对cadcam认识

我对CAD/CAM这门课的认识

这学期我们学习了机械CAD/CAM这门课。通过将近一个学期的学习我认识到机械CAD/CAM技术为工程设计及机械制造业提供了极大的便利，其突出特点是可以提高产品设计效率、加快产品生产周期、降低产品成本、提高产品质量。

CAD在早期是英文Computer Aided Drafting (计算机辅助绘图)的缩写，随着计算机软、硬件技术的发展，人们逐步的认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计；真正的设计是整个产品的设计，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等。二维工程图设计只是产品设计中的一小部分；于是CAD的缩写也由Computer Aided Drafting 改为 Computer Aided Design，C AD也不再仅仅是辅助绘图，而是整个产品的辅助设计。

CAD是CAE、CAM和PDM的基础。在CAE中无论是单个零件、还是整机的有限元分析及机构的运动分析，都需要CAD为其造型、装配；在CAM中，则需要C AD进行曲面设计、复杂零件造型和模具设计；而PDM则更需要CAD进行产品装配后的关系及所有零件的明细(材料、件数、重量等)。在CAD中对零件及部件所做的任何改变，都会在CAE、CAM和PDM中有所反应。所以如果CAD开展的不好，CAE、CAM和PDM就很难做好。

CAE 是计算机辅助工程(Computer-Aided Engineering)的英文简称，随着计算技术的发展，企业可以建立产品的数字样机，并模拟产品及零件的工况，对零件和产品进行工程校验、有限元分析和计算机仿真。在产品开发阶段，企业应用CAE能有效地对零件和产品进行仿真检测，确定产品和零件的相关技术参数，发现产品缺陷、优化产品设计，并极大降低产品开发成本。在产品维护检修阶段能分析产品故障原因，分析质量因素等。有限元分析在CAE中运用最广，有限单元法的基本思想是将物体（即连续的求解域）离散成有限个简单单元的组合，用这些单元的集合来模拟或逼近原来的物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题。物体被离散后，通过对其中各个单元进行单元分析，最终得到对整个物体的分析结构。随着单元数目的增加，解的近似程度将不断增大和逼近真实情况。

计算机的出现和发展是为了将人类从繁琐、重复的脑力劳动中解放出来。早在三、四十年前，计算机就已作为重要的工具辅助人类承担一些单调、重复的劳动，如数值计算、工程图绘制和数控编程等。在此基础上，逐渐出现了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规程设计(CAPP) 、计算机辅助制造(CAM) 、计算机辅助工程分析(CAE) 、计算机辅助夹具设计(CAFD) 等概念。近年来，这些独立的系统获得了飞速的发展，分别在产品设计自动化、工艺过程设计自动化和数控编程自动化等方面起到了重要的作用。集成的概念

随着计算机技术日益广泛深入的应用，人们很快发现，采用这些各自独立的系统不能实现系统之间信息的自动传递和交换。例如CAD系统设计的结果，不能直接为CAPP系统接收，若进行工艺规程设计时还需要人工将CAD输出的图样、文档等信息转换成CAPP系统所需要的输入数据，这不但影响了效率的提高，而且在人工转换过程中难免会发生错误。只有当CAD系统生成的产品零件信息能自动转换成后续环节（如CAPP、CAM等）所需的输入信息，才是最经济的。为此，人们提出了CAD/CAM集成的概念并致力于CAD、CAPP和CAM系统之间数据自动传递和转换的研究，以便将业已存在的和正在使用中的CAD、CAPP、CAM等独立系统集成起来。

集成（Integration）是近二十年来使用频率比较高的一个词。电路设计讲集成，软件系统开发讲集成，制造系统的规划设计也讲集成。由于应用领域的差异，集成的意义有所不同。即便是在同一领域，不同的阶段、不同的层面，其意义也有差别。因此很难给集成下一个准确完整的定义。对于集成系统来说，应具备以下三个基本特征：

数据共享：系统各部分的输入可一次性完成，每一部分不必重新初始化，各子系统产生的输出可为其它有关的子系统直接接收使用，不必人工干预。

系统集成化：系统中功能不同的软件系统，按不同的用途有机的结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的传递，保证系统内信息流畅通，并协调各子系统有效地运行。

开放性：系统采用开放式体系结构和通用接口标准。在系统内部各个组成部分之间易于数据交换、易于扩充；在系统外部，一个系统能有效地嵌入另一个系统中作为其组成部分，或者通过外部接口，有效地连接、实现数据交换。

CAD/CAM是制造系统的重要组成部分，正确理解CAD/CAM系统集成的概念，应将CAD/CAM放到整个集成化制造系统中来分析。集成化制造系统是由管理决策系统、产品设计与工程设计系统、制造自动化系统、质量保障系统四个功能子系统以及计算机网络和数据库两个支撑子系统等六个部分有机地集成起来。有利于系统各应用模块之间的资源共享，提高了系统运行效率，降低系统成本；避免了应用系统之间信息传递误差，特别是人为的传递误差，从而提高了产品的质量；有利于实现并行作业，缩短产品上市周期、提高产品质量和企业的市场竞争力；有利于实现面向制造的设计（DFM）和面向装配的设计（DFA），降低成本，提高产品竞争力；有益于敏捷制造等先进制造模式的实施，扩大企业的市场机遇。

三维CAD技术在机械设计中的优点：

通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD 在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:

零件设计更加方便：使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。

装配零件更加直观：在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。

缩短了机械设计周期：采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。

提高机械产品的技术含量和质量：由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CAD CIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计