计算机的出现是当代科学技术发展的最重大成就之一，它的应用已遍及各个领域。在机械设计与制造领域，由于市场竞争加剧，用户对产品的质量（Quality）、价格（Price）、供货时间（Time）和服务（Service）的要求越来越高，传统的设计与制造技术远不能满足这种要求，必须采用先进的设计与制造技术，而计算机辅助设计与辅助制造（CAD/CAM，即Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing）是解决这一矛盾的有效途径。应用CAD/CAM技术可大大缩短生产周期，优化设计方案，而且CAD系统产生的数据可直接经CAM软件处理成数控机床可识别的代码，进而控制机床加工出产品，使生产实现高精度、高效率和高度自动化。由于CAD/CAM技术具有综合性强、高新技术含量高、见效快等优势，已成为当今发展最快的应用技术之一。CAD/CAM技术的发展和推广，给企业带来了巨大的经济效益，是机械设计与制造领域的一次革命。

1.基本概念

CAD/CAM指的是以计算机作为主要技术手段处理各种数字信息与图形信息，辅助完成产品设计与制造的技术。

自从20世纪50年代世界上第一台计算机诞生以来，世界各国专家、工程技术人员对计算机的研究、开发和应用一直进行着不懈的努力。20世纪50年代，CAD、CAM技术便开始酝酿；20世纪60年代已开始应用；20世纪70年代CAD、CAM技术集成化，形成CAD/CAM技术；20世纪80年代迅速发展；到80年代中后期，此技术已高速向标准化、集成化、智能化和网络化方向发展。CAD与CAM的集成，改变了传统的设计与制造彼此相分离的状况，使之成为一个整体，从而实现了信息处理的高度一体化。

CAD主要指使用计算机和信息技术来辅助工程师和设计师完成产品的全部设计过程。设计过程是指从接受产品的功能定义开始，到设计完成产品的结构形状、材料信息和技术要求等，并最终以图形信息（零件图、装配图）的形式表达出来的过程。

CAM是指利用计算机来进行产品制造的通称。它的定义有广义和狭义之分。广义的CAM是指利用计算机辅助完成从原材料到产品的全部制造过程。其中包括直接制造过程和间接制造过程。其内容涉及计算机辅助工艺设计和工艺规划（CAPP）、计算机数控技术（CNC）、计算机辅助数控编程、计算机加工过程仿真、数控加工工艺、计算机辅助工装设计、计算机辅助质量管理和质量控制、计算机辅助加工过程监控等。狭义的CAM就是计算机辅助机械加工，更明确地讲也就是数控加工，它的输入信息是零件的工艺路线和工序的内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹和数控程序。计算机辅助制造是先进制造技术的重要组成部分和基础内容，而数控编程和数控加工则是计算机辅助制造的核心内容。本书中所述CAM内容一般属于狭义CAM范畴。

2.CAD/CAM的系统组成

CAD/CAM系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，如图6-2所示。

图6-2 CAD/CAM的系统组成

（1）硬件系统

1）计算机系统。CAD/CAM计算机系统的硬件包括主机、外存储器及通信接口等。计算机硬件的核心是主机。主机的类型和性能在很大程度上决定了CAD/CAM系统的使用性能。主机由中央处理器（CPU）和内存储器组成。由CAD/CAM系统的特点决定，计算机主机应有较高的反应速度、较快的浮点计算速度和图形处理速度，同时应配置大容量的内存储器。

CAD/CAM系统的运行环境根据计算机类型和规模的不同，其配置形式可归纳为主机系统、小型机系统、分布式工作站系统和微机系统等四种。分布式工作站系统是当前CAD/CAM的主要硬件环境之一。随着微机技术的迅速发展，许多诸如UG Ⅱ，Pro/E等工作站系统应用的软件，均可在PC机的硬件环境下应用。相信在一定的时期内，微机系统将会是中小企业CAD/CAM系统采用的主要环境。

2）CAD/CAM外围设备。CAD/CAM外围设备主要包括计算机的输入/输出设备，与一般的计算机系统相比，其特点偏重于图形处理。常用输入设备除普通的键盘、鼠标外，还采用数字化仪、图形扫描仪等设备。常用输出设备有显示器、打印机和绘图仪等。(www.daowen.com)

3）生产设备。CAD/CAM技术的发展与加工设备的发展是相辅相成的。采用先进的自动化程度高、精度高的加工设备，是现代制造业高水平的主要因素。CAD/CAM系统生产设备主要有各种CNC机床和机器人等。

（2）CAD/CAM软件系统 CAD/CAM系统的软件按功能可分为三个层次，即系统软件、支撑软件和应用软件。

1）系统软件。系统软件是指挥计算机运行和管理用户作业的软件，是用户和计算机之间的接口。如UNIX操作系统、Windows操作系统等。

2）支撑软件。支撑软件一部分是由计算机制造商提供的，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；另一部分是与系统应用相关，包括图形处理软件、分析模拟软件和工程数据库等。

3）应用软件。应用软件是指各个行业自行研制开发的专用CAD/CAM软件，它在不同的专业领域里有不同的内容，例如冲裁模CAD/CAM软件、塑料注射模CAD/CAM软件等。

3.CAD/CAM技术的应用

CAD/CAM技术的发展推动了几乎所有领域的设计革命，CAD/CAM技术的发展和应用水平已成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。CAD/CAM技术从根本上改变了传统的手工设计、绘图以及根据图样组织整个生产过程的技术管理方式，将它变为在图形工作站上交互设计、用数据文件发送产品定义、在统一的数字化产品模型下进行产品的设计打样、分析计算、工艺计划、工艺装备设计、数控加工、质量控制、组织备件的订货供应等。CAD/CAM技术应用的实际效果是：提高设计质量，缩短设计制造周期，产生显著的社会经济效益，使企业的竞争能力和应变能力得到提高。美国ADL公司对各行业应用CAD的效果进行调查的结果表明：大多行业在应用CAD后，工作效率提高了3～5倍。目前，CAD/CAM技术广泛应用于机械、汽车、航空航天、电子、建筑工程、轻工、纺织、家电及娱乐等领域。在模具行业里，模具CAD/CAM的应用不断增长。近年来，AutoCAD、UG Ⅱ、Pro/E、CAXA和MasterCAM等软件已得到普遍采用。

4.CAD/CAM技术发展趋势

CAD/CAM技术发展趋势主要体现在以下几个方面。

（1）集成化 设计、制造及相应的生产与工程管理等方面存在紧密的联系。为提高工作效率，人们首先将CAD与CAM两个过程有机地连接起来，实现了CAD/CAM的一体化。该系统将CAD的设计结果直接用于数控加工仿真和生成数控加工程序，传输到数控机床进行自动加工。

在CAD/CAM一体化的基础上，又积极开展计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）的研制。CIMS系统基于计算机技术和信息技术，将产品设计、加工制造、生产组织和经营管理等方面进行集成，形成物流和信息流的综合。其目的是在计算机辅助下，利用最小的制造和管理资源，最优地实现企业的发展目标，获取最大的总体效益。

（2）网络化 目前，将多台微型机联网或将多台微型机与工程工作站联网，构成分布式CAD/CAM系统，已成为一种趋势。这种网络系统结构灵活、功能强大、价格较低，便于协同工作，实现资源和信息共享。这种CAD/CAM网络很适合企业的需要。因为产品设计与制造一般都不是个人行为，而是一个组或一个科室群体有组织有计划进行的工程项目。参加工作的各个成员必须相互配合，在规定的权限下共享资源和已有的设计结果，有关负责人还要对各步的设计结果进行审核。CAD/CAM网络的建立以及管理功能的实现，无疑将大大促进经济效益的提高。

（3）智能化 智能CAD/CAM系统或CAD/CAM专家系统，是一个具有大量知识与经验的程序系统。它采用人工智能（AI）技术，运用知识库中的设计知识进行推理、判断和决策，解决以前必须由专家解决的复杂问题，使CAD/CAM技术的发展达到一个新的水平。