CAD⼀CAM技术的应用以及CAD⼀CAM技术新的发展方向

1.1 CAD/CAM的概念
CAD/CAM是计算机辅助设计/计算机辅助制造（Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture）的简称，是当今世界发展最快的技术之一。它不仅促使了生产模式的转变，同时也促进了市场的发展。目前，CAD/CAM技术已经在许多领域中得到应用，这里只讨论在制造业中的应用。
设计知识
产品开发计划 零件图，装配图，
产品功能需求 CAD 与制造有关的各种

数据库和
CAD系统

CAD 技术的概念
CAD技术的概念如图1-1所示。由图可见，在计算机辅助下进行设计与传统的以人为核心的设计明显不同。根据产品开发计划和对产品功能的要求，不再仅仅是依靠设计者个人的知识和能力去设计，而是运用包括设计者本人和存储在计算机中的多种知识，在CAD系统和数据库的支持下进行工作。这种工作方式设计出的产品大大优于单个设计师凭个人脑力和能力设计出的产品；另外，CAD输出的结果也不仅仅是装配图和零件图，还包括设计、制造过程中应用计算机所需的各种信息。
CAM 技术概念
CAM技术主要是围绕着数控编程技术开始发展的。数控加工是CAD/CAM发挥效益最直接、最明显的环节之一。 加工对象的形状越复杂，加工精度越高，设计更改越频繁，数控加工的优越性越容易得到发挥。因此数控编程技术受到高度重视。然而从制造的全过程看，应用计算机作为辅助手段的不仅仅是数控编程，还有许多技术和方法归类于CAM的范畴，如计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助生产管理（CAPM）、生产活动控制（PAC）等。其中有些内容已经超出了制造过程和间接制造过程；狭义CAM则是指制造过程中某个环节上应用计算机。是对狭义CAM的一种概念性解释，其中在制造全过程的数控编程环节上应用了计算机。

加工设备

工艺路线文件、工序 数控加工程序
内容文件、零件信息 CAM 数控检测程序
数据库和
CAM系统

CAD/CAM技术概念
实际应用中，CAD/CAM是以系统方式出现的，包括商品化CAD/CAM系统和企业根据应用目标构件的CAD/CAM系统。系统中包括设计与制造过程的三个主要环节，即CAD、CAPP（Computer Aided Process Planning）和NCP(Numerical Control Programming)。其中CAPP和NCP属于CAM范畴。完善的CAD/CAM系统一般包括产品设计、工程分析、工艺过程规划、数控编程、工程数据库以及系统接口几个部分。这些部分以不同的形式组合集成就构成各种类型的系统。图1-3是以工程数据库为核心的一种CAD/CAM系统。其各部分的功能如下所述。

产品设计 工艺规划
有限元分析 工 数控加工
程
优化设计 数 图形显示
据
系统接口 库 用户接口

图1-3 以工程数据库为核心的CAD/CAM系统

1.产品设计
产品设计包括产品的方案设计和结构设计，它们均在计算机的辅助下完成。在结构设计中，可以应用当前较成熟的曲面造型技术、实体造型技术和特征造型技术。另外，在设计阶段就要考虑零件的几何特征和制造工艺特征，使产品设计的数据能在其他环节中使用。

2.工程分析
工程分析包括对产品的性能、特征进行理论分析和计算。它包括的内容很多，不同类型的产品，工程分析的内容也不尽相同，但至少应进行结构分析、应力计算、载荷计算、有限元分析、优化设计。除此之外，还应根据产品的特殊性，增加动力计算、振动分析、重心分析等内容。

3.工艺过程规划
工艺过程规划是将产品设计阶段的几何特性和制造工艺特性等数据信息转换为各种加工和制造管理信息。零件加工过程的计算机辅助设计包括完成工艺路线与工序设计、产生工序图和工艺文件、向CAM提供数控编程所需的工艺信息。CAPP一般采用样件法和创成法原理。特征造型技术完整地描述了零件的几何与工艺特征信息。CAPP首先要建立一个工艺路线设计、工序设计规划、工艺决策方法等知识建立知识库。工艺数据库包括机床、刀具、夹具和切削参数等。
4.数控编程
加工零件需要来自CAD方面的几何信息和来自CAPP方面的工艺信息。利用这些信息完成零件的数控加工编程及仿真，并提供数控加工指令文件和切削加工时间信息。

5.工程数据库
与一般的管理型数据库不同，工程数据库的主要特点是数据量大、形式多样、结构繁琐、关系复杂、动态性强、图形数据与非图形数据并存。工程数据库将产品从设计到制造的所有环节用信息流联系起来，实现信息的共享与交换。

6.系统接口

系统的接口通常是标准化接口或者是定义成通用接口，目的是减少系统对设备的依赖，避免工作重复，提高CAD/CAM集成系统的工作效率。标准接口为系统的信息集成提供了重要的基础。