CAD/CAM系统的主要任务 |
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能够描述基本几何实体(如大小)及实体间的关系(如几何信息),能够进行图形图像的技术处理。几何建模技术是CAD/CAM系统的核心,它为产品的设计、制造提供基本数据和原始信息。
包括几何特征(如体积、表面积、质量、重心位置、转动惯量等)和物理特征(如应力、 温度、位移等)的计算分析。如图形处理中变换矩阵的运算;几何造型中体素之间的交、并、差运算;工艺规程设计中工序尺寸、工艺参数的计算;结构分析中应力、温度、位移等物理量的计算等,为系统进行工程分析和数值计算提供必要的基本参数。因此,要求CAD/CAM系统对各类计算分析的算法正确、全面,而且数据计算量大,还要有较高的计算精度。
这是CAD系统的重要环节,是产品最终结果的表达方式。CAD/CAM系统有处理二维图形的能力,包括基本图元的生成,标注尺寸,图形编辑(比例变换、平移、拷贝、删除等),除此之外,系统还应具备从几何造型的三维图形直接向二维图形转换的功能。
CAD/CAM系统中结构分析常用的方法是有限元法,这是一种数值近似解方法,用来解决结构形状比较复杂零件的静态、动态特性计算,强度、振动、热变形、磁场、温度场强度、应力分布状态等计算分析。
CAD/CAM系统应具有优化求解的功能,也就是在某些条件的限制下,使产品或工程设计中的预定指标达到最优。优化设计包括总体方案的优化、产品零件结构的优化、工艺参数的优化等。优化设计是现代设计方法学中的一个重要的组成部分。
设计的目的是为了加工制造,而工艺设计是为产品的加工制造提供指导性的文件。因此, CAPP是CAD与CAM的中间环节。CAPP系统应当根据建模后生成的产品信息及制造要求,人机交互或自动决策出加工该产品所采用的加工方法、加工步骤、加工设备及加工参数。CAPP的设计结果一方面能被生产实际应用,生成工艺卡片文件,另一方面能直接输出信息,为CAM中的NC自动编程系统接收、识别,直接转换为刀位文件。
在分析零件图和制订出零件的数控加工方案之后,采用专门的数控加工语言(例如APT语言),制成穿孔纸带输入计算机。其基本步骤通常包括:
模拟:根据设计要求,建立一个工程设计的实际系统模型,例:机构、机械手、机器人。 仿真:通过对系统模型的试验运行,研究一个存在的或设计中的系统,通常有加工轨迹仿真,机构运动学仿真,机器人仿真,工件、机床、刀具、夹具的碰撞、干涉检验等。 目的在于:预测产品的性能,模拟产品的制造过程、可制造性,避免损坏,减少制造投资。
由于CAD/CAM系统中数据量大、种类繁多,又不是孤立的系统,因此,CAD/CAM系统应能提供有效的管理手段,支持工程设计与制造全过程的信息传输与交换。随着并行作业方式的推广应用,还存在着几个设计者或工作小组之间的信息交换问题,因此,CAD/CAM系统应具备良好的信息传输管理功能和信息交换功能。 |