CAD／CAM集成技术及其发展.docx

CADCAM集成技术及其发展摘要：计算机技术的飞速发展，给传统的制造业带来了巨大的变革，中国的制造业耍跨进世界制造强国的行列，就必须依靠和发展自己的计算机技术应用，文中简述了CADCAM技术在我国制造行业的发展和应用现状。关键词： CADCAM集成技术；应用；发展引言：当今的机械制造业已不是传统意义上的机械加工， 而是集机械、电子、光学、信息、材料、生物、能源、管理等学科的最新成就为一体的新技术综合体系，世界各国的经济竞争，也要体现在先进制造技术的竞争上，先进制造技术的发展已成为当代国际间科技竞争的重点。在这种新形势下，我国机械制造业面临着巨大的挑战和机遇， 机械制造中综合应用的CADCAM技术，曾为制造业提供了强有力的技术支持，它的应用现状及发展趋势必将对我国的机械制造业产生深远的影响。正文：1、CAD/CAM的基本概念 CAD/CAM技术是制造工程技术与计算机技术紧密结合、相互渗透而发展起来的一项综合性应用技术，具有知识密集、学科交叉、综合性强、应用广泛等特点。CAD/CAM技术是先进制造技术的重要组成部分，它的发展和应用使传统的产品设计、制造内容和工作方式等都发生了根本性的变化。CAD/CAM技术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是指工程技术人员以计算机为工具，运用自身的知识和经验，对产品或工程进行方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑和技术文档整理等设计活动的总称，是一门多学科综合性应用的新技术。一般认为，CAD系统应具有几何建模、工程分析、模拟仿真、工程绘图等主要功能。一个完整的CAD系统应由人机交互接口、科学计算、图形系统和工程数据库等组成。CAM技术计算机辅助制造一般指计算机在制造领域有关应用的统称，有广义的CAM和狭义的CAM之分。所谓广义CAM，是指利用计算机辅助完成从生产准备工作到产品制造过程中的直接和间接的各种活动，加工、装配、检验、输送、储存等生产活动。而狭义CAM通常指数控程序的编制，包括刀具路线的规划、刀具文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等。CAM在实际应用中已经取得了明显的经济效益，并且在提高企业市场竞争能力方面发挥着重要应用。2、CAD/CAM系统的集成技术CAD与CAM的集成是通过数据传递和转换来实现 。工作步骤如下：1.CAD设计产品结构，绘制产品图样，为CAM过程准备数据；2.经数据转换口，将产品数据转换中性文件；3.CAM系统生成数据编程所需数据，并按一定标准转换成相应的中性文件：4.CAM读入中性文件，并将其转换为本系统所需格式后生成数控程序。CAD/CAM系统的集成方案主要有以下四种：1、通过专用数据接口实现集成 这种集成方式简单，运行效率较高，但开发的专用数据接口无通用性，且当其中一个数据结构发生变化时，与之相关的所有接口程序都要修改。2、利用标准格式接口文件实现集成 当这种集成方式的某一系统数据结构发生变化时只需修改此系统的前、后置处理程序即可，且这种集成的关键是建立公共的标准格式文件。3、基于统一产品模型和数据库的集成这种集成方法的各功能模块通过公共数据库及统一的数据库管理系统实现数据的交换和共享，从而避免了数据文件格式的转化，消除了数据冗余，保证了数据一致性、安全性和可靠性。4、基于产品数据管理（PDM）的系统集成基于PDM的系统集成是指集数据库管理、网络通信能力和过程控制能力于一体，将多种功能软件集成在一个统一平台上，它不仅能实现分布式环境中产品数据的一致性管理，同时还能为人与系统的集成及并行工程的实施提供支持环境，他可以保证正确的信息在正确的时刻传递给正确的人。CAD/CAM集成技术的关键是CAD、CAPP、CAM、CAE各系统之间的信息自动交换与共享。集成化的CAD/CAM系统借助于工程数据库技术、网络通信技术以及标准格式的产品数据接口技术，把分散于机型各异的各个CAD、CAPP、CAM子系统高效、快捷地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证整个系统内信息的流动畅通无阻。3、CAD/CAM技术的发展随着CAD/CAM技术的应用越来越广泛和深入，CAD/CAM技术正向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展，主要体现在网络化、智能化和集成化上。 网络化网络技术的飞速发展和广泛应用，改变了传统的设计模式，将产品设计及其相关过程集成并行地进行，人们可以突破地域的限制，在广域区间和全球范围内实现协同工作和资源共享。网络技术使CAD/CAM系统实现异地、异构系统在企业间的集成成为现实。网络化CAD/CAM技术可以实现资源的取长补短和优化配置，极大地提高企业的快速响应能力和市场竞争力。目前基于网络化的CAD/CAM技术，需要在能够提供基于网络的完善的协同设计环境和提供网上多种CAD应用服务等方面提高水平。 智能化应用人工智能技术实现产品生命周期（包括产品设计、制造、发货、支持用户服务到产品报废等）各个环节的智能化，实现生产过程（包括组织、管理、计划、调度、控制等）各个环节的智能化，也要实现人与制造系统的融合及人在其中智能的充分发挥。智能化是CAD/CAM技术发展的必然趋势，将对信息科学的发展产生深刻的影响。 集成化在过去制造系统中仅强调信息的集成，这是不够的。现在更强调技术、人和管理的集成。在开发制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成、资源集成、过程集成、技术集成及人员集成。4.从CADCAM软件使用看目前中国制造业的现状在我国的制造业，二维CAD市场仍占相当大的使用份额，而二维绘图软件中，Autodesk公司的AutoCAD无疑仍然是龙头老大，它以极高的精度、完善的图形绘制功能、方便的二次开发、较强的数据交换能力、良好的用户界面、多操作平台以及极为强大的Internet功能占据着很大的市场份额。国产二维CAD发展至今已有20年的历程，在这20 年风风雨雨的发展过程中，CAD行业由原来的几十家到现在所剩知名品牌不超过5家。而随着中国政府对知识产权的管理力度逐渐加大，企业对正版化的意识逐渐加强，推动了国内二维CAD市场的蓬勃发展，在2007年中迎来了二维CAD市场发展的“第三次浪潮”，中望、浩辰、尧创(开目)、清软英泰、CAXA、艾克斯特、炜衡、圆方、凯思、大天、天喻、华途、大恒等国内厂商纷纷推出新品，并对AutoCAD市场带来了一定的挑战，尤其是中望表现抢眼。由于正版化是该轮发展的关键因素，因此企业在购买二维CAD时，不是按套数来购买，而是一个完整的正版化解决方案。而三维CAD的推广在我国企业中发展并不迅速，其原因有如下几方面： 一是虽然我国的二维CAD软件有了较好的发展，但三维CAD技术相对较落后，而国外的三维CAD软件价格高昂，中国制造业的绝大多数用户无法接受。一套国产二维CAD目前的市场价格在30004000元，而一套三维CAD目前市场价格在4万一20万不等，无法承受如此昂贵的价格，使三维CAD产品在中国制造业中难以像二维CAD一样得到广泛推广。二是中国企业制造业人员的素质相对还比较薄弱，特别是民营及乡镇企业，加工工人一般只会看二维图纸，中国的企业往往还是打印出二维工程图纸再晒蓝图到车间加工生产。而国外的一些机械制造行业，他们采用三维CAD的目的是为了减少人力、加速产品投放市场时间、使产品达到更高的精度，他们采用三维CAD设计，设计完的图纸并不需要打印蓝图，直接通过网络传到加工中心生产。三是虽然目前二维CAD已经成为工程师们必不可缺少的工具，但1990年代二维CAD的推广时也受到了很大的阻力，由于当时我国的计算机知识及计算机的使用率远不及现在普及，很多计算机知识比较薄弱的工程师，学习二维CAD时很费劲，觉得很难掌握，通过十几年对二维CAD的应用，工程师们已经习惯了二维绘图。现在随着三维CAD的推广，大家对三维CAD有了一定的认识，也意识到它的优点，不过，三维CAD比二维CAD 难以掌握，这使大多数工程师们很难在短时间内熟练掌握，如果突然全部转变成三维，大多数工程师们恐怕还一下难以接受。所以这种因素也一定程度上阻止了三维CAD的迅速推广，所以在我国机械制造企业中大多数还是应用二维CAD。虽然如此。但三维CAD仍然是未来CAD的发展方向。由于企业需求明显，技术比较成熟，Siemens、PTC、达索系统、Autodesk及SolidWorks等厂商在此背景下，通过加强渠道管理，均实现迅速增长，从主流三维CAD厂商(中端三维CAD)来看，二维设计逐渐走向三维设计是一趋势，因此该领域的厂商重点关注的是现有的二维CAD 用户(其中绝大部分是AutoCAD的用户)，并纷纷将验证功能嵌入到三维CAD系统中，推动企业设计验证一体化的发展，使得中端主流三维CAD取得了较快的发展。在机械制造业流行的三维软件主要有如下几种： (1)Unigraphie(UG)：UG是源于美国麦道(MD)公司的产品，是由美国通用汽车公司EDS分部的独立子公司Unigraphic Solutions开发的，集CADCAMCAE于一体的机械工程辅助系统，适用于航空、航天、汽车、通用机械及模具等的设计、分析及制造工程。UG是将优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框、表面功能结合在一起，还提供了二次开发工具GIRP、UFUNG、ITK。允许用户扩展uG的功能。(2)ProEngineer：(高端三维CAD)它是美国参数技术公司(PTC)1988年的产品，是世界上最大的三维CAD软件。具有先进的参数化设计、基于特征设计的实体造型、单一数据库和便于移植设计思想的特点，用户界面友好，符合工程技术人员的机械设计思想，能将整个设计和生产过程集成在一起。最近几年Pr扼已成为三维机械设计领域里最富有魅力的软件，自1990年代中期，国内许多大型企业开始选用ProENGINEER，发展至今，已拥有相当大的用户群，尤其是在中国模具工厂得到了非常广泛的应用。(3)由美国SolidWorks公司基于Windows平台全参数化特征造型开发的Soildworks软件(中端三维CAD)。SolidWorks一贯倡导三维CAD软件的易用性、高效性， 作为机械CAD的发展方向，易学易用、界面友好的三维设计软件Solidworks在三维领域中占有不可忽视的地位。Solidworks是一个基于三维造型的设计软件，它的设计思路是：实体造型一虚拟装配一二维图纸。你可以画出3D效果的零件图，而不是二维的图纸，可以用这些3D 零件生成二维的图纸和三维的装配图。通过数据转换接口，Solidworks可以很容易地将市场上几乎所有的机械CAD软件集成到其设计环境中来，其支持的数据类型有： IGES、DXF、DWG、SAT(ACSI)、STEP、STL、VDAFS(VDA)、VRML、Parasolid等。Solidworks可通过读取AutoCAD的二维DWG