cad,cae,cam概述论文

永城职业学院毕业论文

CAD/CAE/CAM概述

摘要

人类在表达思想、传递信息时，最初采用图形，后来逐渐演化发展为具有抽象意义的文字。这是人类在信息交流上的一次伟大革命。在信息交流中，图形表达方式比文字表达方式具有更多的优点。一幅图纸能容纳下许多信息，表达内容直观，一目了然，在不同的民族与地区具有表达思想的相通性，而往往可以反映用语言、文字也难以表达的信息。

工程图是工程师的语言。绘图是工程设计乃至整个工程建设中的一个重要环节。然而，图纸的绘制是一项极其繁琐的工作，不但要求正确、精确，而且随着环境、需求等外部条件的变化，设计方案也会随之变化。一项工程图的绘制通常是在历经数遍修改完善后才完成的。

在早期，工程师采用手工绘图。他们用草图表达设计思想，手法不一。后来逐渐规范化，形成了一整套规则，具有一定的制图标准，从而使工程制图标准化。但由于项目的多样性、多变性，使得手工绘图周期长、效率低、重复劳动多，从而阻碍了建设的发展。于是，人们想方设法地提高劳动效率，将工程技术人员从繁琐重复的体力劳动中解放出来，集中精力从事开创性的工作。例如，工程师们为了减少工程制图中的许多繁琐重复的劳动，编制了大量的标准图集，提供给不同的工程以备套用。

工程师们梦想着何时能甩开图板，实现自动化画图，将自己的设计思想用一种简洁、美观标准的方式表达出来，便于修改，易于重复利用，提高劳动效率。

随着计算机的迅猛发展，工程界的迫切需要，计算机辅助绘图(ComputerAidedDraw—ing)应运而生。早期的计算机辅助设计系统是在大型机、超级小型机上开发的，一般需要几十万甚至上百万美元，往往只有在规模很大的汽车、航空、化工、石油，电力、轮船等行业部门中应用，工程建设设计领域各单位则难以望其项背。进入80年代，微型计算机的迅速发展，使计算机辅助工程设计逐渐成为现实。计算机绘图是通过编制计算机辅助绘图软件，将图形显示在屏幕上，用户可以用光标对图形直接进行编辑和修改。由微机配上图形输入和输出设备(如键盘、鼠标、绘图仪)以及计算机绘图软件，就组成一套计算机辅助绘图系统。

第 1 页 共 22 页

永城职业学院毕业论文

由于高性能的微型计算机和各种外部设备的支持，计算机辅助绘图软件的开发也得到长足的发展。

本文讨论CAD/CAE/CAM技术的主要范畴，如基本概念、发展历程和目前的发展水平，更会分别分析CAD、CAE和CAM技术的发展趋势。

CAD/CAE/CAM 技术以计算机及周边设备和系统软件为基础，它包括二维绘图设计、三维几何造型设计、有限元分析（FEA）及优化设计、数控加工编程（NCP）、仿真模拟及产品数据管理（PDM）等内容。其特点是将人的创造能力和计算审的高速运算能力、巨大存储能力和逻辑判断能力有审地结合起来。CAD/CAE/CAM技术随着Internet/Intranet网络和并行高性能计算及事务处理的普及，使奢地、协同、虚拟设计及实时仿真技术在CAD/CAE/CAM中得到了广泛应用。

关键词： CAD；CAE；CAM；概述

一、机械加工及模具设计中CAD/CAE/CAM技术的发展的现状及主要产品简介 经过四十多年的发展，CAD/CAE/CAM技术有了长足的进步。现在CAD/CAE/CAM主要运行在工作站或微机平台上。工作站虽然性能优越，图形处理速度快，但价格却十分昂贵，这在一定程度上限制了CAD/CAE/CAM技术的推广。随着Pentium芯片和WindowsNT操作系统的出现并流行，以前只能运行在工作站上的CAD/CAE/CAM软件现在也可以运行在微机上。由于微机的价格远远比工作站低，性能也不比中低档工作站逊色多少，并且windowsNT操作系统的安全性与DOS、Windows3.x、Windows95/98等操作系统相比有了很大提高。所以，微机平台为普及CAD应用创造了绝好的条件。在此基础上，CAD/CAE/CAM软件厂商展开了新一轮的竞争。一方面工作站上著名的CAD/CAE/CAM的软件(如UG、CATIA)全功能地移植到微机平台，使微机完全对等地实现了工作站环境的处理能力;另一方面CAD/CAE/CAM软件打破了原有Unix环境的桎梏，在Windows平台上全面拓展。Pentium以上处理器和NT环境已经或者正在成为CAD/CAE/CAM软件运行和应用的主流平台。

当今CAD/CAE/CAM软件动态如下:

(一)使用微机作为开发和应用平台 微机平台的CAD/CAE/CAM软件的特点是: 1.采用Windows环境

采用WindowsNT操作系统是新一代推出的微机CAD/CAE/CAM软件的共同特点。

第 2 页 共 22 页

永城职业学院毕业论文

现在，个人计算机已经具备了与中低档工作站竞争的实力，再加上其价格低廉，使得普及CAD应用成为可能。Windows平台上的新一代CAD/CAE/CAM软件基本上都采用典型的Windows界面和操作规范，同时由于DDE和OLE技术的广泛应用，这些CAD/CAE/CAM软件可以与Windows平台的其他软件进行动态数据交换，也可以在不退出CAD/CAE/CAM软件的前提下嵌入(或链接)其他应用程序的对象。

2.采用COM技术

COM(ComponentObjectModel)是国际上为提高软件稳定性和开发效率而引入的重要技术。现今推出的Windows平台的CAD/CAE/CAM软件都或多或少地应用了COM技术。通过使用现成的组件，软件开发商可以避免软件开发中许多烦琐和困难的基础部分，从而可以从极高的起点出发，大大缩短CAD软件上市周期，这样容易取得竞争优势。

同时，由于采用面向对象技术，使得微机CAD软件的可维护性和可扩展性得以增强。

3.吸收Unix平台软件的优点

新一代微机平台CAD软件充分吸取Unix工作站软件的精华。诸如参数驱动、特征造型、动态导航、二维与三维双向相关、STEP标准和动态图形显示等这些比较好的特点已经被微机平台软件全部吸收。

（二）PDM技术的实施

随着CAD技术的推广，原有的技术管理系统面临着巨大的挑战。在采用计算机辅助设计以前，产品的设计、工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸、技术文档、工艺卡片、生产单、更改单、采购单、成本核算单和材料清单等均由人工编写、审批、归类、分发和存档，所有的资料均通过技术资料室进行统一管理。自从采用计算机技术之后，上述与产品有关的信息都变成了电子信息。简单地采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法往往不能从根本上解决先进的设计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾。要解决这个矛盾，必须采用PDM技术。 PDM(产品数据管理)是从管理CAD/CAE/CAM系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件。它管理的是产品整个生命周期内的全部数据。工程技术人员根据市场需求设计的产品图纸和编写的工艺文档仅仅是产品数据中的一部分。PDM系统除了要管理上述数据外，还要对相关的市场需求、分析、设计与制造过程中的全部更改历程、用户使用说明及售后服务等数据进行统一有效的管理。由此可见，PDM

第 3 页 共 22 页

永城职业学院毕业论文

系统管理的产品信息将涉及到企业的产品设计、工艺、制造、经营和服务等部门。因此，PDM系统的实施具有涉及面广、信息工作量大等特点。

实施PDM技术可以实现并行工程，提高产品设计效率，支持全面质量管理，实现人、过程、技术三者的平衡。因此它可以为企业带来巨大收益。PDM技术实施与CAD/CAE/CAM技术的实施不一样，前者调整的是企业的管理模式。将原来的人工管理方式转变为PDM的计算机管理模式，既要兼顾原有的管理习惯，又要考虑信息集成的要求。由于企业技术环境、管理水平、企业文化等方面的差异，每个企业的PDM实施过程都不会相同。只有对企业的计算机环境、企业过程以及PDM的总体目标有了充分的理解后，全面地分析企业对PDM产品的详细需求，才能选出最适合本企业发展的PDM产品和解决方案。

目前国际主流的PDM产品有UG的IMAN，SDRC的Metaphase等软件，国内PDM产品有高华PDM，武汉天喻PDM等。

（三）现代集成制造系统(CIMS)的研究及应用

1973年美国的瑟夫哈林顿博士在《ComputerIntegratedManufacturing》一书中首次提出CIM(ComputerIntegratedManufacturing)的概念。它的内涵是借助计算机，把企业中与制造有关的各种技术系统地集成起来，进而提高企业适应市场竞争的能力。这个概念强调了两个方面:(1)企业的各个生产环节是不可分割的，需要统一安排组织。(2)产品制造过程实质上是信息采集、传递、加工处理的过程。

CIM是一个先进的思想，但是由于当时技术水平的限制，直到80年代初，这个思想才被制造领域重视并采用。近十余年来，在市场竞争的激励与相关技术进步的推动下，CIM在实践中被不断充实、完善与发展。从这个概念出发，经历了信息集成、过程集成和企业集成的研究和实践，我们提出了现代集成制造系统(ContemporaryIntegratedManufacturingSystem，CIMS)的概念。

我国于1986年3月提出863/CIMS主题计划，从而开始了对CIMS的全面研究和实施。863/CIMS主题研究和实施技术的核心是现代集成制造，其中集成分为三个阶段:信息集成、过程集成(如并行工程)和企业集成(如敏捷制造)。下面我们分别简要介绍这三种集成。

1.信息集成

在企业内部实现信息正确、高速的共享和交换，是改善企业技术和管理水平必须首先解决的问题。

信息集成对于提高企业的市场竞争力是有效的，但是直到现在实施信息集成

第 4 页 共 22 页

永城职业学院毕业论文

的手段还比较落后。这使得企业CIMS应用工程开发周期长，质量不易得到保证。所以，信息集成在今后仍然是企业信息化的主要内容，也是实施诸如并行工程技术的基础。在我国以信息集成为主要内容的CIMS应用工程，将仍是今后大多数企业信息化过程中必然要经历的。

2.过程集成

传统串行作业的设计、开发过程，往往会造成产品开发过程中出现反复，使产品开发周期长、成本增加。如果把产品设计中的各个串行过程尽可能多地转变为并行工程，在设计时考虑到下面工序中的可制造性、可装配性，则可以减少反复，缩短开发时间。并行工程便是基于这一思想的一种先进制造模式。

3.企业集成

为提高自身的市场竞争力，企业必须面对全球制造的新形势，充分利用全球的制造资源，以便更好、更快、更节省地响应市场，这就是敏捷制造的来源。敏捷制造的组织形式是企业之间针对某一特定产品，建立企业动态联盟(即所谓的虚拟企业)。企业这种不断结盟的能力正是企业敏捷性的标志之一。

二、目前国内国外流行的CAD/CAE/CAM软件

CAD/CAE/CAM技术经过几十年的发展，先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，每个时代都有当时流行的CAD/CAE/CAM软件。现在，工作站和微机平台CAD/CAE/CAM软件已经占据主导地位，并且出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件。下面我们将分别介绍国内外一些流行的软件。

（一）国外软件

1.Unigraphics(UG)

UG是UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。该公司首次突破传统CAD/CAE/CAM模式，为用户提供一个全面的产品建模系统。在UG中，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数CAD/CAE/CAM软件厂商所采用。

UG最早应用于美国麦道飞机公司。它是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。90年代初，美国通用汽车公司选中UG作为全公司的CAD/CAE/CAM/CIM主导系统，这进一步推动了UG的发展。1997年10月UnigraphicsSolutions公司与Intergraph公司签约，合并了后者的机械CAD产品，将微机版的SOLIDEDGE软件统一到Parasolid平台上。由此形成了一个从低端到

第 5 页 共 22 页

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库cad,cae,cam概述论文在线全文阅读。