【正文】 CAD／ CAPP／ CAM／ CAE CAD／ CAPP／ CAM的基本概念 ? CAD 是指以計算機為輔助工具來完成產(chǎn)品設(shè)計過程中的各項工作，如草圖繪制、零件設(shè)計、裝配設(shè)計、工裝設(shè)計、工程分析等。 ? CAPP(計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計 )是借助于計算機，根據(jù)產(chǎn)品制造工藝要求，交互地或自動地確定產(chǎn)品加工方法和方案，如加工方法選擇、工藝路線確定、工序設(shè)計等 .[向計算機輸入被加工零件的幾何信息（形狀、尺寸等）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件。 ] ? CAM(計算機輔助制造 )是借助計算機來完成從生產(chǎn)準備到產(chǎn)品制造出來的過程中的各項活動，如計算機輔助數(shù)控加工編程、制造過程控制、質(zhì)量檢測與分析等。 CAD／ CAPP／ CAM的基本概念 P379 圖 CAD／ CAPP／ CAM的基本概念 7． 4． 1 CAD／ CAPP／ CAM的基本概念 ? 計算機集成制造 (CIM):應用計算機信息集成技術(shù) ， 將 CAD、CAPP、 CAM有機地聯(lián)系起來 。 ? CAD／ CAPP／ CAM系統(tǒng)以計算機硬件 、 軟件為支持環(huán)境 ， 通過各個功能模塊 (分系統(tǒng) )完成對 產(chǎn)品的描述 、 計算 、 分析 、優(yōu)化 、 繪圖 、 工藝規(guī)程設(shè)計 、 CNC加工仿真 、 生產(chǎn)規(guī)劃 、管理 、 質(zhì)量控制等方面的任務 。 “大制造 ” 的概念 隨著 CIM技術(shù)的發(fā)展 , “制造 ” 的概念所涉及的范圍從物料加工與轉(zhuǎn)化過程 ,擴大到了從 訂單處理 、 原材料采購 、 產(chǎn)品設(shè)計 、 工藝設(shè)計 、 調(diào)度與加工 、 產(chǎn)品裝配 、 質(zhì)量控制直至 產(chǎn)品銷售與售后服務 、 倉儲管理 、 財務管理 、 人事管理 等企業(yè)的各項活動 。 CAD／ CAPP／ CAM的基本功能和工作流程 基本功能： (1)圖形圖像處理 ：圖形的坐標變換、裁剪、渲染、消隱、光照處理等。 (2)產(chǎn)品與過程建模： 對產(chǎn)品信息及其相關(guān)過程信息的描述，如：幾何造型的形狀、大小、裝配關(guān)系描述與表達；有限元分析的網(wǎng)格劃分；用幾何模型來完成數(shù)控編程的刀具軌跡定義和加工參數(shù)輸入等。 (3)信息存儲與管理 ：支持各種類型信息的流動、交換和存儲。 (4)工程計算分析與優(yōu)化 ：根據(jù)產(chǎn)品幾何形狀，計算體積、表面積、質(zhì)量、重心位置、轉(zhuǎn)動慣量等；在結(jié)構(gòu)分析中，進行應力、溫度、位移等計算；圖形處理中矩陣變換的運算、體素之間的布爾運算 (交、并、差 )等。 CAD／ CAPP／ CAM的基本功能和工作流程 基本功能： (5)工程信息傳輸與交換： CAD／ CAPP／ CAM的各系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)各功能模塊之間、各設(shè)計者或工作小組之間進行信息交換。 (6)模擬與仿真 ：建立實際產(chǎn)品或系統(tǒng)的數(shù)字化模型，通過運行仿真軟件，預測產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的制造過程和產(chǎn)品的可制造性。 (7)人機交互 ：交互設(shè)備實現(xiàn)人與計算機之間的通信。 (8)信息輸入 ：人機交互方式輸入信息、計算機自動采集信息。 (9)信息輸出： 顯示器上的顯示、工程圖的輸出、各種文檔的輸出和控制命令輸出等。 CAD／ CAPP／ CAM的基本功能和工作流程 CAD、 CAPP、 CAM中各項任務的具體功能： CAD／ CAPP／ CAM的工作過程 (1)向 CAD系統(tǒng)輸入設(shè)計要求，構(gòu)造出幾何模型，并轉(zhuǎn)換為內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息。 (2)對產(chǎn)品模型進行設(shè)計計算及優(yōu)化分析，確定總體設(shè)計方案及零部件的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)，調(diào)用圖形庫，將設(shè)計的初步結(jié)果以圖形的方式輸出在顯示器上。 (3)對初步結(jié)果通過人機交互進行修改。 (4)從數(shù)據(jù)庫中提取產(chǎn)品的設(shè)計制造信息，對產(chǎn)品進行工藝規(guī)程設(shè)計，結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，并在屏幕上顯示。 CAD／ CAPP／ CAM的工作過程 (5)分析工藝規(guī)程設(shè)計的結(jié)果，允許以人機交互進行修改。最終結(jié)果是工藝卡片，或以數(shù)據(jù)接口文件的形式存入數(shù)據(jù)庫，供后續(xù)模塊讀取。 (6)用外部設(shè)備輸出工藝卡片，做為生產(chǎn)的指導性文件，或由計算機輔助制造系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中讀取工藝規(guī)程文件，生成 CNC加工指令，在有關(guān)設(shè)備上加工制造。 (7)對工藝規(guī)程進行仿真、模擬 , 還可以進行刀具、夾具、工件之間的干涉、碰撞檢驗。 (8)將所生成的工藝文件和數(shù)控加工程序輸入生產(chǎn)計劃系統(tǒng)，進行生產(chǎn)平衡后制訂相應的作業(yè)計劃 (包括物料采購計劃、制造資源添置計劃、生產(chǎn)加工計劃、產(chǎn)品裝配計劃、質(zhì)量檢測計劃等 )。 (9)將作業(yè)計劃輸入運行控制系統(tǒng)，完成產(chǎn)品加工，并進行質(zhì)量檢測控制、進度控制、成本控制。 計算機輔助設(shè)計 (CAD) ? CAD的功能： 建立幾何模型；工程分析；動態(tài)模擬；自動繪圖。 ? CAD系統(tǒng)的存儲設(shè)備 包括主存儲器 (內(nèi)存 )和輔助存儲器 (外存 )。輔助存儲器包括磁盤、磁鼓和磁帶等。 ? 應用 CAD系統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備 主要有鍵盤、字符終端、圖形顯示終端、光筆、圖形輸入板、坐標數(shù)字化儀、繪圖機、打印機、磁帶機、紙帶機等。 ? CAD系統(tǒng)的軟件 可分為：系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應用軟件。 ? CAD技術(shù)的發(fā)展方向： CAD系統(tǒng)的集成化（主要是 CAD／ CAPP／CAM集成化）、計算機輔助工程 (CAE)， CAD的標準化， CAD的智能化(專家系統(tǒng) )， CAD的幾何建模的特征化， CAD系統(tǒng)的界面友好化與開發(fā)工具化。 計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計 (CAPP) ? CAPP系統(tǒng)可以大大提高工藝規(guī)程的生成速度和質(zhì)量，而且對 CAPP系統(tǒng)操作人員對工藝規(guī)程設(shè)計熟練程度的要求可以較低。 ? CIMS的關(guān)鍵是信息集成， CAD與 CAM系統(tǒng)集成的一種有效方法是利用 CAPP系統(tǒng)，把 CAD、 CAPP、 CAM三個相互獨立的自動化“ 孤島 ” 有機的連接起來，必須研制兩個接口。 CAD與 CAPP的接口是關(guān)鍵，它把 CAD系統(tǒng)生成的零件模型數(shù)據(jù)變成符合 CAPP系統(tǒng)輸入需要的零件定義數(shù)據(jù)與相應的格式。再經(jīng) CAPP系統(tǒng)變成 CAM的加工信息。 計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計 (CAPP) 計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計 (CAPP) (1) 控制模塊 :協(xié)調(diào)各模塊的運行，實現(xiàn)人機之間信息交流，控制產(chǎn)品設(shè)計信息獲取方式。 (2) 零件信息獲取模塊 :用于產(chǎn)品設(shè)計信息輸入，有人工交互輸入、從CAD系統(tǒng)直接獲取或自集成環(huán)境下統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型輸入兩種方式。 (3) 工藝過程設(shè)計模塊 :進行加工工藝流程的決策，生成工藝過程卡。 (4) 工序決策模塊 :選定加工設(shè)備、定位安裝方式、生成工序卡。 (5) 工步?jīng)Q策模塊 :選擇刀具軌跡、加工參數(shù)，確定加工質(zhì)量要求，生成工步卡，提供形成 NC指令所需的刀具文件。 (6) 輸出模塊 :可輸出工藝流