40 国产机械CAD设计未来

国产机械国产机械 CADCAD 设计未来设计未来 作者 丁杰 陈言秋 李曼雪 海滨 阅读次数 2665 转自 中国计算机报 综合篇综合篇 计算机辅助设计制造 CAD CAM 系统是利用计算机进行数字和图形信息处理 以实现产品设 计 造型和数控加工的自动编程软件 具有知识密集 综合性强 初始投入大的特点 它的普 及应用将使产品设计制造和生产的传统模式发生深刻的变化 从而带动制造业技术的快速发展 是当前国际科技领域的前沿课题 在我国 CAD CAM 研究普遍存在着科研水平较高 商品化程度低的特点 很多科研成果不 能及时转换为生产力 这样 长期以来进口软件便成为唯一的选择 许多企业上了 CAD CAM 项 目 有的投资额高达数百万元 购置了当时较为先进的工作站 小型机系统 但现在绝大多数 都已束之高阁 造成了大量人力 物力的浪费 究其原因 一是国外 CAD CAM 软件和工作站等 硬件产品价格昂贵 动辄几万 几十万美金 给企业造成沉重的经济负担 二是软硬件操作复 杂 不但要求使用者具有较高的数控加工经验 而且要求具有较高的计算机水平和英语基础 这样的人才十分难得且培训周期长 三是国外 CAD CAM 软件企业主要通过国内代理销售 由于 客观原因 大多技术支持能力较弱 响应缓慢 这些因素使得 CAD CAM 技术成为国内制造企业 的一块心病 近年来 情况有了转机 随着改革开放的深入 沿海和内地的一些地区经济活动日益活跃 特别是广东沿海和江南地区产生了一大批中 小型制造企业 由于面对激烈的市场竞争 产品 生命周期不断缩短 多品种 小批量生产比例增加 如何缩短产品的设计 制造周期成为这些 企业生存的关键 这一批中小型制造企业迫切要求配备功能完备 价格廉宜 学习简便和技术 支持良好的 CAD CAM 软件 形成了强大的市场需求 更重要的是随着 PC 微机功能的不断增强 在很多领域已可替代工作站 使硬件投资大大降低 在这一时期 国产 CAD CAM 技术也得到了 长足的发展 大批优秀国产 CAD CAM 软件推向市场 它们不仅在技术上已经接近或达到世界先 进水平 而且在价格 使用习惯和技术支持上更有进口软件难以比拟的优势 原国家科委提出 甩图板 号召以来 设计人员使用自主版权的国产 CAD CAM 软件已成为大势所趋 看来 继 国产绘图软件全面占领市场之后 高品质 低价位 自主版权的 CAD CAM 软件即将大行其道 应用篇应用篇 CAD CAM 软件在我国机械行业设计中已比较广泛 但在实际工作中还存在一些问题 现一 一分析说明 1 标准化工作 标准化是企业技术工作的一个很重要部分 当应用 CAD CAM 技术时 企业技术部门首先应 根据 CAD CAM 的特点 对企业已有的标准进行修订或订立新的标准 例如 计算机绘图时图线 的宽度 标注字体的字型及大小 图纸标题栏与明细表格式 图纸编号及图形文件命名规划 图档的管理与保存 纸介质 磁盘 光盘 等等 只有统一了标准做法 才会使企业的技术文件 符合有关的标准化要求 相互一致 2 网络化 网络是当前的一个趋势 CAD CAM 应用采用网络可以实现信息共享 给设计工作带来极大 的方便 由于 CAD CAM 应用的实时数据交换量极大 采用主机分时系统会降低设计效率 最佳 方案是各节点独立完成设计工作 网络的作用是各节点有关资源的相互调用 同时 由于知识 产权保护的需要 CAD CAM 软件一般都有自己的加密措施 如加密锁或钥匙盘 以维护软件开 发商的合法权益 因而在计算机网络的实施方案上出现两种情况 一种是仅在服务器上安装一 个加密锁 二是在各节点机分别安装加密锁 显然前者便于资产管理 后者可脱离网络单机运 行 各有优点 3 使用人员与维护人员对软件功能认识的差异 通常 CAD CAM 软件的使用人员是专业技术人员 他们关心的是所选择的 CAD CAM 软件能 否满足他们工作的需要 是否好用 而不大关心软件是怎样开发出来的 功能是否覆盖了 CAD CAM 的所有领域 是否反映了 CAD CAM 技术研究的最新成果 而系统维护人员大多是计算 机专业人员 他们考察软件的出发点不同 如 是否具有二次开发语言接口 运行平台怎样等 等 有些提出的问题与企业的技术工作相脱节 因此 CAD CAM 系统的选型应以 CAD CAM 系统 的使用人员为主 4 软件的技术先进性与实用性 很多企业在选择软件时 都希望选取技术最先进 功能最齐全的 CAD CAM 软件 实际上 作为产品的 CAD CAM 软件 都有其独特的一些功能 对于企业来说 其人员配备 使用目的 管理流程等方面的差异 都对 CAD CAM 的选型产生重大影响 所以 并不是最新的技术就能产 生最好的应用 在选型时应根据企业本身的特点选择最实用的软件 5 持续性与发展性 企业一旦选定某种 CAD CAM 软件 经过几年甚至更长时间的技术积累 其很多技术资料 如图纸 工艺卡片等 是以基于该软件的电子文档方式存储的 而且在应用软件的过程中 随着应用水平的提高 必然会对软件有越来越高的要求 如果企业另外选择其它的 CAD CAM 软 件来替代现有的软件 将要下很大的决心并会给工作带来不可避免的损失 因此 在选择软件 时 对其提供商或开发商的考察就非常重要 对于开发商 应能不断提高其产品的性能以满足 企业生产中出现的各种需求 对于软件提供商 还要能够不断提供后续服务 近几年 软件开 发商由于自身的原因倒闭或撤出中国市场的事例已有几起 给用户造成的损失想必只有应用单 位才有最深刻的体会 因此 企业在选择关键软件时应将开发商的持续发展能力作为一条考核 标准 这种持续发展的实力包括软件研发及对本地市场的长期投入等方面 选购篇选购篇 中 小企业为了适应激烈的市场竞争 应用 CAD CAM 技术来缩短产品的设计 制造周期成 为其必然出路 应用现代的计算机网络 充分利用 CAD CAM DNC 等计算机单元 设计 制造 管理协同工作 可以最大限度的提高工作效率 降低成本 这就是集成化制造系统 CIMS 的概 念 但是传统 CIMS 系统 由于人力 财力的限制 实现起来非常困难 下面介绍一个经济实用 的 CAD CAM DNC 一体化系统实例 网络配置 一般中 小企业网络用户都不多且较集中 属于局域网 在众多的局域网技术 中 建议选择 10M 带宽星型以太网结构 这种结构技术成熟 便于维护 价格低廉 是适合于 5 20 人 CAD CAM 设计室的很好选择 实现这种网络 需配备网络集线器 双绞线和 RJ 45 插 头若干 总价在 2 3 千元 网上硬件 主要是计算机 传统的方式是使用工作站 但由于价格昂贵和使用复杂 近年 来较少使用 随着 PC 性能的不断提高 其现已成为主流的 CAD CAM 应用平台 CAD CAM 的运用 对计算机主频 内存和硬盘要求较高 通常 CAD 要求 586 166 32MB 内存 CAM 要求 586 233 64MB 或更大内存 AGP 显卡 在某些情况下 配置大屏幕的显示器是十分有利的 其 它设备可根据需要选择配置 如需经常输出大图可配 A0 喷墨绘图仪 否则配激光 喷墨打印机 即可 如需考虑图纸和文件存档 还可配置光盘机等存档设备 目前市场上配置为 586 166 32MB 内存 2 5GB 硬盘 15 显示器的兼容机在 6000 元左右 系统软件 硬件搭台 软件唱戏 软件选配的好坏直接影响到整个系统的成败 网络 操作系统宜选用 Windows NT 一是操作简便 更重要的是可以节省一台专用服务器 使用国产 软件首先可以获得良好的技术支持服务 厂商还可提供一揽子解决方案 其次 全中文 符合 中国人习惯的使用界面可大大减少操作人员的培训时间 即使人才流失 也不至于使设备成为 摆设 另外 经过 30 多年的引进 消化 吸收 国产 CAD 软件已全面开花 CAM 软件也已达到 国际水平 最后 当然还要谈谈价格问题 目前 国外的 CAD 软件动辄就要上万元人民币 而 国产 CAD 软件只要几千元 有的仅售几百元 不但企业可以轻松接受 就是个人购买也不算贵 此外 值得一提的是 CAD CAM 软件不同于游戏软件 一定不能贪图便宜购买盗版 否则轻则 影响效率 重则机毁业务亡 产品篇产品篇 东大阿尔派 UMCAD 软件由沈阳东大阿尔派软件股份有限公司根据我国机械行业特点和最新国家标准推 出的 CAD 软件系统 它是在 AutoCAD 绘图软件平台基础上 采用 ADS 接口语言开发的集设计计 算和绘图于一体 实用化程度较高的通用机械计算机辅助设计软件系统 UMCAD 软件是一个以 甩掉绘图板和甩掉设计手册为目标的软件产品 UMCAD 系统采用了全汉化界面 多级弹出式菜 单 图标菜单及对话框等接口形式 提示醒目 操作简单 容错能力强 特别适合于工厂和研 究部门从事机械设计的人员使用 UMCAD 系统的主要特点如下 UMCAD 系统提供了一个包含有六万多种规格的机械零件图库 是目前国内公认的同类软件中零件种类最多 规格最全的参数化零件图库 同时还提供了一个 品种齐全的简图符号库 可方便的实现机械传动原理图 液压传动原理图和电气原理图的绘制 除此之外 UMCAD 还提供了一个常用机械零件典型结构要素库 与其它诸如绘图 编辑 标注 文字处理等功能配套使用 可大大加快绘图速度 UMCAD 将设计与绘图一体化 它提供了 20 余种常用机械零件的设计计算功能 并将零件强 度计算和辅助绘图集成在统一的环境中 从而真正实现了设计与绘图的一体化 明显提高了产 品的设计效率 UMCAD 提供了建立用户自定义文字信息库和零件图库的功能 允许用户在其基 础上作进一步的二次开发工作 开目 开目 CAD98 是开目系列产品家族的新成员 它采用面向对象的编程技术 基于 Windows95 使用全 32 位的 Visual C 语言重写了全部程序 使开目 CAD98 一经推出 就成了 抢手的热门软件 开目 CAD98 具有以下新特色 结合开目 CAD 的对齐功能 上线功能以及动态导航功能的优 点 CAD98 增加了智能对齐功能 鼠标移动时可以自动对齐各个视图的端点 中点 切点 交点 圆心等特殊点 它采用 MOTIF 图形菜单形式 十分简洁 可实现多窗口操作 在一个屏幕上可 同时浏览多张图纸 或者既看一张图纸的总体 又看某一个局部 还可以同时看一张复杂图纸 的多个视图 用户能够方便地绘制复杂图纸和进行审图 开目 CAD98 各个模块被完全集成在一个集成环境之中 只要安装了标准的 Windows 驱动程 序 就可以使用各种图形分辨率和图形输出设备 开放性良好也是开目 CAD98 的一大特色 用 户可以与 Word Excel Pbrush 等其它 Windows 95 软件方便地交换图形信息 华正 华正 CAXA 电子图板 98 是一套适用于通用绘图和设计的计算机辅助设计软件 适合于机械 设计 电气设计 建筑设计 平面包装设计等所有需要二维绘图的场合 是一种高效 方便 智能化的设计和绘图工具软件 CAXA 电子图板 98 采用图标和全汉字菜单相结合的 Windows 界面和系统状态 提示及帮助 也全为中文 电子图板 98 采用菜单与键盘输入相结合的输入方式 功能紧凑 交互简洁 熟练 者可使用热键 初学者也不必强记命令 电子图板 98 提供动态导航和三视图导航功能 模拟传 统 丁字尺 的作用 您可保持原有设计习惯 按 长对正 宽相等 高平齐 的几 何关系相关定位 电子图板 98 提供灵活自如的多步撤消 重做功能 您可任意试验和恢复 从而将操作失误 的风险降到最低 CAXA 电子图板 98 采用最新国标设计并通过国家标准化审查 使用 CAXA 电子 图板 98 绘制的图形亦完全符合国标 保证了设计过程的标准化 CAXA 电子图板 98 提供了与其 它 CAD 系统的通用数据接口 DEX DWG 和 HPGL 接口 方便同其它 CAD 软件协同工作 高华 高华计算机辅助设计机械设计系统 GHMDS 3 0 是由清华大学国家 CAD 支撑软件工程中心和 高华计算机有限公司联合开发的面向机械设计与绘图的集成系统 可用于各行业的工程设计 特别是通用机械设计 由于其良好的全中文界面和强大的设计 绘图功能 使广大工程设计人 员只需一周就可以甩掉图板 最近 高华又推出基于网络工作模式下的 CAD 系统 设计人员在设计完成后 可直接将设 计结果导入到服务器上 并自动建立起产品结构关系 关心产品设计的部门可在网上方便的查 询 处理产品数据 实现设计和产品数据管理的真正集成 其辅助绘图系统提供了方便的尺寸 公差 形位公差 表面粗糙度 焊缝标注等 同时它还提供了符合国家标准图纸初始化功能 能方便地构造螺纹孔 台阶孔等 它的参数化绘图模块可以实现二维参数化设计 GHMDS 3 0 在 GHMDS 2 0 的基础上 增加了图像编辑功能 使其不仅可以进行新图设计 还可以对旧图纸 进行编辑功能 大恒 大恒通用机械 CAD HMCAD 系统 运行于 Windows 95 NT 操作系统 基于 AutoCAD R13 R14 平台 采用面向对象的 objectArx 编程技术 具有强大的参数化 草图 绘图功能 它能够给您带来常规绘图系统无法实现的设计空间 该系统可以帮助您进行草图设计 在作图过程中 动态导航器会预测您每一步的作图意图 并把预测结果以不同形式的光标显示在计算机屏幕上 引导用户绘制准确的几何图形 由于系 统能非常简便地创建图形中各种关系和约束 因此在设计过程中可以随意勾画设计草图 而不 必费心控制图形的精确尺寸 随后 利用系统的尺寸驱动功能 修改草图上的尺寸获得所需的 精确设计 方便易用的标注功能是设计人员提高设计效率的强有力工具 一个智能化尺寸标注命令就 能完成多种不同类型的标注 标注形式灵活多样 在标注过程中 HMCAD 软件能处理各种情况 并自动完成公差查询 无需用户干预 采用面向对象技术开发的各种工程符号标注和以往采用 图块开发的标注有非常大的区别 利玛 利玛 CADTools PE CAD 系统是面向机械产品设计的 CAD 应用软件产品 包括设计信息管理 PIM 工程图纸建模 PDS 和模型驱动的装配图绘制的机械工程 CAD 系统 利玛 CADTools PE 利玛 CADTools PE 由机械产品 CAD 机械 CAD 工具 常用机械零件参数化设计三 部分组成 机械产品 CAD 包括设计信息管理系统 PIM 工程图纸建模 PDS 模型驱动的装配图 绘制 覆盖从草图概念化设计到装配图自动生成的全部设计过程 并提供一个基于数据库与设 计过程溶为一体的设计信息管理系统 这样就构成了一个完整的机械产品工程 CAD 系统 机械 CAD 工具是为机械设计师提供的更快 更简捷绘制工程图纸的方法 它不但可使设计 师甩掉图板 同时还甩掉了 机械工程设计手册 解决了烦琐的工作 并使需要多次才能完 成的操作 一次完成 大大缩短了工程师绘图 改图的时间 提供辅助编辑 辅助绘图 国标 图库 矢量汉字标等功能 常用机构零件参数化设计提供独具特色的常用件设计模块 包括了带轮 链轮 锥齿轮等 六种常用件参数化设计及参数化绘图 自动绘制设计好的工程图纸 并可按用户的需要进行尺 寸驱动来实现参数化绘图 用户篇用户篇 从没有听说过 CAD CAM CAE CAPP PDM 等一大堆缩略词 到购买 CAD 系统 然后把它作 为生产工具来提高生产效率 是许多机械工业企业走过的共同之路 那么 对于那些 临渊羡 鱼 的用户 如何才可帮他们尽快实现 结网捕鱼 之梦 也许专家和老用户的声音会对他们 有些帮助 机械科技信息研究院 CAD 信息中心高级顾问杨家桂先生为潜在用户提出一些建议 CAD 系 统选型要从基础作起 一步一步来 切忌盖空中楼阁 他认为 一般广义上的企业 CAD 应用为 三个步骤 一 二维图形设计绘制 一般为实现 甩图板 的初级目标 二 三维图形设计绘 制 是更进一步的应用 但还未超越基本目标 三 CAE 应用 通过计算机辅助分析 可使设 计者不仅知道怎样设计产品 而且明白为什么这样设计 从而可进一步完善产品细节 四 PDM 应用 对产品数据进行管理 CAD 应用经验积累到一定的基础 使之发生质变 真正实现设计 制造的系统化 针对目前 CAD 市场比较混乱的情况 杨先生正准备给选型的 CAD 用户提出几点 建议 首先分析自己需要什么 然后再去买什么 千万不要去做什么 一步到位 的事 事实 证明 企业要真正用好 CAD 需要一个长期的过程 非一日一时之功可实现 另外 还得多做 调研 向有 CAD 使用经验的同类企业多做咨询 最重要的一点 提供软件的厂商要有良好的发 展前景和企业信誉 能提供周到的售后服务和升级 排除障碍等技术支持 目前 可用于 CAD 应用的硬件系统有两大类 PC 和工作站 近来 在传统的工作站和 PC 之间又冒出一支新军 PC 工作站 一方面证明 Intel Windows 系统的性能已经接近或达到传 统 Unix 系统的指标 另一方面也意味着 用户可以用较低的成本实现 CAD 应用 据专家建议 国内中小企业可用四 五十万元人民币基本实现 CAD 化 整个系统即采用 PC 或 PC 工作站 但 PC 系统目前在做高精度大型复杂计算时尚不尽人意 专家同时建议 大型企业用户最好还是 选用稳定性和速度都较为出色的的中高档 Unix 工作站 在 CAD 厂商们描绘的蓝图里 CAD 带给用户的是一幅完美的前景 实际情况却不尽然 一 些与厂商联系密切可经常得到技术支持的用户 他们通过 CAD 应用 有些甚至可以达到降低 80 生 产成本的效益 如使用大恒 CAD 软件的宝钢集团北京冶金设备制造厂 据该厂的郁金星先生说 CAD 的应用不仅降低了设计成本 而且大大提高了生产效率 以往需要一星期的繁琐冗长的制 图过程 如今可在两个小时内就能解决问题 而使用同样软件的兵总内蒙古第一机械厂却没有 取得太多的效益 据该厂的李海瑾先生介绍说 尽管制图过程大大减少 但制图成本却比以前 提高了 主要原因是出图率太低 主要是由于软件系统的稳定性较低造成经常死机 原来 他 们自从 1997 年买了软件以后 从未升过级 而北京冶金设备制造厂自 1997 年 3 月开始使用 CAD 以来 已有过不下 10 次的软件升级 从这一点来看 软件的售后服务尤为重要 甚至有人 说 软件本身无价 而软件服务才是其价值所在 也许还有其它用户遇到过上述问题 但愿准 备购买 CAD 系统的用户不再出现同样的问题 本刊记者在此