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机械制造与控制专业教案：第7章先进制造技术03

7．3现代制造工程技术

7．3．1计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）

1．概述

计算机辅助设计和计算机辅助制造（CAD/CAM）技术是设计人员和组织产

品制造的工艺技术人员在计算机系统的辅助之下，根据产品的设计和制造程序进

行设计和制造的一项新技术，是传统技术与计算机技术的结合。设计人员通过人

——机交互操作方式进行产品设计构思和论证，产品总体设计，技术设计，零部

件设计，有关零件的强度、刚度、热、电、磁的分析计算和零件加工信息（工程

图纸或数控加工信息等）的输出，以及技术文档和有关技术报告的编制。而工艺

设计人员则可以根据CAD过程提供的信息和CAM系统的功能，进行零部件加

工工艺路线的控制和加工状况的预显，以及生成控制零件加工过程的信息。

2．CAD/CAM系统的基本组成与类型

一般讲，一个CAD/CAM系统基本上只适用于某一类产品的设计和制造，

如电子产品CAD/CAM只适用于设计制造印制板或集成电路，而机床的

CAD/CAM只适用机床的设计和制造，这两个系统不仅基础和专业软件不一样，

而且硬件配置上也有差异但就。系统的逻辑功能和系统结构角度来看还是基本相

同的。不管是用于何种产品设计和制造的CAD/CAM系统，从其逻辑功能角度

来看，CAD/CAM系统基本上是由计算机和一些外部设备（计算机和外部设备

通常硬件）及相应的软件组成（其中包括系统软件、支撑软件及应用软件），如

图7-10所示。但对于一个具体的CAD/CAM系统来讲，其硬件、软件相互的配

置是需要进行周密考虑的，同时对硬软件的型号、性能以及厂家都需要进行全方

位的考虑。

①大型机CAD/CAM系统

顾名思义，该系统一般一具有大容量的存储器和极强的计算功能的大型通用

计算机为主机，一台计算机可以连接几十至几百台图形终端和字符终端及其他图

形输入和输出设备。其主要优点有：系统具有一个大型的数据库，可以对整个系

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统的数据实行综合管理和维护；计算速度快；给企业的集成管理带来方便；提高

了企业在设计、制造方面的效率，为企业的设计、制造一体化提供了条件，为企

业生产方式向国际先进水平靠拢奠定了基础。主要缺点有：安全性能低：如果主

机出现故障，则整个系统都不能工作；但随着双机容错等先进技术的广泛使用，

安全性能已经今非昔比；终端距离不能太大；但随着网络技术的发展，距离的限

制是越来越小了；随着计算机的总负荷增加，系统的响应速度将降低。这种现象

在三维造型和复杂有限元分析时尤为突出。

②小型机CAD/CAM系统

70年代末至80年代初，这类系统处于蓬勃发展时期。我国在此期间从国外

购进的CAD/CAM系统大都属这种类型。生产、制造这类系统的厂商很多，如

美国的CV、Intergraph、DEC、Calma、Autotrol、Unigraphics和法国的Euelid

等。通过使用，人们逐渐发现了这类小型机系统有一定的局限性，如系统的计算

能力和扩充能力差等，而且，不同系统之间数据是很难进行交换的，即不同系统

的数据存贮格式不相同的。

③工程工作站组成的CAD/CAM系统

80年代初，32位的工程工作站问世，以工作站组成CAD/CAM系统发展很

快。它与小型机CAD/CAM系统不同，一台工作站只能一个人使用，并且具有

较强的联网功能，其处理速度很快，一般都赶上或超过了过去的小型机的速度。

这类工作站一般都采用RISC技术和开放系统的设计原则，且以UNIX为操作系

统。这种类型的工作站式90年代CAD/CAM系统的主要机器。

④PC微机组成的CAD/CAM系统

随着微机性能的不断提高，价格的不断下降，以PC及组成的CAD/CAM系

统近年来增加很快。过去以PC微机为主机的CAD/CAM系统一般只能进行二维

拼图和绘图，而现在可以进行三维造型和复杂的分析计算。值得一提的是，由于

网络技术的发展，现在的微机已能与大型机和小型机及工作站联网，成为整个网

络的一个节点，共享