méi)有面的信息，有些情況下信息不完整，存在多義性。表面只有幾何表示，沒(méi)有定義，由于缺乏形體的表面信息，不能用于加工，CAE及CAM均無(wú)法實(shí)現(xiàn)。202022/12/8線框造型（60年代）線框建模是最簡(jiǎn)單752022/12/9曲面造型（70年代）曲面建模是通過(guò)對(duì)物體各種表面或曲面進(jìn)行描述的建模方法。曲面建模常用于其表面不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述的物體。常用的方法:貝塞爾(Bezier)曲面B樣條(Bspline)Coons曲面NUBERS曲面212022/12/8曲面造型（70年代）曲面建模是通過(guò)對(duì)物762022/12/9CADAM——美國(guó)洛克希德(Lochheed)公司CALMA——美國(guó)通用電氣(GE)公司CV——美國(guó)波音(Boeing)公司IDEAS——美國(guó)國(guó)家航空及宇航局(NASA)/SDRCUG——美國(guó)麥道(MD)公司CATIA——法國(guó)達(dá)索(Dassault)公司SURP——大眾汽車(chē)公司PDGS——福特汽車(chē)公司EUCLID——雷諾汽車(chē)公司…曲面造型（70年代）222022/12/8CADAM——美國(guó)洛克希德(Lochh772022/12/9優(yōu)點(diǎn)：避免了二義性，有完整的表面和邊界，適合自動(dòng)生成NC加工指令。CAM的問(wèn)題可以基本解決。缺點(diǎn)：由于表面模型只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其它特性，如質(zhì)量、重心、慣性矩等，對(duì)CAE十分不利，最大的問(wèn)題在于分析的前處理特別困難。不能優(yōu)效處理不規(guī)則區(qū)域的曲面、無(wú)法定義曲面厚度。不存在各個(gè)表面之間相互關(guān)系的信息曲面造型（70年代）232022/12/8優(yōu)點(diǎn)：避免了二義性，有完整的表面和邊界782022/12/9開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟件商品化程度較軍方支持的系統(tǒng)要低，功能覆蓋面和軟件水平亦相差較大。價(jià)格昂貴曲面造型（70年代）242022/12/8開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟件商品化程度較軍方支持的系792022/12/9三維實(shí)體建模是目前應(yīng)用最多的一種技術(shù)，它在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、物理特性計(jì)算、裝配干涉檢驗(yàn)、有限元分析方面都已成為不可缺少的工具。SDRC公司于1979年發(fā)布了世界上第一個(gè)完全基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAE軟件——I-DEAS。實(shí)體造型（80年代初）252022/12/8三維實(shí)體建模是目前應(yīng)用最多的一種技術(shù)，802022/12/9三維實(shí)體建模是目前應(yīng)用最多的一種技術(shù)，它在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、物理特性計(jì)算、裝配干涉檢驗(yàn)、有限元分析方面都已成為不可缺少的工具。常用的方法:邊界表示法BoundaryRepresentation—B-rep布爾模型（構(gòu)造實(shí)體幾何法）ConstructiveSolidGeometry-CSG空間單元表示法實(shí)體造型262022/12/8三維實(shí)體建模是目前應(yīng)用最多的一種技術(shù)，812022/12/9B-rep：用邊界表面表示一個(gè)幾何形體，邊界表面再分為邊和點(diǎn)等底層幾何元素比線框建模方便的圖形交互功能難于建立復(fù)雜的幾何體模型實(shí)體造型–邊界模型272022/12/8B-rep：用邊界表面表示一個(gè)幾何形體822022/12/9布爾模型是通過(guò)基本體素及它們之間的布爾運(yùn)算（相加、相減、相交）來(lái)表示的。布爾模型將任何幾何形體都看成是由簡(jiǎn)單的“體素”（如長(zhǎng)方體、圓柱體、球體、圓錐體、環(huán)狀體）組成，通過(guò)布爾運(yùn)算系統(tǒng)將這些體素組成所需的幾何體。實(shí)體造型–布爾模型282022/12/8布爾模型是通過(guò)基本體素及它們之間的布爾832022/12/9用簡(jiǎn)單實(shí)體(稱為體素)通過(guò)集合運(yùn)算交、并、差構(gòu)造復(fù)雜實(shí)體。實(shí)體造型–布爾模型292022/12/8用簡(jiǎn)單實(shí)體(稱為體素)通過(guò)集合運(yùn)算交、842022/12/9空間單元表示法是通過(guò)具有一定大小的立方體（稱為單元）組合起來(lái)表示物體的一種方法。通過(guò)定義各個(gè)單元的位置是否被占用來(lái)表達(dá)物體，因而是一種近似表示法。并且，單元的大小直接影響到模型的分辨率。單元表示法要求的存貯空間大，且不能表示物體各部分之間的關(guān)系，也沒(méi)有點(diǎn)、線、面的概念。優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，便于物理性計(jì)算和有限元分析。實(shí)體造型–空間單元表示法302022/12/8空間單元表示法是通過(guò)具有一定大小的立方852022/12/9實(shí)體造型技術(shù)帶來(lái)了算法改進(jìn)和未來(lái)發(fā)展的希望的同時(shí)，也帶來(lái)了數(shù)據(jù)計(jì)算量的極度膨脹。由于以實(shí)體模型為基礎(chǔ)的CAE本身就屬于高層次技術(shù)，普及面窄。算法和系統(tǒng)效率的矛盾使實(shí)體造型技術(shù)因此沒(méi)能在整個(gè)行業(yè)迅速推廣。CV公司最先在曲面算法上取得突破，計(jì)算速度提高很大。

實(shí)體造型312022/12/8實(shí)體造型技術(shù)帶來(lái)了算法改進(jìn)和未來(lái)發(fā)展的862022/12/9特征造型：使實(shí)體造型中的幾何體被賦予較高層次（相對(duì)于幾何、拓?fù)涞容^低層次信息而言）的工程信息（如定位基準(zhǔn)、公差、粗糙度或其他設(shè)計(jì)制造信息），提供參數(shù)化尺寸驅(qū)動(dòng)的特征造型功能。特點(diǎn)：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改。

特征造型–80年代中期322022/12/8特征造型：使實(shí)體造型中的幾何體被賦予較872022/12/9參數(shù)化技術(shù)公司（ParametricTechnologyCorp.PTC）——Pro/ENGINEER的參數(shù)化軟件進(jìn)入90年代，以參數(shù)化技術(shù)為特點(diǎn)的特征造型變得比較成熟起來(lái)，充分體現(xiàn)出其在許多通用件、零部件設(shè)計(jì)上存在的、簡(jiǎn)便易行的優(yōu)勢(shì)。特征造型–80年代中期332022/12/8參數(shù)化技術(shù)公司（Parametric882022/12/9設(shè)計(jì)員操作的是產(chǎn)品的功能要素，如定位孔，鍵槽等，而不再是線條和體素。特征的引入體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，使模型更易理解和組織生產(chǎn)，設(shè)計(jì)圖易修改。將公差、粗糙度等工藝信息建立在特征模型中，使CAPP和CAM可直接提取所需信息，為開(kāi)發(fā)基于統(tǒng)一產(chǎn)品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)創(chuàng)造了條件特征造型的特點(diǎn)342022/12/8設(shè)計(jì)員操作的是產(chǎn)品的功能要素，如定位孔892022/12/9復(fù)合建模技術(shù)，并非完全基于實(shí)體，難以全面應(yīng)用參數(shù)化技術(shù)。CV、CATIA、UGSDRC公司在1990前摸索了幾年參數(shù)化技術(shù)后，也面臨著同樣的抉擇：采用逐步修補(bǔ)的方式，繼續(xù)將其I-DEAS軟件參數(shù)化下去？全部改寫(xiě)？SDRC的開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)參數(shù)化技術(shù)（特征造型）有許多不足。全尺寸約束的硬性規(guī)定干擾和制約著設(shè)計(jì)者創(chuàng)造力和想象力的發(fā)揮。如在設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的拓?fù)潢P(guān)系發(fā)生改變，失去了某些約束特征也會(huì)造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)混亂。

特征造型的問(wèn)題352022/12/8復(fù)合建模技術(shù)，并非完全基于實(shí)體，難以全902022/12/9SDRC的開(kāi)發(fā)人員大膽地提出了一種更為先進(jìn)的實(shí)體造型技術(shù)——變量化技術(shù)。從1990年到1993年，SDRC公司投資一億美元，于1993年推出了全新體系結(jié)構(gòu)的I-DEASMasterSeries軟件。在早期的大型CAD軟件中，這是唯一一家在90年代將軟件徹底重寫(xiě)的廠家。

變量化技術(shù)既保持了參數(shù)化技術(shù)的原有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了它的許多不足之處。截止到2002，SDRC的市場(chǎng)排名已由I-DEASMS1發(fā)布時(shí)的第九名，上升至第三位。變量化造型362022/12/8SDRC的開(kāi)發(fā)人員大膽地提出了一種更為912022/12/9一個(gè)CAD系統(tǒng)由兩部分組成：高性能的硬件功能強(qiáng)大的軟件CAD子系統(tǒng)的組成372022/12/8一個(gè)CAD系統(tǒng)由兩部分組成：CAD子系922022/12/9CAD硬件的組成計(jì)算機(jī)分為大型機(jī)，中、小型機(jī)，工作站和微機(jī)四大類。外圍設(shè)備包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、掃描儀等輸入設(shè)備和顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、拷貝機(jī)等輸出設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括中繼器、網(wǎng)橋、路由器、網(wǎng)關(guān)、Modem方式連接到網(wǎng)絡(luò)上，以實(shí)現(xiàn)資源共享。先進(jìn)的CAD系統(tǒng)都是以網(wǎng)絡(luò)的形式出現(xiàn)的，特別是在并行工程環(huán)境中，為了進(jìn)行產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)更是必不可少的。CAD子系統(tǒng)的組成382022/12/8CAD硬件的組成CAD子系統(tǒng)的組成932022/12/9CAD軟件的組成：支撐軟件：操作系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及其編輯系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和圖形支撐軟件。應(yīng)用軟件：它是根據(jù)本領(lǐng)域工程特點(diǎn)，利用支撐軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的解決本工程領(lǐng)域特定問(wèn)題的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。設(shè)計(jì)計(jì)算方法庫(kù)(常用數(shù)學(xué)方法庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法庫(kù)、常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算方法庫(kù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法庫(kù)、可靠性設(shè)計(jì)軟件、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)軟件)各種專業(yè)程序庫(kù)（常用機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算方法庫(kù)、常用產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件包等）CAD子系統(tǒng)的組成392022/12/8CAD軟件的組成：CAD子系統(tǒng)的組成942022/12/9計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)還包括很多其它內(nèi)容，如優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能CAD、概念設(shè)計(jì)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)分析和仿真、CAD/CAM集成及接口技術(shù)等。一個(gè)完善的CAD系統(tǒng)，應(yīng)包括交互式圖形程序庫(kù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序庫(kù)。對(duì)于產(chǎn)品或工程的設(shè)計(jì)，借助CAD技術(shù)，可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率。CAD技術(shù)正向著開(kāi)放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展

CAD子系統(tǒng)的功能402022/12/8計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)還包括很多其它內(nèi)容，如優(yōu)952022/12/9CAE的功能：產(chǎn)品幾何形狀的模型化和工程分析與仿真。常見(jiàn)的工程分析包括：對(duì)質(zhì)量、體積、慣性力矩、強(qiáng)度等的計(jì)算分析；對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)精度，動(dòng)、靜態(tài)特征等的性能分析；對(duì)產(chǎn)品的應(yīng)力、變形等的結(jié)構(gòu)分析。CAE-計(jì)算機(jī)輔助工程412022/12/8CAE的功能：CAE-計(jì)