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现代集成制造系统（5） 第二章：CIMS组成与体系 工程设计与制造分系统 CAD/CAE 主要内容 1. CAD， CAE ，CAPP，CAAP 2. CAM 3. CAD/CAPP/CAM集成 4. PDM 5. CAD/CAPP/CAM/PDM - iCAPP CAD子系统 CAD子系统  CAD定义  CAD技术简史  CAD的组成  CAD的功能 CAD定义 CAD指工程技术人员以计算机为工 具，用各自的专业知识对产品进行总体 设计、绘图、分析和编写技术文档等设 计活动的总称。 即，设计者向计算机输入根据设计要求 建立的数学模型、设计参数等，通过计 算机检索相关计算、优化，以图形方式 显示设计结果，设计人员可对结果进行 放大、缩小、旋转、平移、变换等处 理，直到获得满意结果，最后将结果以 图形或数据形式输出的过程。 CAD定义 计算机辅助设计包括的内容： 概念设计、优化设计、有限元分析、计 算机仿真、计算机辅助绘图、计算机辅 助设计过程管理等。  完整的CAD系统包括： 科学计算、图形系统和工程数据库。 CAD技术简史 —— CAD建模的发展历程  线框造型: Wire-Frame Modeling  曲面造型: Surface Modeling  实体造型: Solid Modeling 特征造型: Feature Modeling 变量化造型：Variable Modeling 线框造型（60年代） 线框建模是最简单的建模系统，物体只通过 棱边（直线、圆弧、园）来描述。 优点：数据结构简单，易于实现，所需信 息量少，所占存贮空间也最少。 缺点： 没有面的信息，有些情况下信息不完整，存在 多义性。 表面只有几何表示，没有定义，由于缺乏形体 的表面信息，不能用于加工，CAE及CAM均无 法实现。 曲面造型（70年代） 表面建模是通过对物体各种表面或曲面 进行描述的建模方法。表面建模常用于 其表面不能用简单的数学模型进行描述 的物体。 。常用的方法: 贝塞尔(Bezier) 曲面 B样条(B spline) Coons 曲面 NUBERS曲面 曲面造型  CADAM——美国洛克希德(Lochheed)公司  CALMA——美国通用电气(GE)公司  CV——美国波音(Boeing)公司  IDEAS——美国国家航空及宇航局(NASA)/SDRC  UG——美国麦道(MD)公司  CATIA——法国达索(Dassault)公司  SURP——大众汽车公司  PDGS——福特汽车公司  EUCLID——雷诺汽车公司 曲面造型 优点：避免了二义性，有完整的表面和边 界，适合自动生成NC加工指令。CAM的 问题可以基本解决。 缺点：  由于表面模型只能表达形体的表面信息， 难以准确表达零件的其它特性，如质量、 重心、惯性矩等，对CAE十分不利，最大 的问题在于分析的前处理特别困难。  不能优效处理不规则区域的曲面、无法定 义曲面厚度。  不存在各个表面之间相互关系的信息 曲面造型  开发出来的软件商品化程度较军方支持 的系统要低，功能覆盖面和软件水平亦 相差较大。  价格昂贵 实体造型（80年代初期） 三维实体建模是目前应用最多的一种 技术，它在运动学分析、物理特性计 算、装配干涉检验、有限元分析方面 都已成为不可缺少的工具。  SDRC公司于1979年发布了世界上第 一个完全基于实体造型技术的大型 CAD/CAE软件——I-DEAS 。 实体造型 三维实