CAD/CAM一二章综述
一、CAD/CAM概论
基于CAD/CAM的产品开发过程包括设计、分析和制造三个主要环节，设计是对产品的功能、性能、材料等内容进行定义，其主要结果是对产品形状和大小的几何描述。分析是对产品的功能和性能进行预测和验证，以保证产品在制造以后能够实现预期功能和满足各种性能指标。制造是利用生产系统将设计结果进行转化为产品实物的过程，主要包括工艺设计、生产调度、加工、装配、检测等环节。
计算机技术的发展推动了各个行业的信息化，制造业也不例外。CAD\\CAE\\CAM技术分别是支撑设计、分析和制造环节的信息化方法和手段。CAD是计算机辅助设计的简称，是利用计算机协助人进行设计的一种方法和技术。它用计算机代替传统的图版，充分借助计算机的告诉运算，大量储存和强大的图像处理功能分担人的部分劳动，以使设计者更多的将主要精力集中于创造性工作，从而大大提高设计效率。CAM是指利用计算机辅助完成零件数控加工技术的编程，主要内容包括工艺参数设计、加工方法选择、加工路径定义、加工过程仿真与碰撞检验、加工代码生成与后处理等。CAD\\CAM是分别支撑设计、分析和制造环节的单元信息化技术，它们具有各自独特的功能，同时具有内在的联系。将CAD\\CAE\\CAM技术有效的集成，进一步提高产品开发效率的有效途径。
二、CAD/CAM系统 CAD/CAM系统组成与分类
CAD/CAM系统的组成
1. 按硬件和信息处理方式分类
（1） 大型机（小型机）系统 （2）工程工作站和微机系统
显示终端 输 入 操 作 者 计算机系统 图文输出设备 生 产 设 备 生产设备控制接口 外部存储设备 系 统 工作站系统基本结构
2. 按支撑软件规模分类
（1）CAD系统（2）CAM系统（3）CAD/CAM系统
3. 按网络使用情况分类
（1）单机系统：无网络通讯连接的PC机、工作站上装CAD/CAM软件及全部所需硬件。 （2）网络化系统：星型网环型网总线网
（3）特点: 软硬件资源分布在各个结点上既可独立使用，也可共享资源
三、CAD/CAM系统中的典型硬件
1. 计算机基本系统
1.1 主机：控制和指挥整个系统执行运算及逻辑分析 CPU：中央处理器
组成：控制器、运算器、寄存器 功能：取指令、分析指令、执行指令 1.2 内存:由可编址的存储单元组成 分类：ROM、 RAM
换算：1Byte = 8bit 1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB 常用内存大小：32、64、128、256、512MB 1.3 主机类型
工作站：SUN 、HP、SGI、IBM
微机：IBM、DELL、联想、方正、长城等 外存储器
特点：存储量大，可长期保存数据，可携带。
2.输入设备
（1）键盘
（2）鼠标和操纵杆
（3）数字化仪 原理：用触笔或游标，通过图形板输入各种命令或符号，转换为数字信息。 （4）图形板 （5）光笔 （6）触摸屏
（7）扫描输入设备 （8）语音输入设备 （9）数据手套 （10）位置传感器
3.输出设备
（1）显示器 （2）显卡
功用：显示器与主机之间的适配器
微机中常见的显卡：CGA、EGA、VGA、SVGA，XGA，UXGA 技术指标：显存 - 32、64、128、256、512MB
4.网络设备
（1）服务器：包括软件和硬件。运行网络操作系统，提供文件、通信和打印服务等
（2）工作站：网络工作站—网络上的一个计算机节点。 （3）电缆：
3.1细同轴电缆（BNC）易于安装，价低，但连接距离短。 3.2粗同轴电缆（AUI）成本较细缆高，难于维护。
3.3双绞线 广泛用于局域网，便宜、易安装、维护方便。
3.4光纤 用于组建大型网，频带宽、无能量损失、传输距离远。 （4）网卡：
4.1按数据位宽度分为：16位和32位。
4.2按网卡总线接口分为：ISA、EISA、MCA、VL-BUS、PCI 4.3流行网卡：PCI接口32位网卡用于100Mbp网络。 （5）集线器HUB：
5.1独立式 无管理功能和容错能力，不支持多个网段。 5.2叠加式 5.3智能模块式 5.4交换式
（6）中继器 工作在物理层，主要用于放大网络信号以传递更远。 （7）网桥
功能：连接相同或不同网段，可将一大网分成多个小网，平衡网段负载，提高效率。工作在数据链路层。 使用情况：
7.1增加网段以扩大网络距离范围。
7.2单个局域网上节点太多，使用网桥以解决信息瓶颈问题。 7.3将不同类型的局域网连在一起。 （8）路由器 连接广域网的端口设备。
功能：连接多个独立的网络或子网，实现互连网间的最佳寻径和数据传递。 （9）网关 连接两个协议差别很大的计算机网络。属于应用层设备，常用于大型计算机系统的连接，为普通用户访问大型主机提供帮助。
四、CAD/CAM实际应用举例
实例一：微细电火花铣削加工CAD\\CAM 系统实现
微细电火花加工已经成为微三维结构器件的主要加工技术之一. 传统的电火花成形加工存在缺乏柔性，且成形电极制作困难等问题；而采用简单形状电极的微细电火花铣削加工技术继承了机械铣削和快速原形制造技术的诸多优点，因而，它在微小三维型面的加工中具有较大优越性. CAD/CAM 技术是微细电火花加工的关键技术之一，此技术的应用实现了微三维结构设计、电极轨迹动态仿真和NC 代码的自动生成等功能，该CAD\系统已应用于微细电火花数控加工系统，达到了高精度分层扫描微细电火花铣削加工要求，显著地提高了微细电火花的加工效率，降低了成本.，缩短了研发周期。
实例二：CAD／CAM技术在汽轮机叶片设计与加工中的研究与应用术
汽轮机叶片是一种包含复杂曲面特征的零件，是组成汽轮机的核心部件，起着将蒸汽的
热能转换为汽轮机转子旋转机械能的作用。叶片是汽轮机中数量和种类最多的零件之一，其组成结构多为自由曲面，设计造型和制造难度大。针对汽轮机叶片设计与加工中的难点，利用CAD/CAM研究提出了叶片设计与加工中CAD和CAM技术系统化流程，给出了面向CAM技术的叶片数控加工工艺和刀具轨迹生成策略，本文研究已运用于企业实际生产，实现了产品设计和制造过程一体化，提高了叶片设计制造精度，缩短了产品开发和制造时间，使汽轮机叶片设计与加工技术迈上了一个新的台阶。
实例三：CAD／CAM在模具设计与加工中的关键技术
模具是工业生产的基础工艺装备。在飞机、汽车、发动机、电机、电器、电子、仪表和通信等产品中，60％～80％的零部件都要依靠模具成形。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，并在很大程度上决定企业的生产空间。振兴和发展我国的模具工业，已经是人们的普遍共识。模具作为一种高效率的工艺装备，具有节约原材料、制件成本低廉等优点。随着模具工业的发展，快速、高效、精密成为模具设计的基本要求。零件多品种、小批量已成为当前的生产趋势\，传统的主要依靠技术人员的经验和操作技能来进行模具设计与制造，已不能为满足现代模具设计与制造要求，传统的模具设计制造方法模具设计技术水平低，加工质量差，生产周期长，新产品的更新换代慢及成型工艺参数不稳定等制约着模具工业的发展，所以传统的方法已不能适应当前发展的需要。目前随着计算机技术的快速发展，计算机技术在模具设计制造中的应用越来越广泛。CAD／CAM技术引入模具设计与制造已是必然趋势，CAD／CAM不仅能加快模具的设计与加工过程，而且能缩短设计周期，降低劳动强度，提高制造造精度。在研发过程中，由于CAD／CAM技术的应用，提高了模具设计质量，缩短了模具设计周期，提高了零件的制造精度。特别是随着零件复杂程度的增加，CAD／CAM技术一体化使模具设计制造更加便捷，具有广泛的应用前景。
五、结论总结
综上所述，可以看出CAD!CAM 开发平台向着更深、更高层次发展，同时不断融入计算机软件新技术，并呈现出开放化、多元化发展趋势. CAD/CAM平台发展趋势概括如下：
1.支持多种主流的计算平台，包括windos95 &NT，Apple Power Maci ntosh 、最流行的UNIX工作站
2.采用面向对象技术. 对象具有封装性、多态性、继承性，使对象模块化、即插化，从而提高应用开发和软件维护效率，增强了代码的可重用性和互操作能力，最终达到改善应用整体质量的目标.
3.采用软件组件技术与开放式结构. 基于组件的功能可为设计者提供很大程度的柔性，通过组件技术提供的功能模块，开发者可方便地把它嵌入到应用中，并能够快速适应前沿技术和扩展核心功能.
4.支持混合维造型———线框、曲面、实体，在数据结构层采用统一的精确边界表示，支持流形与非流形拓扑，并在造型功能上做的越来越深入、广泛。
5.提供更用户化的功能. 传统的CAD/CAM平台只提供最基本的几何造型功能，如基本图形的绘制、基本体素的生成. 当今的平台则提供更上层的功能，如特征造型、约束造型. 而且在提供造型功能的同时，提供诸如显示、交互、产品数据管理等功能，即提供了一个集造型、可视化、交互、数据管理为一体的集成化开发环境. 这种集成开发环境可大大提高开发者的开发效率，更便于以CAD/CAM 为核心的集成化、一体化产品的开发.。
六、参考文献
[1] 狄远德，徐家连 CAD-CAM在模具设计与加工中的关键技术[期刊论文]-西安科技大学学报 2014,34(1)
[2]林建冬,原思聪,郑建校基于Pro/E与ANSYS的CAD/CAE数据交换方法研究[期刊论文]-工程机械 2007(8)
[3]任玉珠基于CAD/CAM模具设计与制造的研究[期刊论文]-制造业自动化 2011(10) [4]邱春霞,赵征远CAD数据与MAPGIS数据格式共享研究[期刊论文]-西安科技大学学报 2011(2)
[5]Mario Lorenz. CAD to VR a methodology for automated conversion of kinematic CAD models to virtual reality in scince direct 2015