CAD/CAM系统软件组成分析

CAD/CAM系统的软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件三个层次。

1.系统软件

系统软件是使用、管理、控制计算机运行的程序的集合,是用户与计算机硬件的连接纽带,包括操作系统、语言编译系统、诊断修复系统、日常事物管理系统以及数据库管理系统。操作系统是系统软件的核心,是对计算机进行自动管理的机构和控制中心,是管理计算机软、硬件资源的程序集合。它具有五大管理功能,即处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理。操作系统密切依赖计算机系统的硬件,用户通过操作系统使用计算机,任何程序需经操作系统分配必要的资源后才能执行。若从其功能去定义,可以说是一个计算机的资源管理系统。目前CAD系统中比较流行的操作系统为:工作站是UNIX,微型计算机是Windows和Linux等。语言编译系统用于将高级语言编写的程序翻译成计算机能够直接执行的机器指令,包括语言及其编译程序、解释程序以及汇编程序。

2.支撑软件

支撑软件是CAD/CAM系统的核心。它不针对具体的设计对象,而是为用户提供工具或开发环境。不同的支撑软件依赖一定的操作系统,又是各类应用软件的基础,包括图形处理软件(含几何构型与绘图软件)、数据库管理系统(DBMS)、网络服务软件、系统运动学/动力学模拟仿真软件和有限元分析软件等。

(1)图形处理软件 图形处理软件是通用的CAD/CAM系统,可用于二维和三维图形的产品构型及设计图样的绘制,如早期主要致力于实现交互式绘图的CADAM、AutoCAD、MEDUSA等。现在的CAD/CAM系统采用实体造型技术定义产品零件的几何模型并进行分析、数控加工、输出工程图等,也有软件可以利用上述三种造型方法产生三种模型,即实体模型、线框模型、表面模型,并可使之相互转换。目前较为流行的通用CAD/CAM集成系统有Pro/Engineer、UG、IDEAS、CATIA、SolidWorks、SolidEdge、Inventor等,国产的三维几何建模软件有CAXA-3D、金银花MDA、浙江大天电子信息工程有限公司开发的基于特征的参数化造型系统GS-CAD98等。

(2)数据库管理系统(DBMS)数据库在CAD/CAM系统中具有重要地位,是有效地存储、管理、使用数据的一种软件,用于管理庞大的数据信息,提供数据的增删、查询、共享、安全维护等操作,是用户与数据之间的接口。数据库管理系统使用3种数据模型,即层次模型、网状模型、关系模型。目前流行的系统有FoxBASE+、Oracle、Ingres、SQL Server等。(www.xing528.com)

(3)网络服务软件 随着网络的普及,网络服务即通过计算机网络进行信息咨询服务的市场正在迅速扩大。网络技术的不断快速发展,也使采用微型计算机和工作站局域网形式的CAD/CAM系统成为现在CAD/CAM软硬件配置的首选方案。网络服务软件为这些系统在网络上传输和共享文件提供了条件。

(4)系统运动学/动力学模拟仿真软件 仿真技术是一种建立真实系统的计算机模型技术。利用模型分析系统的行为而不用建立实际系统,在产品设计时,实时模拟产品生产或各部分运行的全过程,以预测产品的性能、产品的制造过程和产品的可制造性。运动学模拟可根据系统的机械运动关系来仿真计算系统的运动特性;动力学模拟可以仿真、分析计算机械系统在质量特性和力学特性作用下系统的运动和力的动态特性。这类软件在CAD/CAM/CAE技术领域得到了广泛的应用,例如ADAMS机械系统动力学自动分析软件、MSC公司的Visual Nastran Desktop和Work_- ing Model。

(5)有限元分析软件 有限元分析软件是利用有限元法进行结构分析的软件,可以进行静态、动态、热特性和优化分析,通常包括前置处理(定义材料属性、定义边界条件、划分有限元网格等)、计算分析及后置处理(将计算分析结果形象化为变形图、应力应变云纹图及应力曲线等)三个部分。目前世界上已投入使用且比较著名的商品化有限元分析软件有SAP、Nastran、ANSYS、ABAQUS等。

3.应用软件

应用软件是在系统软件、支撑软件的基础上,用高级语言进行编写的针对某一专门应用领域的软件。这类软件由于针对性特别强,因此商品化的软件不多,而且价格特别昂贵,通常是由用户根据自身的设计工作需要自行开发的,也称二次开发。如模具CAD/CAM软件中的冲裁模设计软件、冲压模设计软件、注塑模设计软件等就属应用软件。应用软件与支撑软件之间并没有本质的区别,当某一行业的应用软件逐步商品化形成通用软件产品时,它也可以称为一种支撑软件。