【精品】从绘图工具到智能化软装备

1、从绘图工具到智能化软装备从绘图工具到智能化软装备CAD是制造业信息化的源头，实践证明要从 2D转化 为3D,需要从技术、组织、投资和管理等方面多管齐下才 能奏效，这是一场使 CAD从自动化的绘图工具升级为智能 化的设计技术装备系统的重大改革。三维 CAD的现实价值随着经济全球化的进程，中国作为制造业大国地位逐 步提升，在二维 CAD初步普及之后，更加突显出三维 CAD 的作用资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除2和价值。以数字化造型代替传统的实体模拟， 保证了宇航、飞机、舰船、汽车等产品的精确外形，成为现代装备制造 业设计

2、制造的必不可少的造型工具。满足用户不断变化的个性需求，快速响应市场竞争 的变化，及时提供声、光、仿真互动等多媒体竞争工具。以数字化设计和电子样机取代传统的实体试验机，实现材质性能、应用功能、制造效能的虚拟分析验证，提 供智能化的创新工具。工程设计人员所掌握的现代 3D技术与设计制造流程 的信息化、智能化有机结合，必将成为现代制造业推动设 计革命的先进生产力。从应用行业和专业领域来看，2D系统的应用模式大体 上相似， 主要用于样图设计、 工程绘图和生成各种格式的 细目表。3D的应用，在不同行业和专业领域则有很大的差 别。对于宇航、汽车、造船等行业来说，实现数字化产品 的 3D曲面造型，取代成本很

3、高、周期很长，精度较差的实 体模型是他们攻关的重点。许多机电、民用、大型工程项 目则十分看重 3D软件能提供用户满意的、可做运动功能演 示的电子样机。在诸多制造业信息化领域中，如 CAM、 CAE、CAPP、CAT、ERP等都需以 3D的数字化产品数据 和几何模型作为信息化的共享基础。资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除3企业应用三维 CAD进行产品创新设计已经是一种必然 的发展趋势，三维设计符合人的思维习惯。目前市场上国 外的主流设计软件 UG、Pro/ENGINEER、CATIA和 SolidWorks等无一不是以强大

4、的三维功能见长。国外的汽 车、航空航天、造船和机床等行业均已全面采用三维 CAD 软件进行产品虚拟设计和制造，三维 CAD成为数字化设计 与制造的核心与基础。三维 CAD作为产品全生命周期管理 解决方案的核心构件，可以提供完整的三维产品模型数 据，以适应不同应用的需求，如二维/三维关联绘图，可 以根据需要将三维产品数据生成工程图纸；利用三维产品几 何数据可以产生高度真实感图片，提供市场部门、客户、 供应商使用；可以在互联网上预览产品(3DViewer);三维 产品数据可以直接传递给制造部门进行数控加工编程;可以 提供给专用程序进行有限元分析，三维产品数据可以输出 至快速成型设备，制作样品等等。

5、利用三维 CAD/CAM技 术，可以降低产品开发风险，提高产品设计成功率；同时与Internet技术配合使用，可进行设计过程的协同。从采用三 维CAD与目前广泛的应用三维 CAD相比较而言，用户得 到的好处非常明显。近来年，我国在积极开发自主版权三维 CAD软件方面 取得了突破性进展。已有五六种国产三维 CAD系统先后投 放市场。主要有 CAXA实体设计三维 CAD软件、清华英泰 三维CAD系统、 天喻产品设计 CAD软件、 开目 KM3DCAD软件、资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除4新洲 Solid 3000等。这些

6、产品经石油机械、工 程机械、电力工程、家电轻工以及军工科研单位广泛应 用，并取得了良好的成效。CAD发展历程1 推动中国三维 CAD发展的外籍主力军团国际上第一个 CAD软件产品“CADAM”，是由美国洛 克希德公司 1967年开发、1972年投入使用的，并于 1978 年交由IBM公司对外经销，20世纪 80年代初进入中国市 场。第一代三维 CAD软件产品 CATIA,是由法国达索公司 于 1977年开发的，1982年推出主机上运行的 VI版投放市 场。1986年美国波音飞机制造公司成为达索的用户，此后 CATIA行销全球各大航空、汽车公司，成为高档三维 CAD软件的代表。此后又经历了十多年

7、才推出适于 Windows NT 的普及型的 CATIA V5版。达索公司起步发展 CAD/CAM,是从引进美国二维 CADAM系统开始的，同时自己动手自主开发三维飞机造型 系统。他们背靠法国强大航空工业的技术基础和资金支 持，以不到十年的时间从向美国进口信息技术的国家，转 化为向美出口先进三维造型技术的国家。此后达索公司即 以高屋建令瓦之势，引进、资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除5收购、兼并国内外先进的 CAD/CAM技术，如美国的 CADAM公司、Solidworks公司 微机版三维软件、Denel的 Delmia

8、 制造仿真软件、Spatial 公司的 ACIS几何平台软件、以色列著名的制造业管理软件 Smarteam,还在美国成立一个以 PDM、PLM为主的 ENOVIA 公司。近年来，达索十分重视中国业务的发展，领先一步与 国内CAXA集团联合成立了“中、法联合的 PLM软件研发 中心”，发展普及版的 PLM V5平台，并与清华大学共同建立了 软件研发基地。达索现有员工 4000人，其中 2000人从事研 发，经营领域跨越全球的宇航、汽车、电力、工程机械、 电子、信息等七大行业，在 21个国家中设有 89个办事处， 年收入 7.5亿欧元，净利润 1.4亿欧元。Autodesk公司是当前全球制造信息业

9、中的佼佼者。20年前由几名年轻的大学生合伙开发了一个面向小型企业和 个人用户的微机版二维 CAD系统，这一点和许多国内 CAD 公司的发展背景很相似。它们抓住全球网络化微型机 “Wintel”大发展的机会，到 1987年已销售 10万套，并在美 国二板市场上市，发行股票 250万股。1994年在全球累计 发售 100万套，一跃而居全球榜首。 20世纪 90年代末， 该 公司为推动三维 CAD的发展，曾开发了面向机械行业的 MDT系统，因为系统不够稳定，行销不对路，不久停止发 展。尔后采用了国际上通行的 Spatial的 3D几何平台 ACIS系列作为软件组件，吸取了过去的经验教资料内容仅供您学

10、习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除6训，又推出了新 代的 Inventer 3D-CAD软件，受到了全球各地的中小用户 欢迎。据称，到 2001年全球已有 400万用户，其销售额累计 装机量稳居全球第一。2005年该公司的股票飙升，被称为 “华尔街奇迹”。Autodesk公司分支机构遍及全球 150个国 家，有雇员 3642人，2001年财政年收入达 9.36亿美元。近 年来该公司特别重视在中国发展业务，成立了适应中国特 色的“中国特别事务委员会，扩展其在华业务。在 3年时间 里，Autodesk 已将中国的正版软件从 15万户提升到

11、30万 户， 年增长率达 50%。UGS与 PTC是两家很有技术特色的三维 CAD软件公 司。UGS进入中国时间较早，在许多大行业里（如汽车、军工、宇航、机械等）均有一批老客户。近年来，在信息 化浪潮冲击下，经过大规模的兼并改组，经过一翻“练内功” 之后，已推出新一代产品，拼搏于中国市场。UGS公司的 三维系统，兼顾了原来 UG-II和 IDEAS两大系列，该公司 为面向中、小型企业发展收购了微机网络版的 Solidedge软 件，为今后发展打下了战略的基础。PTC公司是第一家将特征技术、实体造型、参数化技 术引入三维 CAD开发之中的公司，是 PLM、协同设计等新 概念的倡导者。近年正在努力

12、奔走，寻找进入中国不断变 化的市场契合点。资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除7我们相信以上这四家公司是推动中国三维 CAD发展的 外籍军团的主力部队。CAD软件是发展变化非常快、竞争十分激烈的一种商 品，从事这一行的企业不像传统制造业的大公司，稳居宝 座若干年。所以如何发展好 CAD产业，仍然是要我们认真 学习思考的一个尖端课题。2 国内 CAD应用工程的十年在信息化和网络化高速发展、微机进入工厂车间和千 家万户的背景支持下，CAD / CAM作为新时代先进生产力 的生产工具也几乎遍及国营、民营、军工、民用等领域的 大小

13、企业。一批生产销售智能化信息装备的产业群体应运 而生。20世纪90年代初统计，全国已有了 323个开发 CAD软件的课题组。1991年，原国家科委联合 8个部委向 国务院上报了 “关于大力协同开展 CAD应用工程”的报告。 1992年经国务院批准，由国家科委会同 18个部委成立了全 国 CAD应用工程协调指导小组， 组织编制了 1995年 2000年 CAD应用工程发展纲要 ，并纳入国家重点科技攻 关计划。一个划时代的“以信息化带动现代化、以信息化推 动企业技术进步、改造传统产业”的国家科技攻关计划 作为重中之重项目正式出台。历经“八五、“九五”，联合了 32 个省和行业，组织了600个示范企

14、业和 3000个重点企业，使得我国 CAD系统的 推资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除8广应用与产业化取得了突破性进展。到本世纪初全国重点企业的 CAD普及率达 95.6%, 覆盖率为 92.8%;企业推广应用 CAD技术的投入产业效果十分显著， 达到 1 : 44;自主开发的 CAD/CAM应用软件有一百多种，年销 售额达 6.5亿元，其中 2D市场占有率达 80%,销售套数累 计 30万元以上；建立了专业的服务于制造业信息化的产业体系，其 中年销售额在 1000万元以上的企业有 18家。3 美、德、中 CAD普及推广

15、的情况在美国制造业基本实现 CAD普及之后，对制造业所做 的调查（1998美国 Warn Ware公司）显示:企业开发了以 3D实体为基础的设计，所占比例为 30%50%;企业发出 全尺寸的图纸，占 50%; 3D模型+部分尺寸图，占 40%;只 发出 3D模型的企业占 5%。德国在 20世纪末， 对 8000个制造企业推广普及 CAD情况做的调查显示： 实现2D绘图占65.5%,应用3D实体设 计占3.8%,应用 3D曲线设计的企业占 2.2%,实体与曲线 混合应用的企业占 1%,应用 2D + 3D的企业为 27.6%。资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学

16、习参考.如有不当之处话联系改正或者删除92004年 6月，在计世资讯的2003年中国 CAD产业技 术报告中提出：国内企业二维应用普及率达 72.8%,三维 应用普及率为 54.2%,并认为二维 CAD全国市场拥有量可 能达 30万套以下。同时，报告也指出了 CAD的应用率偏 低的现实状况:二维 CAD的应用率为 39%,三维 CAD的应 用率为 29.2%o资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处.话联系改正或者删除10统筹处理好 3D和 2D的发展与融合早在 20世纪 80年代就投入开发 3D曲面造型和多轴数 控加工软件，涌现大批优秀人才和

17、领先的成果。然而在市 场化大潮的冲击之下，人们发现优秀成果要转化为市场欢 迎、用户满意的现代软件商品，还有一个艰巨的认识过程 和发展改造过程。为落实信息化带动工业化的目标，我们还要面向装备 制造业的改造，面向中小企业，面向新兴产业，坚定不移 地推广普及二维 CAD。要对已有的几十万套二维 CAD系统 进行升级、改造、正版化，要为数以百万计的制造业、建 筑业等工人和职员提供数字化的工程图和细目表。面对这 样艰巨、复杂、时间紧迫、又是大有作为的需求，如果认 为 3 年左右即将没有采购二维 CAD的需求，可能是为超越 现实的遐想。从国外发展历史上看，至今已上市的三维 CAD和二维CAD仍是独立存在的

18、两个系统。只是根据各自的条件和需 求，在 2D和 3D之间建立了一个数据转换的接口。从发展 前途看，大家都认为 2D与 3D应当融合为统一的无缝集成 的系统，但最终会以何种体系结构实现两者的统一，还在 实践探索之中。国外在这方面有许多经验是值得我们学习和参考的。Autodesk公司副总裁卡尔先生在中美高层专家研讨会上 讲，过去发展 3D技术把主要精力都放在几何造型上，忽略 了工程结资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除11构、性能分析、加工制造及生产管理等多方面的 需要，在参数化设计、特征造型等方面还有很多问题有待 解决。未

19、来的 3D技术将会包容现有 2D技术，但是要一个 过渡时期，现在看来，CAD造型技术只能解决产品设计一 小部分问题，而不能解决真实设计中所需要工程数据结合 的问题。制造业应用 CAD技术分为三部分，第一是造型(form),第二是零部件配合(fit),第三是功能(function)。Autodesk已将 CAD研发重点转向零部件配合 和功能方面所需要的技术，以便更有效地提高用户生产 力。20世纪 90年代，许多人曾预测二维 CAD会很快被三 维CAD所取代，但事实证明并非如此，今天在全球范围 内，二维和三维 CAD的比例，依然是 7 : 3,而且这种局面 还将长期存在。二维是人们认识和交流图形信

20、息的最低成 本方案，在世界许多地方，三维 CAD应用受实际制造能力 和制造成本等多方面限制，所以我们对二维 CAD的改造和 推广也不能忽视。我们相信 3D会带来一场设计上的革命， 但是不能拔苗助长，要促使 3D和 2D技术逐步融合。2D技 术还有很大的发展、发行和维护支持的空间，现有 2D工程 图纸是从产业革命开始发展起来的，人们已经习惯将它作 为产品表达的规范标准，不可能一下子就扔掉。回顾国内在“甩图板”目标实现的后期，也有人发出“CAD还能搞下去吗”的疑问。现在需要我们实事求是、理 清资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删

21、除12思路，要以市场的发展和企业应用作为准绳，动态地把 握 3D和 2D的发展和融合，防止左右摇摆。从绘图工具到智能化软装备CAD是制造业信息化的源头。实践证明要从 2D转化 为3D,需要从技术、组织、投资和管理等方面多管齐下才 能奏效，这是一场使 CAD从自动化的绘图工具升级为智能 化的设计技术装备系统的重大改革。以笔者多年的工作经验来看，要实现 CAD软件从绘图 工具到智能化软装备的升级，需要认真做好以下几方面：是认真调查，解剖典型，知彼知已，百战不殆。目前各方面的情况还不够清楚，需要实事求是地搞清现状， 防止过热，克服浮燥。把引进技术和自主版权结合起来，扌巴 CAD与 CAM、CAPP、

22、PDM、PCM、EAP、项目管理、 物料管理、SCM、CRM并行集成起来，以“合内外之道，举 时措之宜”。二是改进企业文化，调整生产关系。包括经营管理模 式、业务流程、人际关系、职责、岗位、成文与不成文的 规章约定，以适应信息化的先进生产力的发展。三是重视培训。国外许多公司的主要经验是重视培 训，既要培训专业人员，也要培训管理人;要培养年青人， 更要培养资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除13资深的技术骨干。技术科学日新月异，培训学习 永无止境。案例一:三维 CAD提高工程机械行业创新能力在机械工业研究院的主持下，由天津工

23、程机械研究院 和CAXA共同努力，进行了自主版权三维 CAD应用的验证 实验。验证用的典型考题是天津鼎盛工程公司的 LX2000路 面铳刨机传动及工程装置系统，系统包括 3个部件（传动系 统、铳刨总成、罩壳总成）共 138个零件。（如图 1所示）通过验证， CAXA实体软件基本覆盖了以下各项工程 机械行业应用三维 CAD的需求：零部件快捷三维建模；三维标准件库的周期；零部件装配，机构的干涉检查及运动模拟；三维图向工程图的转化，图纸的打印输出；技术文件输出（零部件报表生成或图纸管理）；产品零件库的建设、维护和管理；装配过程的操作性，装配后期修改的灵活性验证；零件渲染及过程动画显示、产品说明书、图册编制 的运用车间生产线装