Một hệ CAD hiện đại đảm nhiệm 4 nhiệm vụ nh− sau:
1.2.1.1. Mô hình hoá hình học.
T−ơng ứng với giai đoạn tổng hợp, mô hình hoá hình học đòi hỏi mô tả hình dáng hình học của đối t−ợng d−ới dạng toán học theo cách máy tính có thể xử lý đ−ợc. Mô hình toán học cho phép hình ảnh của đối t−ợng có thể hiển thị và thao tác trên màn hình máy tính thông qua tín hiệu lấy từ CPU của hệ CAD. Phần mềm đồ hoạ phải đ−ợc lập trình sao cho thuận tiện và có hiệu quả với máy tính và ng−ời sử dụng.
Trong lĩnh vực mô hình hoá hình học, ng−ời thiết kế xây dựng những hình ảnh đối t−ợng trên màn hình máy tính bằng ba loại lệnh:
Loại 1: Các lệnh tạo nên những yếu tố hình học cơ bản nh− điểm, đ−ờng thẳng, đ−ờng cong...
Loại 2: Các lện thực hiện những phép biến đổi nh− dịch chuyển, thu nhỏ, phóng to...
Loại 3: Các lệnh làm cho các yếu tố hình học liên kết lại thanh một hình dạng mong muốn.
Trong quá trình này máy tính chuyển đổi các lệnh này thành những mô hình toán học t−ơng ứng rồi l−u trữ những mô hình toán học đó vào các tệp dữ liệu của máy tính và hiển thị nó thành hình ảnh trên màn hình. Mô hình toán nói trên cuối cùng có thể gọi ra từ các tệp dữ liệu để xem xét lại, phân tích hoặc sửa đổi.
Có 3 ph−ơng pháp biểu diễn đối t−ợng thành mô hình hình học:
• Mô hình khung dây: Là dạng cơ bản để thể hiện đối t−ợng. Vật thể đ−ợc hiển thị trên màn hình thành những nét liền liên kết với nhau. Mô hình khung dây đ−ợc chia thành ba loại tuỳ theo khả năng của hệ ICG (Interative Computer Graphics - Đồ hoạ máy tính t−ơng tác):
- 2D hay đồ hoạ hai chiều dùng cho đối t−ợng hai chiều.
- 2,5D: thể hiện những đối t−ợng ba chiều đơn giản nh− trụ, lập ph−ơng... - 3D hay đồ hoạ ba chiều thể hiện những đối ting ba chiều phức tạp.
• Mô hình đặc: Là cách thể hiện tốt nhất mô hình ba chiều. Ph−ơng pháp này sử dụng những hình dáng hình học đặc gọi là các nguyên thể để dựng nên đối t−ợng.
• Đồ hoạ màu: Ngày nay gần nh− hệ CAD nào cũng có khả năng này. Nhờ có màu mà hình ảnh đ−ợc hiển thị trên màn hình mang nhiều nội dung thông tin hơn, giúp cho các chi tiết trong một bản vẽ lắp trở nên dễ phân biệt, làm nổi bật những kích th−ớc quan trọng hoặc những bộ phận chủ chốt và nhiều lợi ích khác nữa.
1.2.1.2. Phân tích kỹ thuật.
Để triển khai một dự án thiết kế kỹ thuật, cần một sự phân tích nào đó tuỳ theo loại công trình, nh− phân tích về ứng suất, biến dạng, truyền nhiệt hoặc mô tả động học hệ thống. Máy tính có thể giúp thực hiện nhiệm vụ này một cách nhanh chóng và hiệu quả. Đối với những bài toán thiết kế cụ thể, nhóm phân tích kỹ thuật có thể tự viết phần mềm chuyên biệt sử dụng trong nội bộ. Đối với những bài toán có tính chất phổ thông thì th−ờng đ−ợc giải quyết bởi các phần mềm mua ở thị tr−ờng. Các hệ CAD/CAM phổ biến th−ờng bao gồm các phần mềm phân tích kỹ thuật hoặc có thể giao diện với phần mềm này.
- Phân tích thuộc tính khối l−ợng: diện tích bề mặt, trọng l−ợng, thể tích, trọng tâm, mômen quán tính... đối với một mặt phẳng hoặc tiết diện ngang của một vật thể, ngoài ra còn cho biết cả chu vi, diện tích và các thuộc tính quán tính. - Phân tích phần tử hữu hạn: là một trong những khả năng mạnh nhất của một
hệ CAD. Với kỹ thuật này vật thể đ−ợc chia thành nhiều phần tử với số l−ợng hữu hạn tuỳ ý. Mỗi phần tử là một ô chữ nhật hay ô tam giác, tất cả tạo nên một mạng l−ới gồm các nút. Nhiều hệ CAD có khả năng tự động phân chia các nút và các thông số cần thiết cho mô hình phần tử hữu hạn, sau đó sẽ làm các công việc tính toán tiếp theo.
1.2.1.3. Rà soát và đánh giá thiết kế.
- Rà soát: là công việc đ−ợc tiến hành sau khi thiết lập xong bản vẽ nhằm kiểm tra độ chuẩn xác thiết kế và sự đúng đắn của công việc lựa chọn kết cấu, mối ghép...
Việc kiểm tra độ chuẩn xác thiết kế nếu đ−ợc thực hiện trên màn hình đồ hoạ thì rất thuận tiện và có hiệu quả. Các khả năng của phần mềm về tự động ghi kích th−ớc và cho dung sai ở những nơi ng−ời thiết kế yêu cầu khiến cho những sai sót trong việc ghi kích th−ớc trên bản vẽ giảm đi rất nhiều. Ng−ời thiết kế cũng có thể thu nhỏ hay phóng to một chi tiết nào đó để xem cận cảnh.
- Đánh giá: nhằm xem xét sản phẩm nếu đ−ợc chế tạo theo bản vẽ thiết kế thì có thể đạt đ−ợc những chỉ tiêu về động học, thao tác, vận hành nh− ban đầu đã đề ra hay không. Nét đặc tr−ng của các hệ CAD hiện đại là khả năng đánh giá động học, là khả năng hoạt hoá chuyển động của các cơ cấu trong bản thiết kế nh− khớp treo, các khâu truyền động, đồng thời giúp ng−ời thiết kế kiểm tra độ lấn của các phần tử khi chuyển động.
1.2.1.4. Vẽ tự động.
Là dùng máy tính tạo bản vẽ kỹ thuật trên giấy, trực tiếp từ cơ sở dữ liệu của hệ CAD. Khi giá thành của một hệ CAD còn khá cao thì việc một phòng thiết kế có vẽ tự động còn phải cân nhắc, nh−ng khi giá thành đó hạ xuống thì việc vẽ tự động ngày càng trở nên phổ biến hơn ở các cơ sở thiết kế. Một hệ CAD cho phép tăng năng suất khâu xuất bản vẽ lên gấp 5ữ10 lần so với vẽ thủ công. Hơn nữa, nó còn có nhiều −u điểm về xử lý đồ hoạ tự động, ghi kích th−ớc và mặt cắt, thu phóng bản vẽ, đặc tả từng phần bản vẽ hoặc quay vật thể theo một góc tự chọn. Nó còn cho phép chuyển đổi hình chiếu, ví dụ từ hình chiếu song song sang hình chiếu phối cảnh. Trong phép chiếu trực giao, hầu hết các hệ CAD đều có khả năng tạo ra 6 hình chiếu t−ơng đ−ơng với 6 mặt phẳng chiếu. Ngoài ra, các hệ CAD còn cho phép ng−ời thiết kế của một hãng lập trình bổ sung để đ−a ra những tiêu chuẩn riêng của hãng đó.
1.2.1.5. Phân loại và ghi mã các chi tiết máy.
Ngoài 4 chức năng nêu trên, các hệ CAD còn tạo ra một hệ cơ sở dữ liệu riêng để tiến hành xây dựng một hệ thống phân loại và ghi mã cho các chi tiết máy hoặc chi tiết kết cấu công trình. Việc phân loại và ghi mã có liên quan tới việc nhóm các bản vẽ thiết kế của những chi tiết máy giống nhau thành từng loại và dùng hệ thống sơ đồ mã để liên kết các đặc điểm t−ơng đồng với nhau. Ng−ời thiết kế có thể sử dụng hệ thống phân loại và ghi mã để gọi những bản vẽ chi tiết máy hay kết cấu công trình ra sử dụng chứ không phải th−ờng xuyên thiết kế lại những chi tiết máy mới. Trong giai đoạn chế tạo, những hệ thống nh− vậy cũng rất cần thiết và có nhiều ứng dụng trong công nghệ nhóm, là một công nghệ thuộc lĩnh vực CAM.
1.2.1.6. Tạo ra cơ sở dữ liệu để sản xuất.
Một ứng dụng khác nữa của CAD là nó có thể tạo ra một cơ sở dữ liệu để chế tạo ra sản phẩm. Trong chu kỳ sản xuất cổ điển tồn tại bấy lâu trong công nghiệp, bản vẽ do kỹ s− thiết kế vẽ ra đ−ợc kỹ s− công nghệ sử dụng lại để lập ra một bản quy trình công nghệ chế tạo. Các hoạt động thiết kế hoàn toàn tách biệt với các hoạt động lập quy trình công nghệ và nh− vậy, trên thực tế đã tồn tại một quy trình hai giai đoạn riêng biệt. Điều đó làm tăng gấp đôi chi phí thời gian và tiêu hao nhân lực.
Ngày nay với công nghệ tích hợp CAD/CAM, một mối liên kết trực tiếp giữa hai lĩnh vực thiết kế và chế tạo đ−ợc thiết lập. Mục tiêu của CAD/CAM không dừng lại ở chỗ tự động hoá một khâu nào đó trong lĩnh vực chế tạo mà còn nhằm tự động hoá việc chuyển đổi từ lĩnh vực thiết kế vào lĩnh vực chế tạo. Hiện nay thế giới đang triển khai những hệ thiết kế – chế tạo lấy máy tính làm nền tảng để tạo ra hầu hết dữ liệu và hồ sơ t− liệu phục vụ cho việc lập kế hoạch và điều khiển các hoạt động sản xuất ra sản phẩm.
Cơ sở dữ liệu chế tạo là một cơ sở tích hợp CAD/CAM. Nó bao gồm tất cả những dữ liệu về sản phẩm có đ−ợc thông qua giai đoạn thiết kế (số liệu hình học, liệt kê các chi tiết, dự trù vật liệu, thuyết minh kỹ thuật) cùng những dữ liệu bổ sung cần thiết cho giai đoạn chế tạo mà đa số là dựa vào bản thiết kế.