CAD/CAM/CAE基础(一) 概论

文章目录

基本概念
- 什么是CAD/CAE/CAM
- CAD的主要研究内容
- CAE的主要研究内容
- CAM的主要研究内容
CAD/CAE/CAM系统集成
- 功能模型图
- 材料加工中的CAD/CAE/CAM
- - 铸造成形 CAD/CAE/CAM
  - 塑性成形CAD/CAE/CAM
  - 焊接成型CAD/CAE/CAM
  - 注射成型CAD/CAE/CAM
- 材料加工CAD/CAE/CAM的集成
- - **集成系统工作顺序
  - **集成系统的优点
  - 集成系统应用实例
- 集成系统选择原则
- **集成系统发展趋势
补充（根据习题）

基本概念

什么是CAD/CAE/CAM

CAD是计算机辅助设计，以计算机为主要手段来辅助设计者完成某项设计工作的设计、计算、建立、修改、分析和优化、信息输出等全部任务的综合性高新技术。
CAE是计算机辅助工程，又称模拟仿真技术，主要通过构造准确描述研究对象的某一过程或者属性的数学模型；利用合适的求解方式，设置合理的边界条件和初始条件，得到研究对象的某一过程或属性的求解结果，进而预测可能产生的问题和发展趋势，提出科学、合理的对策、建议和方法。
CAM是计算机辅助制造，是对制造过程进行设计、管理和控制（CAPP）。包括工艺设计、数控编程和机器人编程等。

CAD的主要研究内容

造型技术：即图形处理，是CAD技术的基础，以表达设计方案，从二维到三维。如曲面造型、实体造型、特征化造型、参数化设计等。
优化分析：在设计的同时进行分析、优化所设计的方案，使设计达到最优。如：结构应力应变计算优化（强度计算）；传热和流动分析（模具冷却系统、挤出定型模优化设计、热流道浇注系统的热平衡计算、运用流动分析优化模具成型方案）；求解系统的动态性能。e.g.三维造型软件（PRO/E、UG和l-DEAS）和专用软件（HSC、Z-MOLD…）在CAD系统中引入“并行工程”的思想，已成为发展趋势。
综合评价：对完成的设计方案进行校核和评价，包括：尺寸校核；外观分析；碰撞（干涉）试验（eg.新型液压系统的设计、装配、运动过程）；内部结构剖析（内应力、温度分析、翘曲）和加工中的缺陷预测（e.g.熔体充模状态、气穴位置、挤出模中的熔体流速、吹塑加工中的吹破）
信息交换：CAD之间、CAD与CAM之间、CAD与CAE之间、CAD与CAPP之间、CAD与RPM之间以及通过Internet进行远程、异地的信息沟通与资源共享。它基于数据交换标准，如IGES、STEP、SAT等；CAD技术应研究如何更合理、更高效、更准确地交换数据。

CAE的主要研究内容

优化设计：进行方案优化的基本功能
三维运动机构的分析和仿真：对机构的运动参数、运动轨迹、干涉校核进行研究，提供直观的可以仿真或者交互的设计技术。

CAM的主要研究内容

计算机数控：加工工具运行轨迹控制
计算机辅助过程设计：加工过程监控与管理

CAD/CAE/CAM系统集成

功能模型图

材料加工中的CAD/CAE/CAM

铸造成形 CAD/CAE/CAM

·CAD：铸造工艺、工装（模具/模板）
·CAE：有限分析的模拟优化技术
·CAM：铸造工装的数控加工成型

塑性成形CAD/CAE/CAM

·CAD：冷冲模、冲裁模、弯曲模、拉深模及锻造模设计
·CAE：利用有限元对塑性成形的应力、应变进行模拟，预测应力集中、开裂、变形等缺陷；
·CAM：利用数控、电火花等快速制造塑性成形模具。

焊接成型CAD/CAE/CAM

·CAD：排料设计、焊接材料选择、保护气体选择、焊接工艺制定等
·CAE：分析焊接过程的传热、应力、焊接熔池内的流动及微观组织等，优化焊接工艺
·CAM：控制数控机进行切割和焊接

注射成型CAD/CAE/CAM

·CAD：产品图与模具型腔图的尺寸转换、标准模架与典型结构的生成、模具零件图与总装图的生成等
·CAE：预测注射成型流动及保压阶段的压力场、温度场、应力应变场和凝固层的生成，流道的分析、优化等
·CAM：研究注射模具的数控加工

材料加工CAD/CAE/CAM的集成

**集成系统工作顺序

**集成系统的优点

大幅度缩短产品开发周期
最大限度保障产品质量
显著降低产品开发成本
有效整合了各种资源

集成系统应用实例

集成系统选择原则

软件性能价格比
与硬件匹配
二次开发环境
开放性
软件商的综合能力

**集成系统发展趋势

高度集成化：CAD/CAE/CAPP/RPM/CAM/CE
智能化：真实化、一体化
网络化和系统化：信息互通、资源共享、加速前进
绿色化：减少废品、杜绝污染、加速材料绿色加工

补充（根据习题）

百度网盘从百度集团来看不属于软件系统
图示设备属于输入设备
绘图机属于输出设备
快速原型制造RPM一般处于CAE与CAM之间
一般来说材料加工CADCAECAM研究内容不包括3D打印CADCAECAM
CAD/CAE/CAM硬件系统选择时，应考虑下列哪些原则：系统功能系统开放性和可移植性系统升级扩展能力系统的可靠性、可维护性与服务质量
一台完整的计算机主机通常包括CPU、主存储器和主板
CAD/CAM系统的软件根据其功能可分为系统软件、应用软件、支撑软件等三个层次软件。