4、计算机辅助设计和计算机辅助制造在我们的工业社会的历史，许多发明已经申请专利和新技术的发展。

惠特尼的可互换零件的概念，瓦特的蒸汽机，和福特的装配线不过是一些发展，我们的工业时期最值得注意的。

所有这些发展都影响了制造我们所知道的，在我们的历史书，这些人得到了应得的认可。

或许单个的发展影响制造更快更明显比以往任何技术是数字计算机。

由于计算机技术的出现，制造的专业人士都想自动化设计过程和使用数据库开发自动制造过程。

计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD／CAM），如果成功实施，应该去掉“墙”，历来存在之间的设计和制造的部件。

CAD／CAM是指在设计和制造过程中使用计算机。

由于CAD / CAM的到来，其他方面发展：（1）计算机图形（CG）。

（2）计算机辅助工程（CAE）。

（3）计算机辅助设计与绘图（CADD）。

（4）计算机辅助工艺规划（CAPP）。

这些附带条件都是CAD／CAM的概念的具体方面。

CAD / CAM本身是一个更广泛，更具包容性的术语。

它的核心是自动化和集成manufacturing.111CAD／CAM的一个关键目标是产生的数据可以用于制造产品而开发的，产品设计的数据库。

当成功实现了CAD ／CAM，涉及到一个共享P40一个公司的设计和制造的部件之间常见的数据库。

交互式计算机图形学（ICG）是CAD／CAM的重要作用。

通过ICG的使用，设计开发一个图形设计在存放电子构成的图形图像数据的产品形象。

图形图像可以在一个二维（2-D），提出了三维（3-D），或固体的格式。

ICG图像使用等基本几何特征的点，线，圆，曲线构造。

一旦创建，这些图像可以很容易地编辑和以各种方式包括放大，缩小，旋转操作，和运动。

ICG系统主要有三部分组成（图中）：（1）硬件，包括计算机和各种外围设备；（2）软件，包括计算机程序和技术手册的系统（流行的CAD ／CAM软件使用ICG目前包括了AutoCAD，Pro/E，，UG，CATIA等）和I-DEAS和；（3）人的设计师，最重要的三个组成部分。

一个典型的ICG系统硬件配置包括一台电脑，一个显示终端，用于软盘磁盘驱动器，硬盘，或两者；和输入/输出设备，如键盘，绘图仪/打印机和扫描仪。

这些P41设备，随着软件的工具，是现代设计师们用来开发和文档设计。

ICG系统能通过允许设计者关注设计过程知识方面提高设计过程，如概念和判断为基础的决策。

计算机执行它更适合，如数学计算，存储和检索数据，以及各种重复操作如开。

CAD / CAM 4.1为理论基础CAD／CAM为基础是类似的，用来证明任何制造技术的改进。

它是一个需要不断提高的生产力，质量，和，反过来，竞争力。

也有其他原因，公司可以从CAD／CAM的手动流程进行转换：（1）提高生产率。

（2）更好的质量。

（3）更好的沟通。

（4）制造业常见的数据库。

（5）降低建造成本原型。

（6）对客户快速响应。

4.1.1提高生产力在设计过程中，生产率提高CAD／CAM。

耗时的任务，如数学计算，数据存储和检索，可视化设计是由计算机处理，这给设计师更多的时间花在构思并完成设计。

此外，要求设计文件可与CAD／CAM的时间明显减少。

所有这些加在一起意味着更短的设计周期，缩短整个项目的完成时间，和更高的生产力。

P424.1.2质量更好因为CAD CAM让设计师更专注于实际的设计问题和耗时的，非生产任务，产品质量的提高与CAD CAM。

CAD /CAM允许设计者检测范围更广的设计方案（例如，产品特点）和分析每个选择之前，选择一个更彻底。

此外，由于劳动密集型的任务都由计算机完成，减少设计错误发生。

这些都导致更好的产品质量。

4.1.3更好的沟通设计文件，如图纸，零件清单，材料清单，和规格的工具用于沟通设计那些制造它。

更均匀，规范，准确的这些工具，沟通会更好。

因为CAD / CAM导致更均匀，标准，和准确的资料，提高了通信。

4.1.4常用数据库这是一个CAD / CAM的最重要的好处。

随着CAD／CAM的数据，生成一个产品的设计过程中可用于生产的产品。

他们共享一个数据库有助于消除分离设计和制造功能的古老的4twair（图4.2）。

4.1.5原型成本降低与手工设计，模型和原型的设计必须制作和测试，增加了成品的成本。

随着CAD／CAM，计算机三维模型可以降低，在某些情况下，消除建设昂贵的原型的需要。

固体建模允许设计师用电脑模型代替在许多情况下，CAD /CAM功能原型等。

4.1.6更快响应客户响应时间是至关重要的制造。

需要多长时间来填补P43客户的订单？时间越短越好。

快速的响应时间是在竞争日益激烈的市场竞争的关键之一。

今天，以最快的响应时间是厂家可能用最低的出价赢得合同。

缩短整个设计周期，提高设计和制造的组件之间的通信，CAD / CAM可以提高公司的响应时间。

CAD / CAM 4.2的历史发展CAD／CAM的发展历史已经紧跟计算机技术的发展，对应了ICG技术的发展。

领先的CAD／CAM重大的发展始于20世纪50年代后期和1960年代初期。

这首先是发展，在麻省理工学院（MIT），自动的P44编程工具（APT）的计算机程序设计语言。

APT的目的是简化数控机床零件程序的开发。

这是第一个计算机语言是用于此目的的。

APT语言的代表向自动化生产的重要一步过程。

在CAD／CAM的发展史上的又一重大发展紧随其后的APT，麻省理工也发达，被称为画板项目。

这个项目，伊凡萨瑟兰诞生了ICG的概念。

画板项目是第一次使用了计算机上创建和实时显示CRT操作图形图像。

在上世纪60和70年代的其余部分，CAD的不断发展，一些供应商为自己的名字生产和销售交钥匙工程CAD系统。

这是完整的系统，包括硬件，软件，维护和培训作为一个包装出售。

这些早期的系统被配置在大型机和小型机。

作为一个结果，他们在中小型制造企业实现大规模接受太贵了。

到了20世纪70年代，它变得清晰，微机将最终在CAD /CAM的进一步发展起到一定的作用。

然而，早期的计算机没有处理能力，内存，或图形功能所需的ICG。

因此，早期的CAD / CAM配置在微机系统失败。

1983 IBM推出了PC，第一台微型计算机的处理能力，内存和图形功能，可用于CAD／CAM。

这对一个LED的数量在迅速增加，CAD / CAM供应商。

1989，对CAD／CAM基于微机装置和基于大型机和小型机的数量。

4.3电脑设计电脑已经在日常工作与设计的一个重要影响是完成。

它可以用在很多方面做很多事情。

P45然而，使用计算机所有完成的设计工作分为四大类：（1）造型设计。

（2）设计分析。

（3）设计审查。

（4）设计文件。

4.3.1设计建模在CAD / CAM设计建模，开发了产品几何模型描述了部分数学。

数学描述转换为图形的形式显示在阴极射线管（CRT）。

的几何模型还允许图形图像可以很容易地编辑和操纵一次显示。

这个过程开始时，设计器创建一个图形图像使用一种特殊的ICG软件包。

图像是通过输入命令使计算机构建图像的点，生成线，圆，曲线。

要创建一个图形图像，计算机必须翻译成相应的几何特征的数学模型。

看来设计师作为一个图形图像存储在计算机中的一系列数学坐标。

作为设计师的命令修改或操纵的图形图像，计算机对数学模型。

计算机必须首先在它可以改变图像变化的几何模型，它必须在它可以显示字符计算的数学坐标的几何特征。

图形图像显示有三种格式：（1）二维或二维（2）two-and-a-half-dimensional或21 /二维（3）三维或三维效果。

这三种格式进行了fig.4.3，4.4和4.5。

二维图形图像显示一个正（平）表示，通常显示两个或两个P47多个视图（例如，前，前，右）。

21 /二维图形图像是斜的表示。

三维图形图像可能是一个线框模型或一个真正的三维实体模型（偏）。

通讯可以进一步提高时，图像的颜色会显示出来。

CAD／CAM的许多功能，包括有限元分析，三维实体建模，和，比较容易理解的图形图像显示的颜色。

具体应用如管道图纸更易于阅读显示在适当的各种颜色。

当图像都只有一种颜色显示，有时很难确定何时线交叉或下，什么是近，什么是远，什么是失真图像与原图像是什么（如有限元分析的情况下），和层某一部分上。

色彩的运用可以更明确的区分上下，远近，和原来的和扭曲的。

它也有助于澄清许多组成的物体表面或几个组成部分。

4.3.2设计分析电脑简化了设计分析阶段P48过程明显。

一旦设计已被开发，有必要分析它将如何站起来的条件，这将是。

这样的分析方法作为传热和应力应变计算费时和复杂。

与CAD/ CAM，特殊编写的计算机程序分析的目的是提供具体的Tor。

这样的一个程序，简化了分析制成品叫高元分析。

有限元分析的对象涉及打破成许多小矩形或三角形的元素（中心），然后再由计算机分析每个元素。

这种方法提供了一个彻底的分析，不可能不借助电脑是可行的。

它还提供了专门针对问题的位置，这样的设计可以修正更容易取得优势。

有限元分析，计算机必须有一个强大的处理能力。

计算机通过分析每个有相互关联的有限元分析的总体目标。

通过分析对象的每个有限元的应力，应变响应，热，或其他力上，计算机可以预测整个对象的反应。

有限元分析现代CAD / CAM系统的能力过程的简单实现。

用户首先定义区域，分和计算机自动划分领域互联有限元网络。

P49有限元分析的一个特别重要的特征是其能够直观地显示分析结果的能力。

例如，如果对一个部分进行分析，以确定如何在受到一定的压力，使计算机能叠加的强调部分图像在非重读的部分。

在这种方式中，所产生的失真是很容易看到的。

这种视觉证据的结果可以为设计者确定必要的设计变化更容易。

4.3.3设计审查在设计过程中，已由计算机简化的另一个步骤是设计审查。

这包括检查所有方面的设计精度。

有几个ICG能力使CAD / CAM容易用手工设计综述。

首先是许多CAD / CAM软件包半自动标注功能。

为了产生一个图像，一个ICG系统必须先建立数学模型。

在这个模型中的数据可用于计算机自动计算尺寸。

最良好的CAD / CAM软件可以根据标准尺寸及公差显示这些方面的做法。

这意味着更少的标注错误，手工标注的常见问题。

分层能力的CAD / CAM软件还简化了设计审查。

如果一个多层印刷电路板的设计，每一层的痕迹，可以单独显示在CRT显示不同的颜色。

他们也可以同时显示。

以这种方式，可以很容易地追踪检查以确保所有的连接已被适当地确定。

分层能力还可以用来检查复杂的管道布局，确保管道不相交，他们不应该这样做，他们应该相交。

良好的CAD / CAM系统可以在超过250层。

另一个CAD／CAM软件的功能，简化了设计审查称为干涉检查。

有了这种能力，交配部分可加入的CRT显示器，因为他们将在最后的装配。

设计师可以立即看到如果有干扰。

用干涉检查，这P50计算机变焦能力是特别有用。