CAD、CAE 和 CAM：有什么区别？

什么是CAD？什么是CAE？什么是凸轮？这些软件是什么，它们之间有什么区别？

第一步是要知道每个首字母缩略词中前两个共同字母的含义——“CA”是Computer-Aided（计算机辅助）这个词的缩写，意思是三个系统的创建是为了帮助用户利用计算机的处理能力，尽快实现您的目标。在 CAD 中，最后一个缩写来自术语 Design（设计、工厂），表示 CAE - Engineering（工程）和 CAM - Manufacturing（制造）。每个程序都有一个行动重点和一个目的，本文将更详细地介绍这三个系统并展示每个系统的应用。

CAD（计算机辅助设计）

CAD 程序是一种计算机化技术，专注于工程过程中的产品设计和设计阶段的文档。 CAD 可以通过传输产品、过程、公差和设计中使用的材料的详细图表来促进制造过程。这可用于 2D 和 3D 制作，允许以任何角度旋转所有视图以及由内而外的视图。
计算机辅助设计定义了使用计算机系统来协助项目的创建、修改和优化，现代 CAD 程序可以提供显着的改进，例如：

1. 提高工程师生产力
2. 提高工程质量
3. 通过文件改善沟通
4. 制造数据库的建立

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CAD 设计通常以文件形式导出，用于打印、加工或其他制造操作。

大多数用于机械制图的 CAD 程序既使用对象的矢量图形，也可以生成光栅图形，显示绘制对象的一般外观。
然而，工程软件需要的不仅仅是形状。与手动绘图​​或技术工程绘图一样，最现代的程序必须根据每个应用程序的特定约定传输信息，例如材料、工艺、尺寸和公差。

CAD 一直是一种重要的工业工具，广泛用于多种应用，包括汽车、造船和航空航天工业、建筑、假肢项目等。它还广泛用于计算机动画的制作、电影、广告和技术手册中的特殊效果，通常称为 DCC（数字内容创作）。它也是计算几何、计算机图形学和离散几何研究的重要推动力。

现代 CAD 程序：应用程序：

除了作为工程师和设计师使用的众多工具之一，在各个行业也有多种应用，CAD 还是产品生命周期管理 (PLM) 流程中整个数字产品开发 (DPD) 活动的一部分。 它们与其他工具以集成方式使用，可以是集成模块或独立产品，例如 :

1. 计算机辅助工程 (CAE)
2. 计算机辅助制造 (CAM)
3. 渲染
4. 使用产品数据管理 (PDM) 进行文档管理和审查控制

事实证明，CAD 基本上通过四个主要属性对工程师有用：

1. 历史
2. 规格
3. 参数化
4. 高层限制

构建历史可用于参考模型规格。参数和限制可用于确定不同建模元素的大小、形状和其他属性。

谁使用计算机辅助设计：

可能在工作中使用 CAD 的专业人士的简短列表：

• 建筑师
• 土木工程师
• 电气工程师
• 机械工程师
• 生产工程师
• 结构工程师
• 声学工程师
• 设计师
• 设施管理
• 测量员

这个列表有很长的路要走。计算机辅助设计用于许多行业 - 从航空航天、汽车、纺织、电子等。它允许公司在实施物理原型之前探索模型化的想法。

CAE（计算机辅助工程）

它是广泛使用计算机程序来协助工程分析任务。工程项目包括有限元分析 (FEA)、计算流体动力学 (CFD)、多体动力学 (MDB) 和优化。
为支持这些活动而开发的工程软件被视为一种 CAE 工具，并被用于分析组件和组件的稳健性和性能等。该术语包括产品和制造工具的模拟、验证和优化。未来，CAE系统将成为辅助项目团队决策的主要信息提供者。

CAE - 节点网络

就信息网络而言，CAE 系统被单独视为大型信息网络中的单个节点，每个节点可以与同一网络中的另一个节点进行交互。这些节点在有限元方法中发挥作用，该方法使用现有模型几何结构在整个模型中构建节点网络，然后根据输入参数使用该网络确定模型的工作方式。真实的部分将在现实世界中体验。以下参数通常用于机械工程中的 CAE 模拟：

1.温度
2.压力
3. 组件之间的交互
4. 应用力

大部分用于模拟的参数都是基于环境和模型在运行过程中可能经历的交互。然后将它们插入到 CAE 软件中，以验证该方是否可以在理论上控制设计约束。

CAE 系统可以为公司提供支持。这可以通过使用参考架构及其将信息观点置于业务流程中的能力来实现。参考架构是信息模型的基础，尤其是产品和制造模型。

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涵盖的CAE区域：

1. 使用 FEA 进行组件装配中的应力分析
2. 使用 CFD 进行热和流体流动分析
3. 多体动力学 (MBD) 和运动学
4. 制造过程中的过程模拟分析工具
5、流程文档优化
6.产品开发优化
7.智能不合格检查
8. 程序集中的安全分析

一般来说，任何计算机辅助工程任务都分为三个阶段：

1. 预处理：定义要应用的模型和环境因素。
2.问题解决分析
3.结果后处理

主要工程软件：Abaqus、Ansys、MSC Adams Car 等。 CAD程序的简单模型可以导出到工程程序中进行虚拟样机分析。

CAM（计算机辅助制造）

计算机辅助制造包括使用软件来控制与制造过程相关的机床和设备。从技术上讲，它不被视为工程软件程序系统，而是面向制造中的机器。 CAM 还可以指使用计算机来协助制造工厂的所有操作，包括计划、管理、运输和存储。其主要目标是创建更快的生产过程以及具有更精确尺寸和材料一致性的组件和工具。 CAM 是 CAD 之后的计算机辅助过程，有时是计算机辅助工程 (CAE) 之后的过程 - 作为在 CAD 中生成的模型，在 CAE 中验证并为控制机床的 CAM 软件生成输入。

CNC 中使用的 CAM

计算机辅助制造是制造产品的机器背后的软件代码。由数字计算机控制的机器是使用 CAM 代码制造产品的设备。数控机床包括：

• 铣床
• 车床
• 唱片标签
• 桑德斯
• 焊工
• EDM 或放电制造

操作员使用传统机器需要完成的一切都可以通过 CNC 机器进行编程。 CAM 提供机器将遵循的逐步说明以完成产品制造。在使用软件之前，操作员必须在实施程序之前手动输入代码，并且根据最终产品的复杂性，这种手动输入可能很费力。 CAM 使用智能软件可以更轻松地基于平台（图形用户界面 - GUI）开发代码。这使得制造代码易于生成，只需单击所需的过程，即可生成 CNC 机床的代码。

CAD、CAE 和 CAM 如何协同工作

CAD 程序在制造 - CAM 和工程软件 - CAE 中都是必需的，因为这两个系统都需要一个模型来执行任何分析或制造。 CAE 需要几何模型来确定用于分析的集成节点网络。 CAM 需要零件几何形状来确定机器路线和切割。两者都需要 CAD，但它可以用作工程虚拟模型的独立系统。 CAD 是任何 CAM 或 CAE 的支柱，是它们正常​​运行所必需的。今天的软件是工程师和技术人员使他们的日常工作更轻松、更高效的强大工具。如果使用得当，它们可以为实施它们的个人和公司带来最大的利益。

您是否使用过这些软件平台中的任何一个？如果是这样，它们真的让您的工作生活更轻松吗？