《计算机辅助设计与制造》课件第2章

第2章CAD/CAM软件2.1概述2.2CAD/CAM工程数据库2.3常用的CAD/CAM软件

2.1概述

2.1.1CAD/CAM软件的功能与基本要求

1. CAD/CAM软件的功能

虽然不同的CAD/CAM系统有不同的功能要求，但就机械产品CAD/CAM系统来讲，应具有的基本功能如下：

(1)产品几何造型功能；

(2) 2D与3D图形处理功能；(3) 3D运动机构分析与仿真功能；

(4)有限元分析功能；

(5)优化设计功能；

(6)工程绘图功能；

(7)数据管理功能；

(8) CAPP功能；

(9) CAM功能。2. CAD/CAM软件的基本要求

CAD/CAM软件的基本要求如下：

(1)软件应正确、完整，能实现既定功能；

(2)软件应该可靠，能适应恶劣操作环境；

(3)软件应简明易读，程序层次分明，接口规范简单；

(4)软件应该易维护，易实现修订及适应完善性维护；

(5)软件应该运用结构化设计方法和模块化结构；

(6)软件文档要齐全，格式应规范。2.1.2CAD/CAM软件系统的结构与功能

图2-1给出了CAD/CAM系统软件的结构，具体可分为下面几个部分：

(1)系统软件。

(2)支撑软件。

(3)应用软件。图2-1CAD/CAM软件的体系结构2.1.3CAD/CAM软件集成方法

CAD软件与CAM软件集成在一起，才能发挥它们应有的功能，并为后续的计算机集成制造(CIMS)做铺垫。CAD/CAM软件的集成常可通过下面几种途径进行：

(1)通过专用数据格式文件交换产品信息的集成方式，见图2-2。图2-2由专用数据格式文件集成的CAD/CAM软件

(2)通过标准数据格式的文件交换产品信息的集成方式，见图2-3。图2-3通过标准数据格式文件集成的CAD/CAM软件

(3)通过在中性文件基础上进行数据交换的集成方式，见图2-4。图2-4由中性文件连接集成的CAD/CAM软件

(4)通过以工程数据库(EDB)为核心的系统集成方式，见图2-5。图2-5通过工程数据库集成的CAD/CAM软件2.1.4CAD/CAM数据接口

目前，在微机和工作站上用于数据交换的图形文件标准主要有：AutoCAD系统的DXF(DataExchangeFile)文件、美国标准IGES(InitialGraphicsExchangeSpecification，即初始图形交换规范)及国际标准STEP(Standardfor

theExchangeofProductmodeldata)。其他一些较为重要的标准还有：在ESPRIT(欧洲信息技术研究与开发战略规划)资助下的CAD-I标准(仅限于有限元和外形数据信息)、 德国的VDA-FS标准(主要用于汽车工业)、法国的SET标准(主要用于航空航天工业)等等。

2.2CAD/CAM工程数据库

2.2.1工程数据库的概念

随着计算机系统和数据库技术的发展，数据库的应用范围正在从统计、管理等领域迅速扩大到实际工程中。工程对象多种多样，不同的应用彼此间差异很大，传统数据库已不足以满足工程对象的要求。多年来人们在工程应用研究中发现了许多问题，提出了许多解决方案，逐渐形成了一门新的学科领域—工程数据库。2.2.2数据库技术的发展

随着计算机应用的发展，数据库的应用领域不断扩大，已从单纯的事务管理方面向产品设计、产品制造以及过程控制等方面发展。为了适应新领域的需要，发展了一些新的数据库技术，如面向对象的数据库技术、知识库技术和工程数据库技术。2.2.3工程数据库的特点

工程数据库的分层结构示意图见图2-6。图2-6工程数据库的分层结构示意图工程数据库具有以下特点：

(1)工程数据的类型和数据结构十分丰富，其相互关联也十分复杂。

(2)工程数据库中的数据不但要经常修改，其模式也可能经常修改，常常是用户而不是数据库管理员来修改模式，而且常常是动态修改。

(3)一个工程设计通常要持续很长时间，这期间不一致的数据也要存于数据库中。

(4)一个设计存在着多个版本，不同的版本既有区别又有联系。

(5)工程数据库不但要存储普通数据，还要存储图形、约束甚至程序。

(6)同一几何形体具有多种表示方法，不同的方法有不同的用途。集成化CAD/CAM系统中的工程数据库应具有下列特点和功能要求：

(1)动态处理模式变化的功能。

(2)能描述和处理复杂的数据类型。

(3)支持工程设计事务。

(4)设计信息流的一致性和完整性控制。

(5)版本控制管理。

(6)支持分布环境。

(7)权限控制。

(8)用户管理。综合上述特征，一个工程数据库管理系统的参考模型应该具有图2-7所示的结构。图2-7工程数据库结构工程数据库与传统数据库的比较见表2-1。

2.3常用的CAD/CAM软件

2.3.1国外主要CAD/CAM软件简介

1. AutoCAD、MDT及Inventor

AutoCAD系统是美国Autodesk公司为微机开发的一个交互式绘图软件，它基本上是一个二维工程绘图软件，具有较强的绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及方便用户的二次开发功能，也具有部分的三维作图造型功能。它是目前世界上应用最广的CAD软件。

2. Pro/E

Pro/E系统是美国参数技术公司(ParametricTechnologyCorporation，简称PTC)的产品，它在1988年刚一面世，就以其先进的参数化设计、基于特征设计的实体造型而深受用户的欢迎，随后各大CAD/CAM公司也纷纷推出了基于约束的参数化造型模块。

3. Unigraphics(UG)

UG是起源于美国麦道(MD)公司的产品，1991年11月并入美国通用汽车公司EDS分部。如今EDS是全世界最大的信息技术(IT)服务公司，UG由其独立子公司UnigraphicsSolutions开发。UG是一个集CAD、CAE和CAM于一体的机械工程辅助系统，适用于航空航天器、汽车、通用机械以及模具等的设计、分析及制造工程。

4. SolidWorks

SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统，是由美国SolidWorks公司于1995年11月研制开发的，其价格仅为工作站CAD系统的1/4。该软件采用自顶向下的设计方法，可动态模拟装配过程。2.3.2国内开发的CAD/CAM软件简介

1. PICAD

PICAD是适合机械行业及其他工程勘察设计行业的二维工程绘图软件，是最适合中国工程师的CAD绘图工具之一。PICAD(ParametricandIntegratedComputerAdiedDesign)意为参数化、集成化计算机辅助设计系统。参数化设计是PICAD系统的最大特色，通过参数化设计，用户可以方便地修改设计方案，建立参数化的图形符号库，进行产品的系列化设计。

2. CAXA

北京数码大方科技有限公司(即CAXA)是中国领先的CAD和PLM供应商，是我国制造业信息化的优秀代表和知名品牌，拥有完全自主知识产权的系列化CAD、CAPP、CAM、DNC、EDM、PDM、MES、MPM等PLM软件产品和解决方案，覆盖了制造业信息化设计、工艺、制造和管理四大领域，产品广泛应用于装备制造、电子电器、汽车、国防军工、航空航天、工程建设、教育等行业。

3.开目CAD

开目CAD是华中科技大学机械工程学院开发的具有