最新CADCAMCAPP技术及软件介绍.doc

目前，国内对于二维计算机辅助设计（CAD）的应用比较普遍，且经较长时间的使用打下了良好的基础并产生了较好的效果。但是，对于制造企业来说，这仅仅是一个起点，随着MRPII制造资源管理系统应用工作的全面展开，以及对CAD/CAM/CAPP技术的应用的日益深入，制造企业在今后一段时间将面临的问题是：如何将CAD由二维向三维发展，进一步提高设计效率；如何尽快将CAM/CAPP技术应用于数控编程及工艺设计上，提高CNC设备的应用水平，提高工艺设计及工艺管理的计算机应用水平；如何在将来把CAD/CAM/CAPP系统与图档管理系统、产品数据管理系统有机地结合起来，形成与MRPII系统的信息集成，从而形成真正意义上的企业级信息集成管理系统。这些，都需要在今后的工作中，不断地摸索，不断总结，不断吸收及应用在CAD/CAM/CAPP技术领域出现的最新成果。 在CAD/CAM/CAPP/CAE/GIS/MM技术领域，最近三年以来，以三维CAD技术的突飞猛进为基础，按照最终形成一套完善的企业信息集成系统的思路，在计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺过程（CAPP）、计算机辅助分析（CAE）以及电子图档管理系统的各个方面均取得了一系列的技术突破和技术更新，使得现在的CAD/CAM/CAPP/CAE软件不断地朝着实用化、高效化、集成化方向发展。在这里，笔者选取了CAD/CAM/CAPP中的四套最新的典型软件，将它们的介绍给大家，以便我们了解它们的概况、技术特点和最新的技术应用。 一、二维机械CAD软件（AutoCADMechanical2000） 在二维CAD软件中，Autodesk公司一直是以提供基础软件即AutoCAD软件为其产品发展策略的，而其AutoCAD软件在过去的十年中无可厚非地是最优秀的CAD基础软件，在其上，国内的各个公司开发了大量的机械、建筑等领域的应用软件，其中就有我公司一直所使用的InteCAD软件。今年，Autodesk公司在5月份推出其最新版的AutoCAD2000软件的同时，推出了他们的依托于AutoCAD2000的机械设计软件AutoCADMechanical2000，从而全面进入了二维机械应用软件领域。该软件不仅具有AutoCAD2000所提供的最新的技术，更重要的是它吸收了从AutoCAD10.0版以来，大量二次开发商在AutoCAD软件上针对机械工程设计所做的各种二次开发中所提供的功能和技术，集成了大量专门针对二维机械工程设计的强大工具，从而使其成为二维机械设计软件中的最具代表性的优秀软件。 由于AutoCADMechanical2000是基础核心技术是AutoCAD2000，所以，这里先介绍一下AutoCAD2000的一些最新的技术。 AutoCAD2000是Autodesk公司于今年五月推出的最新CAD基础软件，该软件在AutoCADR14版本上有了很大的改进和提高，其最具特点的特性有以下五个： 1、多文档设计环境MDE 在现在所广泛使用的AutoCADR14以及以AutoCADR14为低层平台的二次设计工具中，最令人头痛的就是：当需要将几张图纸同时打开进行设计时，则不得不同时打开多个AutoCADR14，在它们之间进行反复的切换，不仅繁琐，而且往往会导致系统性能的下降。而现在，在AutoCAD2000中，您可以在一个AutoCAD窗口中打开任意多个DWG图形文件进行编辑，同时不会导致系统性能的下降，更为重要的是，您可以在这些图形文件之间任意拖放图形元素，而不需要再做先复制、后粘贴的动作，您甚至还可以在图形文件之间复制颜色、图层、线型和比例等属性信息，这样，当您在设计一套图纸的过程中，您就可以非常轻松地从装配图拆图形到零件图或从零件图提取零件组合到装配图中。该功能将会大大提高您的设计效率。 2、AutoCAD设计中心（DesignCenter） AutoCAD设计中心可以看成是一个中心仓库，在这里，用户不仅可以浏览到自己的设计，而且可以把他人的设计思想和图中的内容化为己有。它提供一种直观的、高效的、与Windows资源管理器十分相似的界面，从当前打开的图形中，从本地磁盘存储的图形文件中，从网络驱动器上的图形文件中或Internet网站上的图形中列出块、标注样式、外部参照、线型、文字样式、图层、布局和剖面线图案等信息，通过简单的拖拽动作，就可以轻松地将一张设计图中的符号（图块）、图层、字体、布局和格式复制到另一张图中。 3、对象捕捉和对象跟踪（AutoSnaps） 自动捕捉和对象跟踪功能曾经是AutoCAD的二次开发商软件中所提供的基本功能，现在AutoCAD将其集成于自己的系统中，并使其更加高效和直观。 4、对象特性管理器（OPM） 对象特性管理器提供给用户一个快速方便地编辑修改对象特性和图形属性的功能，无论是一个对象还是对象的集合，其单个的或共同的特性都可通过一张简单明了的表格来进行编辑。 5、布局/打印 对同一个设计，用户实际上要输出几张图纸来强调一个设计的不同视区，或者就象我们现在所需要的将几张图纸合并进行打印。那么，就可以采用其布局功能。其打印功能也进行了一些改进，使打印速度更快，打印的设置（如线宽、置中打印等等）更加方便和多样化。 除了上面重点提到的这几个特性外，AutoCAD2000在快速标注（Qdim）、图形文件的局部打开和局部装入、在位（外部）参照编辑、全局文本查找与替换、快速选择、上下文跟踪菜单（鼠标右键菜单）、图形属性（摘要信息）、文字功能、图层属性管理器、数据库连接特性、标注功能、文件输出、线宽控制等等方面增加了多种功能或进行了重大的改进，使得AutoCAD2000在很高的层次上满足了用户的各种需求。 AutoCADMechanical2000是以AutoCAD2000软件为基础，紧密集成了Genius14和AutoCADMechanicalRelease14.5的功能，吸收了二维机械CAD软件中的所有优点而推出的一套二维机械设计和绘图系统。下面笔者将它的主要功能列出： 1、提高绘图效率的工具 它提供了一个单一的“超级”命令来编辑实体、复制对象，更新零件和孔列表，并通过它来执行用于创建其它对象的命令。 其“图层管理器”可将对象自动放置在适当的图层。 其“机械对象生成器”可以帮助设计师轻松地创建在机械设计中常见的几何形体，例如打断线和中心线。 “可视性增强”功能可以使用户把非当前图层或被锁定图层中的对象显示出来。 2、产品图形创建 通过“装配序号”和“材料明细表”功能来创建序号和明细表。 通过“工程图边框”和“标题栏”命令来创建用户自定义的、标准的边框和标题栏。 提供孔洞标注工具 “语言转换器”可以将文本翻译成17种不同的语言。 快速创建与主视图相关联的局部视图。 “配合列表”可以在工程图中为一组配合创建列表。 “修订线控制”功能可以为修改过的工程图或装配件自动添加带注释的修订线。 3、尺寸标注和旁注 该软件的尺寸标注可以自动识别彼此之间的关联关系，删除一个尺寸后剩余的尺寸将自动重排以填补余留的空隙。 “增强标注”功能可以基于选定的几何体创建线性、半径或直径标注尺寸，可以用浮动的方式格式化尺寸并编辑公差或配合。 “自动标注功能”可以根据纵坐标或基线自动标注二维几何实体的尺寸。 “机械符号库”中包括了表面粗糙度、目标符号和焊接符号。 “布置标注尺寸”功能可以用来清除标注或以正确的偏移距离排布尺寸。 “尺寸标注和旁注增强”功能包括有对齐尺寸标注或移动标注文本。 “孔注释/配合描述”功能可用来为标准孔创建孔注释及配合描述。 “指引线”功能可用来创建智能装配序号和其它指引内容。 4、二维装配件管理 “自动局部视图”工具可创建某一装配图的详细放大图。 “增强外部参照管理器”和“块编辑器”扩展了对二维装配实际的支持，可以管理表示外部参照的隐藏线和尺寸标注线，利用“超级编辑”修改并保存外部文件中的图块。 “二维隐藏”工具可以用来计算用户定义对象的二维隐藏线，并且可以在对象修改后进行更新。 5、二维机械标准库 标准零件库中包含有符合18种标准，超过50万个的标准零件，包括：螺栓、螺母、垫圈和销钉。 标准特征包括将近8000个标准特征，包括中心孔、退刀槽、键槽和螺纹收尾等。 标准孔包括超过2万种的标准孔包括盲孔、沉孔、倒角孔和方孔。 标准型材库包括了几千个已预制的型材，包括U型钢、I型钢、T型钢、L型钢和Z型钢等。 “螺纹连接”功能允许用户基于选中的螺纹来选择相应的螺母、垫片和孔。 “标准零件工具”可用来自动生成标准零件、特征或孔的不同视图，同时可将其表达形式由一般形式改变为简化符合形式。 6、机械零件生成器 “轴生成器”创建二维轴和通用轴特征，包括中心孔、倒角和锥角，同时也支持轴承、齿轮和其它标准件。 “弹簧生成器”可用来计算、选择和插入压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹簧，用户可以控制弹簧的表达形式。 “皮带和链发生器”可以用来创建链轮和滑轮，计算链和皮带的长度，并在图中插入链和皮带元件。 7、工程计算 “计算”功能包括对轴、轴承载荷和寿命的计算，根据力、材料和密封方式选择螺纹的计算。 二维有限元计算确定在静态载荷下对象的承载能力，用户可以添加支撑和压力点、线及区域。 从上面我们可以看出，AutoCADMechanical2000已经将目前国内所有二次开发的机械CAD软件的功能纳入其中，并且某些功能方面得到了大大的加强，由于其开发中所使用的核心技术就是其公司本身出品的AutoCAD2000，所以，其稳定性、可靠性、兼容性、速度等等综合指标比起原先在AutoCAD上二次开发的软件肯定要更胜一畴，该软件必将是最近几年的二维CAD软件的强劲竞争者。 二、三维机械CAD软件（MechanicalDesktop4.0） 三维机械CAD软件目前可以说正在经历从工作站软件向PC软件过渡的阶段，这主要得益于计算机硬件的飞速发展，在两三年以前，我们还不敢想象一套大型的三维CAD软件能够在PC机上运行，而现在，以MDT、SolidWorks、SolidEdge等为代表的一大批基于Windows系统平台的中档三维CAD软件已经快速占据了三维CAD软件的大部分市场，而Autodesk公司出品的MDT（MechanicalDesktop）软件自从三年前推出其第一个版本开始，迅速得到用户的亲睐，目前在中档价位3D设计软件中的市场占有率已经达到了53。我们通过它，就可以了解到三维CAD软件的所有最新技术及未来的发展趋势，下面就来看看Autodesk公司今年推出的最新版本MDT4.0的一些特点。 MDT4.0实际上是四套软件的集成，它采用ACIS5为建模核心，包含了AutoCAD2000的全部功能，内部集成了GeniusDesktop3的主要功能和AutoCADMechanicalRelease14.5的二维工具集，使其能够在统一的软件设计环境下，更快捷、更经济地实施产品的二维和三维可视化设计、分析及加工。其PowerPack工具包更进一步提供了AutoCADMechanical2000和GeniusDesktop3的全部功能、800,000个二维和三维标准件、孔、特征和型钢轮廓，以及智能化的零件定位和工程计算能力。 如何实现以装配为中心的设计思想： 以装配为中心的设计思想是目前三维CAD软件的共同设计思想，如何提供更多、更好的方法和手段来实现这一思想，是一套三维CAD软件的核心所在。在这方面，MDT4.0提供了以下三种技术： 通过内置参照编辑方式，在一个主装配文件中直接编辑所包含的外部参照文件。 在文件保存、加载和更新时更快地卸载和重置外部参照文本。 提供一个全新的界面来同时处理多个装配件。 如何提供高效的作图环境 与AutoCAD2000一样，它可以同时打开和编辑多个文件，在多重设计环境的图形文件之间复制几何图形；可在一个单一图形中创建多个图纸空间的图面布局。 在任何地方单击鼠标右键（甚至在命令行），都会弹出上下文敏感菜单并列出相应命令选项供使用，使用它，可以快速处理某个编辑域的当前值。 提供类似MicrosoftOffice的工作环境。 快速自动删除隐藏线，自动添加中心线，在侧视图上自动创建精确直径的园和圆弧，在视图中自动抑制零长度的参数化驱动尺寸。 通过以菜单为中心的工作流程可以更快地提供常用命令的执行。 使用多重封闭环来创建单一的轮廓截面供零件使用。 通过夹点编辑单一线段，以便在保留约束的同时，动态处理草图。 通过缩略图的方式，在不打开外部参照文件的情况下进行预览。 通过单一固定的命令来更新模型，包括更新视图、装配场景等。 通过使用可视反馈来实时确定当前编辑状态。 提供各种快速、方便地构建复杂几何模型的方法。（略） 实现全方位的数据交换和自动转换。 二维绘图自动关联，并能在混合使用环境下进行协作设计。 自动生成双向关联的详细视图，包括正交视图、轴测图、辅助视图、全剖半剖视图、局部剖视图、阶梯剖视图、轴测剖视图、打断视图和用户自定义视图。 可以进行大量格式的数据交换，包括BMP、EPS、DWF、DWG、DXF、IDF、IGES、VDAFS、VRML，SAT（ACIS）、STL、WMF以及3DS. 支持VBA。 其它的如：基于特征的参数化实体造型、自动生成符合国家标准的二维图、等等目前三维CAD所具有的普遍特性，就不再详细介绍了。 从上面我们可以看出，目前的三维CAD软件，从系统来说，正朝着集成化、一体化方向发展，从应用来说，更注重以人为中心，通过提供各种简便实用的工具来快速响应设计人员的不同需要。 三、三维CAM软件（EdgeCAMforMDT） 为什么是ForMDT？这也就是计算机系统的发展趋势开放的环境下精炼出系统的高度集成，从而最终形成单一的环境。这在操作系统上已经得到了验证，在计算机辅助设计、制造、分析、工艺设计上，甚至可以预言，以后在制造信息资源系统的各个方面，开放集成单一更细的专业分工、更全面的资源共享，将是必由之路。所以，我们选择EdgeCAMforMDT介绍给大家，以便大家了解这种集成环境下软件的特点。 EdgeCAMforMDT为英国Pathtrace公司出品的数控自动编程系统，该软件完全集成于MDT，是集成于MDT软件中的多个CAM软件中的较有代表性的一套软件。它的主要功能及特点如下： 单一环境：它在安装后，在MDT内部以一个菜单的形式出现，所以，直接在MDT内操作，无需转换界面，无需数据转换。 智能特征识别：自动从实体获取加工信息，自动编程。 加工方法自动施加于特征，减少了大量的人工操作时间。 加工过程以目录树的形式显示，可以通过拖拽、复制、删除等操作任意改变加工过程，其每一个加工工序下均有相关的机床操作动作，如冷却液开关、刀具更换、主轴旋转等等。 刀具路径与实体模型动态关联：实体模型改变时，刀具路径自动更新，这样，对于相似零件，或是用参数化设计的系列零件，只需一次编程。 刀具路径与模型存于同一个文件中，没有数据转换，也就不会出现数据丢失。 支持并行工程，设计与制造可以紧密联系在一起。 支持多种加工方法。 利用数控代码向导，使用简单的模板便可以为几乎所有的CNC机床配置数控代码生成器。 数控代码编辑器，提供对NC代码进行排序、修改。 利用通讯向导，方便地进行计算机与数控机床的连接。 加工仿真中实体的显示、刀具路径显示、加工坐标的显示、加工参数的显示提供了相当直观的、几乎与现场相同的模拟过程。在这里，可以完整地检测NC程序的正确性。 刀具库，可以用来储存公司的所有CNC机床刀具，方便地进行管理。 支持旋转工作台。 提供完全的旋转刀具路径模拟。 自动跟踪基准点与原点偏移。 对于上面所列出的各种功能，相信所有接触过类似于CINCINNATI、HECKERT加工中心编程的人员，都会明白其实用价值。 四、CAPP软件（思普工艺设计软件） 计算机辅助工艺设计（CAPP）软件在其发展的很长一段时间内，陷入了一种，可以说是误区，工艺设计软件的开发人员力图通过创成式或检索式的方法形成一套专家系统来进行计算机辅助工艺设计，但由于无法建立统一的产品数据模型，所以，始终不可能形成一套真正的实用化、商品化的CAPP软件。要真正达到这一步，就象前面我提到的，可能必须等到CAD、CAM软件中的产品数据模型和加工数据模型达到相当程度的完整和统一才行。而目前，从实用角度来说，我们所需要的CAPP软件应该是一套工艺文件编制、工艺数据管理软件。 最近的几年中，软件开发商已经认识到这个问题，开始从产品数据管理的角度，开发出一些工艺设计管理系统，逐步将CAPP引入到实用化的阶段。思普工艺设计软件就是其中之一，下面就给大家介绍一下该软件的主要结构、功能和特点： 思普工艺设计软件由三大部分组成：工艺基础数据维护系统、工艺卡片标准格式定制系统、思普工艺卡片设计系统。 1、工艺基础数据维护系统 该系统提供一个树型结构的两类表格给用户建立自己的工艺数据库。其中，单表数据用于描述一些工艺设计所需要的简单数据，如工厂的各加工车间列表、专用材料列表等等。分类表数据用于描述一些比较复杂的基础数据，如：设备列表、刀具、夹具列表、工位器具列表、辅料列表等等。系统使用一个查看器对表数据进行维护，表的结构可以任意定义、修改，表数据可以任意增加、删除、修改，对于分类表，可以进行任意的大类、小类划分，定义各个相关节点，其节点可以无限细分。简单地说：我们可以通过基础库建立我们每个车间、每条生产线、每台设备、每套工装、每套工位器具、每种辅料的所有相关的数据，这些数据，一方面可以提供给工艺卡片设计系统进行工艺设计。另一方面，可以通过对这些表格结构的设计，加入一些诸如设备现状、工装设计制造的进展情况等等的信息，使我们对每个车间、生产线、设备、工装等