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狹義的CAD (Computer-Aided Design)/ CAM(Computer-Aided Manufacturing
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CAD/CAM 的定義是使用電腦來輔助設計的創 造、修正分析及最佳化。電腦系統包含軟、硬 體，用以執行特定功能的設計。 CAD/CAM中的 "CAD"是電腦輔助設計的意思， 而其中包含有電腦繪圖的工作(原本設計就需要 圖形當介面 ) 。另一方面此 CAD 中也包含模擬、 分析的工作，但有時我們可將此模擬分析的部 份稱為 "CAE"- 電腦輔助工程分析 (ComputerAided Engineering)． 故 有 人 常 看 見 有 人 寫 成 CAD/CAM/CAE之型式。
何謂「電腦輔助工程」(謝尚賢)
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義 之 Computer-Aided Engineering， CAE：利用電腦與資訊科技（包括電腦 軟硬體技術）來幫助（而非取代）工程 師，使更有效率且更經濟地達成工程上 的任務。
是否只要使用電腦來處理一般工程事 務就可算是CAE？
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嚴格的說，答案應是否定的。時代在不斷的進步，目 前電腦在一般事物上之應用已相當普遍，或許在二三 十年前，電腦之性能與使用性皆與今日相去甚遠，常 需要特殊之技術與訓練才能有效地使用電腦，因此只 要能運用電腦來輔助工程一般事務之處理，就可算是 不錯之CAE 了。但是今天之電腦軟硬體技術皆已相當 普及與成熟，僅是簡單的運用電腦來輔助工程一般事 務之處理，頂多只能算是CAE 之基本技能而已。目前 CAE 則多著重在電腦資訊技術之整合運用，並配合對 專業工程領域之瞭解，用以協助工程師有效地運用日 新月異之資訊科技，提昇工程的效率與品質，並迎接 二IA V5 簡介
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CATIA 為法國達梭公司(Dassault System)所推出 之高階電腦輔助設計、製造、分析軟體，廣泛使 用於航太、汽車、造船、電子設備等產業，尤其 在航太業有八成以上的廠商使用CATIA(UNIX V4 版本)。 在個人電腦硬體的快速發展下，達梭公司重新編 寫軟體核心，推出全新的CATIA V5版本，不但具 有V4版本的強大功能，更透過Windows作業系統， 提供人性化操作介面，以及OLE的支援。目前波 音、空中巴士等公司都已經導入CATIA V5版本， 可說是未來最有潛力的CAD軟體。
環境設定：單位設定
環境設定：材質庫路徑
環境設定：sketcher(草圖)格點間隔設定
促進工程分析 – 幾乎任何一種工程設計都需要某一方面的分析;這些分析可能 牽涉到應力一應變的計算、熱傳分析，或使用微分方程式以 描述系統的動態反應。在某些方面則常常需要自己寫程式以 解決特殊的設計問題，當然，市售的一般性套裝軟體也可以 用來執行工程分析。 z 減少設計錯誤 – CAD 系統可提供一種能力，以避免設計、繪圖及工程文件的 錯誤。由於人為的資料編輯，做成物料表單 (Bill of Materials， BOM)，其在資料的輸入過程、轉移及其延伸的錯誤常會發生， 其中主要的理由為:當圖形一旦完成，人力無法管理這些資料; 然而以CAD系統去執行這些耗時的重複性資料時 (例如:符號、 相似零組件及圖形等)，縱使在高速運算的情況下，依然保持 其一致與正確的結果。 z 設計、繪圖及文件程序標準化對所有的CAD系統的工作站而言， 其具有相同的單一資料庫作業系統。 – 對於交談式電腦輔助設計而言，其所繪製圖形已經標準化 ;由 於所有格式已被"建在"系統程式中，所以對於適當的程序來講 並不會產生混淆現象。 z 在製造上的益處 – CAD的益處可延到製造上。相同的CAD/CAM整合資料庫可用 於製程規劃及控制上，就如同設計一樣。
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三維圖面（3D）： – 能夠在平面上表現立體的圖形（輪廓稜線圖）。3D 的軟體可以提供物體的轉動。（事先必須輸入足夠 的點線資料）某些3D系統的軟體能夠計算物體的體 積、重量、慣性矩和重心。（系統必須有足夠的資 料判定何部分空心，何部分實心。） – 形狀愈不規則的物體，其稜線愈多，3D圖形就愈難 看懂。因此3D系統的軟體必須具備著色的方法，使 不同類型的線具不同的顏色，達到視覺的清晰效果。 實際看物體時，有些稜線看不見，因此設計軟體時 必須考慮到這些問題，在各種不同的角度，必須隱 藏不同的點線。另一種軟體技巧稱為層化 （ Layering），當表現一個平面的配置圖形大過複 雜時，可將配置分開成幾個圖面，以便於識圖。例 如將所有的螺孔、螺絲配置安排在一圖面上，而將 其他的配置安排在其他圖面上。
中所組織的設計法以及所需的各項資料（如材料性質），進 行計算或決斷。最後得到各種工程尺寸及加工程序等等。電 腦輔助設計有時也包括模擬。亦即將設計好的模型（軟體模 型），直接在電腦中試驗其性能，檢查設計是否出了問題。 模擬可以節省實體試驗的費用，也可以幫助最佳設計，亦即 在所需的規格及條件下，算出最佳的尺寸，找出最佳的加工 程序。
電腦輔助工程- CATIA
逢甲大學航太與系統工程學系 黃柏文 副教授
書 籍
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CATIA 實作範例-基礎篇 夸克工作室 CATIA V5 使用手冊 尤春風等著 CATIA PART I 杜黎蓉 等著 CATIA V5 產品造型實務設計 林清福等著 Introduction to CATIA V5- Release 16 K. Plantenberg CATIA V5- CAD快速入門 謝龍漢 CATIA V5- 產品設計實例教程康鵬工作室 CATIA機械設計及實例解析 李樹春等 CATIA典型機械零件設計實例教程盛選禹 CATIA Online Documentation
為何需要CAE？
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雖說電腦與資訊科技能在許多方面協助工程師 更有效率地處理工程上的事務，但要有效地應 用與導入電腦與資訊科技並非易事，必須仰賴 對工程專業知識領域之相當瞭解與對各種資訊 科技之有效掌握，並能加以整合運用，才能成 功。因此，便產生了CAE領域之需求，希望能 培養既瞭解工程專業領域，又能有效掌握資訊 科技之跨領域人才，並進行各種整合資訊技術 以輔助工程應用之研究。
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面模型（Surface Modelling）：
– 比 3D 系統更為進步。物體的軟體模型由構成輪廓的各面組成，
系統軟體可以幫助在不同的面上著色。和3D系統一樣，可以 從不同的角度看物體，也能隱藏真實物體所看不到的線和面， 當然各線和各面的顏色不能受物體旋轉的影響。某些系統可 以計算出物體各位置的光度以及陰影（必須先給定光源位 置），使產生的圖面更接近實物。
Analysis & Simulation:提供實體網格分割與靜力、共振等有 限元素分析功能，並可輸出網格資料供其他軟體使用。
AEC Plant:可進行工廠的規劃建置設計。
NC Manufacturing:包含兩軸至五軸加工的NC程式，並且 支援快速成形功能。
Digital Mockup:產品數位化模擬，包括動態機構模擬、組 裝配合空間分析、產品功能分析與功能最佳化等單元。
以CAD系統繪圖能力作為分類的標準
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二維圖面（2D）：
– 2D系統的軟體模仿投影圖的畫法。一般簡單的圖形，
從2D系統的CAD機器上輸入並不比在製圖桌上畫來 得省時間，但如果某些零件或構件出現的次數多， CAD就可以節省許多繪圖時間。尤其在彈性生產系 統中，小規模的整批式生產，常用到許多標準件， 這時候2D系統是很有效的工具。製圖系統將所有構 件與零件的相關資料全部存在電腦的記憶體中，為 方便取存分類，系統包含了資料庫。新建的構件或 元件，也可以由原有的構件或元件加以修改後存入。
使用CAD系統的理由
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改善設計生產力 – CAD 除了可幫助設計者在螢幕上預先看到產品及其裝配之零 組件外，同時可減少需要組立、分析及生產工程文件等之時 間。 改善設計品質 – CAD 系統允許工程師事先研究分析及設計變更研究，設計誤 差因此而降低，因而可獲得較好的設計品質。 增進瞭解 – 使用 CAD 系統可得到較佳的工程圖形、標準的零組件圖、較 佳的工程文件、較少的錯誤及較好的識圖性。 建立製造資料庫 – 可得到設計產品產生工程文件過程的資料(例如:零組件及產品 的外型和尺寸、零件材料規格及物料清單等等)。 建立幾何模型 – 幾何模型是用電腦以數學的方式描述物體。允許影像經由 CAD 系統信號，顯示物體在顯示器上。
CATIA V5 模組總覽
Infratructure:可管理CATIA的整體架構、V4版本檔案開啟、 產品詮釋等功能。
Mechanical Design:包含機械設計的相關單元，如基本的 機工零件、板金件、模具設計等功能。
Shape:提供曲面與逆向工程單元，可自由塑造不規則曲面的 造型或利用手繪草圖來建構曲面，以及曲面編輯等功能。
CATIA V5相關架構
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V5主程式 z CATIA V5 Online Documentation z CATIA LUM：License管理工具
基本使用環境 & 常用繪圖環境參數設定
Workbench(工作台)載入
滑鼠使用技巧
Part Design(元件設計)繪圖模式開啟
環境設定：顯示功能
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體模型（Solid Modelling）：
– 體模型可以說是設計者的軟體實物原型。體模型系統和前述
的幾種系統間最大的差別在於採用視投影（透視）而非一般 工程圖面所用的平行投影。因此所看到的圖面可以和實際的 物體完全相同。體模型的系統尚能提供不同位置的剖面圖， 3D系統雖能剖，但只能表現點線，尚無面模型的功能。體模 型是以點位置為基礎配合各位置的各項性質建立模型，所以 無需另輸入資料，就可計算實體的各物理量。 – 體模型系統有個大優點，能做實體的配合（ Fit）實驗。組件 設計好後，可以在終端機上做裝配實驗。體模型的軟體結構 十分適合模擬程式的設計，如果發現裝配不合，就可及時修 改設計。