模具cad与cam第二章+系统

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1、2.模具CAD/CAM系统的组成,2.1 模具CAD/CAM系统组成与分类 重 点 2.1.1 CAD/CAM系统基本组成 2.1.2 CAD/CAM系统的分类 2.1.3 CAD/CAM系统设计的总体原则 2.2 模具CAD/CAM系统的硬件 2.2.1 硬件的组成 2.2.2 硬件的选用原则 重 点 2.3 模具CAD/CAM系统的软件 2.3.1 软件的分类与层次结构 2.3.2 软件的选用原则 重 点 2.3.3 CAD/CAM系统对支撑环境（软硬件）要求,2.1 模具CAD/CAM系统组成与分类,2.1.1 CAD/CAM系统基本组成 是指为完成特定任务而由相关部件或要素组成的有机的

2、整体。一个完整的CAD/CAM系统必须具备硬件系统、软件系统。 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。,系统,2.1.1 CAD/CAM系统基本组成,基本组成：一个CAD/CAM系统是由计算机、输入输出设备、网络设备及生产设备等硬件和控制这些硬件运行的指令、程序及文档即软件组成，通常包含若干功能模块，如图2-1所示。 基本功能（九个）： 图形图象处理功能； 产品与过程建模功能； 信息存储与管理功能；工程计算分析与优化； 工程信息传输与交换；NC自动编程； 模拟仿真； 人机交互功能； 信息输入、输出功能。,2.1.1 CAD/CAM系统

3、基本组成,图2-1 CAD / CAM系统,2.1.2 CAD/CAM系统的分类,CAD/CAM系统可以从四个不同的角度加以分类： 1. 硬件、软件角度 2.系统的功能范围 3. 系统的运行方式 4. 网络的使用情况 1.硬件、软件角度 CAD/CAM系统 从硬件角度可分为大型机（小型机）系统、工作站系统 和微机系统； 从软件的开放性可分为交钥匙系统(Turn-key System) 和可编程系统（Programmable System）,2.1.2 CAD/CAM系统的分类,大型机（小型机系统） 特点：一个主机，多个终端共享一个CPU； 共享资源，集中管理； 主机故障，所有用户中断； 用户增

4、加，系统响应变慢。 工程工作站系统 特点：32位以上的微处理器； 支持高分辨率彩色图形显示器； 支持高技术指标的输出设备及网络环境等。,硬件角度,2.1.2 CAD/CAM系统的分类,微机系统 特点：PC机成本低；性能价格比高；网络功能强。 现在CAD/CAM主要运行在微机平台上。Pentium 处理器和Win 2000环境已经成为CAD/CAM软件运行和应用的主流平台。,2.1.2 CAD/CAM系统的分类,交钥匙系统：供应商可以根据用户需要提供，无需 用户进行二次开发，效率较髙，具有 良好的人机界面；但扩展能力差。 可编程系统：用户根据需要进行二次开发，扩展能 力强，有开发周期。,软件角度

5、,2.1.2 CAD/CAM系统的分类,2.系统的功能范围 CAD/CAM系统按系统的功能范围可分为通用系统和专用系统两类： 通用CAD/CAM系统功能全面，适用范围较广。 如Pro/E、UGII、I-DEAS、CATIA等。 Pro/Engineer (Parametric Technology Corp） 以其参数化、基于特征、全尺寸约束、全数据相关 等概念闻名于CAD界。 Unigraphics-II（Unigraphics Solutions Corp) 广泛应用于航空、汽车、机械和电子等工业领域。,2.1.2 CAD/CAM系统的分类, 专用CAD/CAM系统为特定的应用而开发的系统

6、，适用于一定的专业，或用于解决某类问题。 如：上海交大国家模具CAD工程中心研制开发的冲模 KBE设计系统、注射模KBE设计系统； 华中科大模具国家重点实验室研制开发的注塑模 CAD/CAM系统、汽车覆盖件冲压模具CAD/CAPP/ CAE系统等。,2.1.2 CAD/CAM系统的分类,3.系统的运行方式 CAD/CAM系统按运行方式分为四种： 检索型系统 交互型系统 自动型系统 智能型系统 目前绝大多数模具CAD/CAM系统为交互式系统。,图2-2 检索型系统工作流程图,检索型系统,工作原理： 用户输入设计初始参数，选择标准产品图样及有关数据，调用系统中的标准程序库及图形库，计算相应的参数和

7、绘制图形。 适用范围： 产品定型的标准化、系列化设计。不能人机交互，不适合于新产品的设计、开发。工作流程如图2-2所示。,图2-3 交互型系统工作流程图,工作原理：利用输入、输出设备，通过人机对话的方式工作的。 适用范围：适合于新产品的设计、开发，是现代CAD/CAM应用系统的主要类型。 工作流程如图2-3所示。,交互型系统,图2-4 自动型系统工作流程图,自动型系统,工作原理： 建立数学模型 找到目标函数 求解过程编成程序 输入参数自动进行数学模型求解 不需人的介入或只需很少人的参与。 适用范围： 事先能用数学模型描述的设计问题。 工作流程如图2-4所示。,2.1.2 CAD/CAM系统的分

8、类,智能型系统 工作原理： 引入人工智能技术 搜集领域内专家的知识和经验 建立知识库 设置推理机构 输入原始参数及设计要求 推理、判断，给出智能性的提示 根据问题提出合理的解决方案 特 点：在一定程度上避免了依赖于使用者的素质 系统在研制、使用中已显示出巨大的潜力。 面临问题：知识类型复杂、判定标准模糊或不确定、知识获取范 围偏窄、开发难度大等问题。 工作流程如图2-5所示。,图2-5 智能型系统工作流程图,2.1.2 CAD/CAM系统的分类,4. 网络的使用情况 CAD/CAM系统按网络的使用情况可分为单机系统、网络化系统。 单机系统：无网络通讯连接的PC机、工作站上安装CAD/CAM软件

9、及全部所需硬件。 网络化系统：根据设计布局不同分为星型网，环型网，总线网三种拓扑形式。 特 点：软、硬件资源分布在各个结点上，既可以独立使用，也可以共享资源。,2.1.2 CAD/CAM系统的分类, 结构 网的中心是一台服务器，一般采用大中型机或超级小型机，周围是若干台工作站或微机。见图2-6。 特点 配置方便、可靠性高、集中控制和故障诊断容易、扩展困难等，适用于工程工作站或微机连网。,图2-6 星型网拓扑结构,星型网,2.1.2 CAD/CAM系统的分类, 结构 由连接成封闭回路的网络结点组成的，每一结点与它左右相邻的结点连接。见图2-7。 特点 电缆长度短、适合用于光纤，处理大容量的网络交

10、通，但单点故障会引起全网故障，故障诊断困难，且不易重新配置网络。,图2- 7 环型网拓扑结构,环型网,2.1.2 CAD/CAM系统的分类, 结构 由一根电缆和多个连接在该电缆上的节点组成。见图2-8。 特点 适用于将差别较大的设备连入网中。传输速率髙，用户节点的重新配置较易实现，通信距离较大、公共总线可长达2.5km，但故障诊断、隔离困难等。,图2- 8 总线拓扑结构,总线网,2.1.3 CAD/CAM系统设计的总体原则,设计CAD/CAM系统时一般应遵循以下几条 总体原则： 实用化原则 适度先进性原则 系统性原则 整体设计与分步实施原则,2.1.3 CAD/CAM系统设计的总体原则, 实用

11、化原则 CAD/CAM系统是一项实用性、针对性很强的技术，具有高投入、高产出、高风险的特征。 设计系统时必须明确应用领域和对象，要达到的目标及需要的关键技术。 适度先进性原则 选用实用性强、技术先进且成熟的设备与软件，降低投资风险。,2.1.3 CAD/CAM系统设计的总体原则, 系统性原则 系统设计时要充分考虑功能、软硬件配置上的完整性，各硬件设备和软件在功能、性能方面的匹配。 由此确定系统集成水平，提出对系统硬件、软件、数据库、网络和接口的具体要求。 整体设计与分步实施原则 设计时充分考虑系统性、完整性和先进性； 实施时充分考虑实用性和承受能力，分步实施，逐步建设。,2.2 模具CAD/C

12、AM系统的硬件,2.2.1 硬件的组成 硬件定义 计算机系统中一切可见的物理设备和生产设备。它一般由计算机主机、交互显示设备、存储设备、输入输出设备、网络通信设备、数控加工中心等组成。 硬件系统是实现CAD/CAM系统各项功能的物质基础，软件是实现各项功能的核心。 具体内容如图所示，见下表。,2.2 模具CAD/CAM系统的硬件,图2-9 CAD / CAM系统硬件设备,2.2.2 硬件的选用原则,硬件的选用应遵循以下几个原则： 1. 硬件系统的功能 2.系统的开放性与可移植性 3.系统的升级扩展能力 4.良好的性能价格比 5.硬件的可靠性、可维护性与服务质量,2.2.2 硬件的选用原则,1.

13、硬件系统的功能 CAD/CAM系统对计算机硬件系统的要求是根据它若 处理的对象不同而不同的。 CPU计算能力； 内、外存存储容量； 输入、输出性能； 图形显示和处理能力； 多种外部设备的接口； 联网能力。,2.2.2 硬件的选用原则,2.系统的开放性与可移植性 独立于制造商,遵循国际标准的应用环境； 为各种应用软件提供数据、信息，提供交互操作移植界面； 新安装的系统能与原安装的计算机环境进行交互操作。 是指应用程序从一个平台移植到另一个平台的方便程度。,开放性,可移植性,2.2.2 硬件的选用原则,3.系统的升级能力 由于硬件的发展更新很快，为保护用户的投资不受或少 受损失，应注意欲购产品的内

14、在结构，是否具有随着应 用规模的扩大而升级扩展的能力，能否向下兼容，在扩 展系统中继续使用。 4.良好的性能价格比 由于CAD/CAM系统生产厂家和供应商很多，存在性能价 格方面的差异。因此，在产品型号的选定时，要进行系 统的调研与比较，选择具有良好性能价格比的产品。,2.2.2 硬件的选用原则,5.硬件的可靠性与售后服务 可靠性：在给定时间内，系统运行不出错的概率。 可维护性：排除系统故障以及满足新的要求的难易程 度。 服务质量：考虑供应商的资产可信程度、信誉和发展 趋势，是否具有维护服务机构、手段和售后服务能力 ，是否提供有效的技术支持、培训、故障检修和技术 文档，产品的市场占有率和已有用

15、户的反映。,2.3 模具CAD/CAM系统的软件,软件定义 软件是与计算机系统操作使用有关的程序、规程、规则及相关文档资料的总称。 它包括程序、数据和文档三部分。 一般可分为系统软件、管理软件、支撑软件和应用软件等四类。 软件是决定模具CAD/CAM系统功能强弱、效率高低和使用是否方便的关键因素。,2.3.1 软件的分类与层次结构,根据系统中执行的任务及服务对象的不同，可将软件系统分为四个层次： 1.系统软件 2.管理软件 3.支撑软件 4.应用软件,2.3.1 软件的分类与层次结构,1.系统软件 使用、控制、管理计算机运行的操作系统及语言处理程序等的集合，是用户与计算机硬件的连接纽带。 操作

16、系统，编译系统，图形接口及接口标准。其中操作系统是系统软件的核心，指挥和控制计算机软、硬件资源。目前，CAD/CAM系统中比较流行的操作系统有： 工作站 UNIX、VMS、HP-UX等； 微机 MS-DOS、WIN98、Win/NT、Win-XP Win2000、LINUX等。,功能,组成,2.3.1 软件的分类与层次结构,2.管理软件 对产品在CAD/CAM过程中产生的大量图形文件、文本文件、表格文件等数据文件和电子文档进行控制和管理，是一个具有良好集成能力的开放性软件平台。常用的管理软件有以下三类。 产品数据管理PDM： AutoManage、Windchill、 Metaphase等 企业资源管理ERP： Fourshift等 数据库管理： Oracle