模具CAD 2

专家系统也可认为是一种应用软件。在设计过程中
有相当 — 部分工作不是计算及绘图。而是依靠工程 领域专家丰富实践经验和专门知识，经过专家进行 思考、推理与判断才获得解决。 使计算机工作竭力模拟专家解决问题的工作过 程，为达到这个目的而编制的智能型计算机程序称 为专家系统。80年代末，国内也蓬勃地开展了研制 产品设计专家系统的工作。如工业汽轮机总体方案 设计专家系统、圆柱齿轮减速器设计专家系统和各 类模具设计专家系统等，均已投入工业设计应用。 CAD/CAM应用软件将运用专家系统的概念和方法， 使CAD／CAM进一步向智能化、自动化方向发展。

图2.2 CAD/CAM系统的组成
2.1.2 硬件系统的配置

(1)主机系统(Mainframe) 这种系统的特点 是用高性能的大型通用计算机作为主机， 用分时方式连接几十个甚至几百个图形 终端和字符终端。国外大型飞机制造公 司和汽车公司应用IBM和CDC主机系统 的居多。主机系统的配置价格昂贵，仅 适于国家大型企业和科研单位。
模具CAD／CAM系统所包含的内容没有 统一的定义。 狭义地说，它可以是计算机辅助某 种类 型模具的设计、计算、分析和绘图，以 及数控加工自动编程等的有机集成；


广义地说，它可以包括成组技术(GT)、 计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程 (CAE)、计算机辅助工艺过程设计(CAPP)、 计算机辅助检测(CAT)、数控技术(NC、 CNC、DNC)、柔性制造技术(FMS)、物 料资源规划(MRP)、管理信息系统(MIS)、 企业管理(MKT)、办公室自动化(OA)、 自动化工厂(FA)等多种计算机技术在模 具生产过程中的综合。

(3)工程工作站系统(Workstation) 工作站 是新型高性能的计算机系统，当前在工 程上应用比较广泛。国内外应用较多的 工作站型号有美国的Apollo、IBM、SUN、 HP、VAX和SGI。高档型的工作站都有 三维图形加速器，可支持实时动态显示， 分辨率可达1600×l 280。

(4)微机系统(PC机系统) 微机系统超出人 们的想象，目前的微机属于32位的 Pentium、PentiumII，它的主频达到 450MHz，每秒发送20亿条指令。内存可 达64MB SDRAM以上，硬盘可配置到 5GB以上，其性能已经超过90年代初期 工程工作站的水平。现在许多工作站上 的CAD/CAM软件多数移植到微机上。

(2)小型机成套系统(Turnkey System) 这类 系统的厂商很多，如美国的CV、Calma、 Applicon、Intergraph以及法国的Enclid等。 32位小型机完全可以完成CAD／CAM任务。 目前应用较多的是DEC的VAX系列计算机。 其优点是软件不需要变更，可在其系列产 品中通用。小型机系统也有其局限性，系 统扩展能力差，数据存储分散，因此现在 倾向于使用工作站或微机。
2.2.1

CAD／CAM软件系统的分类
计算机软件是指控制计算机运行，并使 计算机发挥功能的各种程序、数据及文 档 软件配置水平决定了整个CAD／CAM系 统性能的优劣。 CAD／CAM软件系统可以分为系统软件、
支撑软件、应用软件
图 2.5 CAD系统中软件的层次
一、系统软件

系统软件 主要用于计算机的管理、维护、控
1．计算机分析软件
这类软件主要用来解决工程设计中各种 数值计算问题，主要有： ①常用数学方法程序库;

解微分方程、线性代数方程、数值积分、有限差 分，以及曲线曲面拟合等数学问题的计算机程序。

②有限元法结构分析软件 ;
力学、金属及塑料成形、电磁场分析、无损探伤 等领域。商品化的有限元分析软件很多，其中国内外 流行的有SAP、ADINA、ANSYS等
2.1.3 计算机


计算机由中央处理器(CPU)、内存储器 (简称内存)和输入／输出(I／O)接口组成。 计算机的内存是CPU可以直接访问的存 储器，用于存储常驻控制程序、用户程 序指令和准备接受处理的数据。
2.1.4 图形显示

计算机配上高质量的图形显示系统就成为适用 于CAD／CAM作业的图形工作站。判断图形 工作站性能的是图形处理速度和图形显示质量。 图形工作站的图形处理速度通常以每秒钟内可 处理并显示的三维矢量个数和三维填充多边形 的个数来衡量；显示质量通常以屏幕分辨率和 可分辨的颜色种数来衡量。对于一般用途的 CAD／CAM系统，采用对角线尺寸为20in左右、 分辨率为1024×768或1280×1024的显示器即 可较好地满足使用的要求。

3．数据库管理系统
为了适应数量庞大的数据处理和信息交换的 需要，近年来发展了数据库管理系统(DATA BASE MANAGEMENT SYSTEM，缩写DBMS)。 它除了保证数据资源共享、信息保密数据安全之 外，还能尽量减少数据库内数据的重复。用户使 用数据库都是通过数据库管理系统而进行的，因 而它也是用户与数据之间的接口。 当前国内流行的商品化数据库管理系统有 FoxPro、FoxBASE、ORACLE等，它们均属于关 系型数据库管理系统，适用于商业及事务管理， 研制一个完善的工程数据库管理系统，是目前尚 在努力解决的重大课题。

广域网用于地区之间的通信，距离可达
几千公里，通常要租用邮电部门的通信 线路，如宽带载波线、微波通信线路、 甚至卫星通信线路等。由于距离远，需 采用调制解调器，将数字信号先调制成 模拟信号进行远距离传送，到了目的地 后，再将模拟信号解调成数字信号送入 目的地计算机。其传送速率较低，通常 小于9600bps。
2.1.6 外存储器
硬磁盘 软磁盘和光磁盘 磁带 光盘存储器 1.CD-ROM光盘机（只读式） 2.WORM光盘机（一次写入，多次读出） 3.可擦写光盘

2.1.7 图形输出设备
在输出媒介包括纸、聚酯薄膜、感光胶片 上生成图象。 1.平板式绘图仪； 2.滚筒式绘图仪； 3.喷墨式绘图仪；（第二代） 光电绘图仪。（第三代）（2张A0/分）
图2-3 图形输入板
数字化仪的工作原理与图形输入板是相 同的。 不同点：数字化仪尺寸较大，可在其上 铺一张A0尺寸甚至更大的图纸；分辨较 高，目前已达到0.001in。 图形输入板和数字化仪的不足： 采用这种办法输入图样很费时，也 较难保证精度。

二、光学图形扫描仪

光学图形扫描仪有圆筒式和平板式两种形式。图 样卷放或铺设在光学图形扫描仪上，采用精密的 半导体光电管矩阵或其它光测方法扫描整个图像 区域，将整个图像区域在水平和垂直方向划分成 许多网格(或称像素)，如200～300格/in，对每个 像素进行光测。如是黑白图像，只有“黑”和 “白”两个状态，用一个二进位码即可表示；如 有彩色，需要采用多位二进位码才能完整地表示 一个像素的图像信息。将一张图样上所有像素的 图像信息以一定的数据格式存储进计算机，可以 实现图样在屏幕上的再现。


完成第—种功能通常采用数字化仪或光 学图形扫描输入仪。后两种功能均是与 交互绘图有关的，也就是说，在屏幕上 作图需要输入两类指令，即绘图指令和 图形位置指令。前者指画什么图形，后 者指画在什么位置。不同的计算机制造 公司提供不同的手段来实现上述两类指 令的输入。
一、图形输入板和数字化仪

图形输入板是一块尺寸约为50cm×40cm 的光滑平板，放在图形终端前方，平板 表面有一个可移动的定位器(又称感应笔 或鼠标器)，如图2—3所示，用来探测平 板上定位器所在点的X、y坐标，并将其 送到计算机中去。

图2.4 平板式绘图仪和滚筒式绘图仪示意图
2.1.8 打印机

用于输出文本、数据、图形和图象。 1.针打点阵打印机； 2.喷墨打印机； 3.激光打印机。
2.1.9 计算机网络
计算机网络是用通信线路和通信设备将 分散在不同地点并具有独立功能的计算 机互相联接，按照网络协议进行数据通 信，实现资源共享。 计算机网络系统内允许有异种机。各个 计算机可以是不同的支撑环境。

4．网络管理软件

网络CAD／CAM系统是20世纪90年代微机 CAD／CAM主要使用环境之—。在微机网络工 程中，网络系统软件是必不可少的，如NetWare 就是NOVELL公司专门为该公司微机局域网产 品设计的网络系统软件，它包括服务器操作系 统、文件服务器软件、通信软件等。应用这些 软件可进行网络文件系统管理、存储器管理、 任务调度、用户间通讯、软硬件资源共享等项 工作。计算机网络管理软件随微机局域网产品 一起提供。
2.2.2 典型的CAD／CAM软件
1．I-DEAS软件 I-DEAS(Integrated Engineering Analysis System) 软件是美国SDRC公司开发的。1991年推出IDEAS6.0版本，在6.0版本中增加了二维联动和变 量设计等功能，成为计算机辅助机械产品CAD软 件中功能很强的软件。I-DEAS软件是一种综合 性的机械设计自动化软件系统，它集成了设计、 绘图、工程分析、塑料成型过程模拟、数控编程 及测试等功能。

计算机网络具有以下功能：



计算机之间实现数据传送； 网内各站点上的数据库实现共享； 网内各站点上的软件，包括各种语言处理程序、 服务程序和应用程序等实现共享； 网内的计算机和外部设备等硬件资源实现共享； 网内各站点可互为后备，以提高系统的可靠性； 网内各站点实现负荷合理分配等。
广域网和局域网
制及运行，以及计算机程序语言的翻译、装入 和运行。 1.操作系统：DOS、WINDOWS、UNIX等。 用于文件管理和设备管理； 2.编译系统：FORTRAN、BASIC、C等。 将用高级语言编写的程序翻译成 计算机能够直接执行的机器指令。
二、支撑软件

支撑软件是CAD／CAM软件系统中的核 心，它是为了满足CAD／CAM工作中的 共同需要而开发的通用软件。近20多年 来，由于计算机应用领域迅速扩大，支 撑软件的开发研制有了很大的进展，种 类繁多的商品化支撑软件层出不穷，其 中比较通用的有以下几类：