計算機輔助設計和製造

電子計算機、圖形顯示工作站、資料庫和數控設備綜合套用于飛行器設計和製造，藉以加快研製進度，提高飛行器性能的技術，又稱設計製造一體化。它是飛行器設計和製造的有力工具。

基本介紹

• 中文名：計算機輔助設計與製造
• 外文名：computer-aided design and computer-aided manufacturing
• 縮寫：CAD/CAM

發展過程

在飛行器設計中，起初電子計算機僅用於複雜的工程分析計算，如飛行器表面流場的計算，複雜結構的應力分析等。大型數控繪圖機和通用繪圖軟體以及互動圖形顯示器的出現，使設計人員可以用光筆在圖形顯示器的螢光屏上生成和修改圖形，實現人機對話式的操作，從而把人的思維、判斷能力與計算機的高速運算和記憶能力結合起來，形成計算機輔助設計。與此同時，數控加工技術也在不斷發展。70年代以後逐步形成了完整的計算機輔助設計和製造系統，這種系統利用資料庫和網路通信直接傳輸飛行器有關數字信息，可以把設計與製造過程緊密聯繫起來，使飛行器設計和製造發生重大的變化。

作用

套用計算機輔助設計和製造系統，通過資料庫數據的存取達到設計信息向製造部門直接傳遞，使圖紙和檔案的發放工作簡化和加快。系統在很短的時間內能進行大量的複雜運算，有可能對很多方案進行快速的分析和評價，從中選出最優的設計方案。這在手工計算中是不可能做到的。

套用系統的圖形工作站完成飛行器的總體布置、外形設計、結構打樣、系統安裝和完成各種生產圖紙。各個設計組可以平行作業，對設計方案進行反覆的檢查、協調和修改。其工作的靈活性、速度和準確性遠遠超過繪圖板、計算尺和丁字尺之類的繪圖工具。
在飛行器製造階段，計算機輔助設計和製造系統能夠運用已有的設計信息設計零件的製造工藝過程，設計成形、加工、裝配和檢驗的全套工藝裝備，快速生成數控加工和數控測量的控制帶。這樣就能減少工藝準備時間，並使製造中的互換協調要求得到保證。

技術基礎

計算機輔助設計和製造的技術基礎有4個方面。
套用計算機輔助設計和製造技術時，飛行器部件的幾何外形要用數學表達式來表示，稱為外形數學模型。為適應電子計算機計算和探索適用的外形數學模型，建立了計算幾何學學科。常用的描述外形的數學方法有分段二次曲線、參考樣條曲線和曲面、孔斯曲面、貝齊埃曲面和 B－樣條曲面等。
包括圖形顯示的硬體技術、基本軟體和各種算法。它們是實現互動式設計的必備工具。可以生成各種圖形和字元，將圖形放大、縮小、平移、旋轉、修改、消除隱藏線、產生明暗度和色調等。
在飛行器的設計和製造過程中，用戶在資料庫中存取信息，實現數據的統一管理和傳遞。資料庫系統除計算機外存貯器（磁碟、磁帶）中的大量相互關聯的數據外，還包括處理數據的軟體以及支持這些軟體的硬體。資料庫的管理系統是資料庫系統軟體的核心部分。
套用數控技術可直接調用設計階段形成的數字信息，經過處理後用來控制工具機和其他加工設備，加工出所需的零件。數控技術不僅用於加工，也用於繪圖、測量、彎管、鑽孔和鉚接等。