第三节 CAD/CAM系统的功能与任务

由于CAD/CAM系统所研究的对象任务各有不同，则所选择的支撑软件不同，对系统的硬件配置、选型也不同。系统总体与外界进行信息传递与交换的基本功能是靠硬件提供的，而系统所能解决的具体问题是由软件保证的。

一、CAD/CAM系统的基本功能

1．人机交互功能

在CAD／CAM系统中，人机接口是用户与系统连接的桥梁。采用友好的用户界面，是保证用户直接、有效地完成复杂设计任务的基本和必要条件，除此以外，尚须有交互设备，以实现人与计算机之间的联络与通信过程。

2．图形显示功能

如上述，CAD／CAM是一个人机交互的过程。在这个过程中，用户的每一次操作，都能从显示器上及时得到反馈，直到取得最佳的设计结果。

从产品的造型、构思、方案的确定，结构分析到加工过程的仿真，系统应保证用户能够随时观察、修改中间结果，实时编辑处理。图形显示功能不仅能够对二维平面图形进行显示控制，尚包含对三维实体的处理等功能。

3．存储功能

当CAD／CAM系统运行时，具有很大的数据量，且伴随着很多算法将生成大量的中间数据，尤其是对图形的操作以及交互式的设计、结构分析中网格划分等。为保证系统能够正常的运行，CAD／CAM系统必须配置容量较大的存储设备，以支持数据在各模块运行时的正确流通。工程数据库系统的运行更应具有储存较大空间的保障。

4．输入输出功能

CAD／CAM系统运行过程中，一方面用户需不断地将有关设计要求、计算步骤的具体数据等输入计算机内；一方面通过计算机的处理，能够将系统处理的结果及时输出。这个输入输出功能也是系统的基本功能。输入输出的信息可是数值，亦可为非数值。譬如图形数据、文本、字符等。

二、CAD／CAM系统之主要任务

CAD／CAM系统之主要任务是对产品设计、制造全过程的信息进行处理。这些信息主要包括设计、制造中的数值计算、设计分析、工程绘图、几何建模、机构分析、计算分析、有限元分析、优化分析、系统动态分析、测试分析、CAPP、工程数据库的管理、数控编程、加工仿真等各个方面，列出其中几项作以说明。

1．几何建模

产品设计构思阶段，系统能描述基本几何实体及实体间的关系；提供基本体素、构造实体的多种造型方法，以便为用户提供所设计产品的几何形状、大小，进行零件的结构设计以及零部件的装配；能动态地显示三维图形，解决三维几何建模中复杂的空间布局问题；同时还能进行消隐、色彩浓淡处理等。利用几何建模的功能，用户不仅能构造各种产品的几何模型，还能够随时观察、修改模型，或检验零部件装配的结果。

几何建模是CAD／CAM系统的核心。它为产品的设计、制造提供基本数据，同时为其它模块提供原始信息。几何建模所定义几何模型的信息可供有限元分析、绘图、仿真、加工等模块调用。系统总体与外界进行信息传递与交换的基本功能是靠硬件提供的，而系统所能解决的具体问题是由软件保证的。 几何建模模块内，不仅能构造规则形状的产品模型，对于复杂表面的造型，系统可采用曲面造型或雕塑曲面造型的方法，根据给定的离散数据或有关具体工程问题的边界条件来定义、生成、控制和处理过渡曲面，或用扫描的方法得到扫视体、建立曲面的模型。小至U盘插套、手机机壳、液晶显示器机体，

大到汽车车身、飞机机翼、巨型船舶船体等设计制造，均可采用此种方法。

2．工程绘图

很多产品的设计结果都是以图形的形式出现，CAD／CAM中的某些中间结果也是通过图形表达的。CAD／CAM系统一方面应具备从几何造型的三维图形直接向二维图形转换的功能；另一方面，还需有处理二维图形的能力。包括基本图元的生成，标注尺寸，图形的编辑处理(比例变换、平移、图形拷贝、图形删除等)以及显示控制、附加技术条件等功能，保证生成符合生产要求，也符合国家标准的图样文件。

3．计算分析

CAD／CAM系统构造了产品的形状模型之后，能够根据产品几何形状，计算出相应的体积、表面积、质量、重心位置、转动惯量等几何特性和物理特性、为系统进行工程分析和数值计算提供必要的基本参数。CAD／CAM中的结构分析尚需进行应力、温度、位移等计算；图形处理中变换矩阵的运算；体素之间的交、并、差运算等；在工艺规程设计中有工艺参数的计算。故要求CAD／CAM系统对各类计算分析的算法正确、全面，且数据计算量大，还要有较高的计算精度。

4．优化设计

系统应具有优化求解的功能。即在一定条件的约束限制下，使工程设计中的预定指标达到最优。优化设计包括总体方案的优化、产品零部件结构的优化、工艺参数的优化、可靠性优化等。优化设计是现代设计方法学中的一个重要的组成部分。

5．有限元分析

有限元分析是一种数值近似解法，用来解决结构形状比较复杂零件的静态、动态特性，强度、振动、热变形、磁场、温度场强度、应力分布状态等计算分析。在进行静、动态特性分析计算之前，系统根据产品结构特点，划分网格、标出单元号、节点号、并将划分的结果显示在屏幕上；进行分析计算之后，将计算结果以图 …… 此处隐藏：1233字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……