模具CAD/CAM系统的环境与应用

（一）模具CAD/CAM系统的硬件配置

模具CAD/CAM系统的硬件配置形式，按照所用计算机类型的不同，可分为大型主机系统（Main-frame Based System）、小型机系统（Turn Key Sys-tem）、工作站系统（Workstation）和微机系统（Per-sonal Computer），按照是否连网，可以分为集中式系统和分布式系统。集中式CAD/CAM系统的硬件配置如图9-3-2所示。在这种系统中，如果计算机仅与一台图形终端相连，则为单用户系统。此时，用户拥有系统的全部资源，不会发生与其他用户争夺资源的问题。如果计算机与多台图形终端相连，则为分时系统。采用大型主机的分时系统具有很强的计算能力和比较完备的外部设备，为多用户提供了共享硬件和软件资源的环境。但是，这种系统与用户的交互能力很差，有时用户需等待较长时间才能得到系统的响应。

图9-3-2 集中式CAD/CAM系统的硬件配置

20世纪80年代以来，随着计算机网络的发展，分布式的CAD/CAM系统得到了发展。利用局域网络（Local Area Network，LAN）技术，可以将多个独立工作的模具CAD/CAM工作站组织在局域网中。这种局域网具有良好的交互性能、传输速度高、组网灵活，成本低，可快速响应用户的要求，使多用户共享软件和硬件资源。局域网还可以通过网关与其他局域网或大型主机相连，构成远程广域网。

局域网是由电缆连接起来的许多计算机、外围设备和通信设备组成的，连接距离一般在1～2km之内。组织局部网的方式很多，但采用最多的是总线和环形网络结构。

英特网是总线结构的局部网。英特网现已成为一种工业标准（IEEE 802.3）。在这类网络中，所有工作站都连接在具有双向传输能力的电缆上，由工作站共同管理对总线上的信息存取，按争用方式操作。图9-3-3所示是用英特网连接的分布式CAD/CAM系统。英特网具有很高的数据传送速度，但信息流量超过一定值时，其传输速度会大大降低。当网中的工作站都有自己的磁盘，且网中信息流量不大时，英特网能保持良好的工作性能。英特网的另一个优点是网中可带的工作站多，存取方式不受工作站的位置和数量的影响。

图9-3-3 用英特网连接的分布式CAD/CAM系统

在环形网络结构中，所有的工作站都连接在一个封闭环中（见图9-3-4），在流动着称为“标志”（有时也称为“令牌”）的特殊位串，它表示信息的发送权。获得“标志”的工作站，有权把要发送的信息附在“标志”之后发送出去。标志环局部网的是传输距离长，传输速率高，即使在重载时也不会发生在英特网中出现的那种冲突。环形网的缺点是，当一个工作站发生故障时容易影响整个网络的工作。

随着分布式计算机系统的发展和完善，其应用愈来愈广。多个模具CAD/CAM工作站可以连成局部网络，以共享软硬件资源。在更多的情况下，模具CAD/CAM工作站作为一个结点，连在本企业或本部门的计算机网络中使用。

随着计算机性能的提高和价格的降低，过去以大、中型计算机和工作站为主的系统向网络化、小型化和微型计算机转化。核心部分是上机位（微机），通过网络与下机位连接。用作CAD设计的微机把加工信息传送到数控机床和三坐标测量仪，形成一体化数据系统，实现CAD/CAE/CAM/CAT集成化。CAD/CAM系统组成如图9-3-5所示。

图9-3-4 用环形网连接的分布式CAD/CAM系统

图9-3-5 CAD/CAM系统组成

（二）模具CAD/CAM系统的软件组成(www.xing528.com)

软件是指命令计算机执行指定任务的程序。CAD/CAM系统的软件按功能可分成三个层次，即系统软件（System Software）、支撑软件（Support Soft-ware）和应用软件（Application Software），如图9-3-6所示。系统软件主要是指操作系统等，它处在整个软件的内层，由里向外是系统软件、支撑软件和应用软件，但它们相互之间又没有严格的界限，整个软件在操作系统的管理和支持下运行。建立模具CAD/CAM系统时，并非要自行开发上述所有三类软件，对于系统软件和支撑软件只要正确选择、有效利用即可，应用软件则是需要精心设计和编制。

1.系统软件

系统软件主要是操作系统，它是指挥计算机和管理用户作业的软件，是用户和计算机之间的接口。操作系统把计算机的硬件组织成为一个协调一致的整体，以便尽可能地发挥计算机的卓越功能和最大限度地利用计算机的各种资源

图9-3-6 CAD/CAM系统软件层次图

2.支撑软件

支撑软件一部分是由计算机制造厂负责提供的，并为计算机用户共同使用的软件，如加工语言及其解释程序、编译程序和汇编程序等。另一部分是与系统应用的宽窄和功能的强弱密切相关的，既可由计算机厂商提供，亦可由软件公司作为商品提供的软件。这些软件包括：

（1）图形软件 图形软件是CAD/CAM系统中最基础、最重要的软件，供用户进行图形生成、编辑以及图形变换等使用。可分为绘图子程序库、绘图语言和专用语言系统三种类型。图形软件应该满足实用性、容错性、执行速度快、效率高、功能强等要求。

（2）几何造型软件 几何造型软件是模具CAD/CAM系统中的关键性软件。模具的工作部分是根据产品的形状和尺寸设计的，几何模型的构造是计算、分析、绘图、加工的基础。

（3）计算分析、优化、仿真软件 这些软件是进行辅助设计和工程分析的重要工具，供用户进行计算分析、方案优化、线性或非线性系统仿真等使用。如常用算法程序库、有限元分析程序、优化程序、各种数字仿真程序等。

（4）数据库管理系统 在CAD/CAM系统中，几乎所有的应用软件都离不开数据库。提高模具CAD/CAM系统的集成化程度主要取决于数据库的水平。数据库主要是收集有关产品外形结构定义（如造型、绘图、加工、有限元分析等）和相应的有关信息。交互设计、绘图和数控加工编程信息的管理均由数据库管理系统（DBMS）完成，以实现数据的共享。

（5）网络软件 供网络型CAD系统连网使用。

（6）NC编程软件 供模具CAD/CAM系统自动转换和输出NC加工纸带或将NC加工信息录入软盘用。

CAD系统在这些软件的支撑下，就能显示出宽广的使用范围和强大的数据检索与查询、计算分析、图形处理、系统仿真等功能。支撑软件也是评价系统功能的重要依据。

3.应用软件

应用软件是指针对某一特定应用领域而专门设计的一套资料化的标准程序。编写模具设计应用程序的过程就是将模具设计准则和设计模型解析化、程序化的过程。