CADCAM技术的应用现状及发展趋势

1、CAD/CAM技术的应用现状及发展趋势【摘要】CAD/CAM 技术起步于20世纪60年代末，在我国已有20多年的推广应用史，如何发展是学术界、应用企业和解决方案提供商共同关注的问题。本文对CAD/CAM的应用现状进行分析,进一步指出了CAD/CAM技术的发展方向及应用前景。关键词：CAD/CAM；技术应用；发展方向；前景1 CAD/CAM软件概述CAD/CAM技术起步于20世纪60年代末,经过40年左右的发展先后走过了大型机、小型机、工作站、微机时代,每个时代都有当时流行的CAM软件。现在微机平台的CAM软件占据着主导地位,国内外有一大批优秀的CAD/CAM软件。CAM技术应用范围非常广泛,从

2、最初的机械制造的广泛应用,到现在建筑、电子、化工等领域也开始大量使用。随着CAD/CAM技术在国内不断的研发和应用,CAD/CAM技术对我国国民经济起重要的作用。计算机辅助设计和计算机辅助制造（CAD/CAM）技术是设计人员和组织产品制造的工艺技术人员在计算机的辅助之下，根据产品的设计和制造程序进行设计和制造的一项新技术，是传统技术与计算机技术相结合的产物。设计人员通过人机交互操作方式进行产品设计构思和论证，产品总体设计、技术设计、零部件设计，完成有关零件的强度、刚度、热、电、磁的分析计算和零件加工信息（工程图纸或数控加工信息等）的输出，以及技术文档和有关技术报告的编制。而工艺设计人员则可以利

3、用CAD 过程提供的信息和CAM 系统的功能，进行零部件加工工艺路线的控制和加工状况的预显，并生成控制零件加工过程的信息。CAD用于产品结构的表示，其作用是形成数字化产品。也就是说顾客需要什么产品，那么设计者就根据顾客的需求，利用电脑做出它的模样。当然从创作上讲，首先它有艺术创作的意义。不过作为工厂加工时，它就应该遵循工厂加工条件。狭隘的理解，所谓产品结构其实就是以前工程师的工程制图。只是现在把制图工作计算机化。当然，CAD实现的不仅仅是平面工程图的绘制，它也能给出复杂的三维造型。CAD往往采用边界表示法（就是计算机存储模型图像时是以点线面的信息存储）和体素构造法（在以体素法为核心的CAD软件

4、中如圆柱、长方体等作为基本体素，如果要产生其他实体，就用基本体素进行加减并交等组合）存储实体模型数据，这就为下一步进行可行性分析（计算模拟仿真）提供了基础，而这个功能是CAD相对于传统手工绘图的巨大延拓。2 CAD/CAM技术的应用现状2.1 CAD/CAM技术在国外的应用现状在CAD技术发展的初期，CAD仅限于计算机辅助绘图，随着计算机软、硬件技术的飞速发展，CAD技术才从二维平面绘图发展到三维产品建模，随之也就产生了三维线框造型、曲面造型以及实体造型技术。而如今参数化及变量化设计思想和特征造型则代表了当今CAD技术的发展方向。CAD/CAM技术20世纪50年代起源于美国,经过近50年的发展

5、,其技术和水平已经到达了相当成熟的阶段。日本、法国、德国也相继在机械制造、航空航天、汽车工业、建筑化工等行业中广泛使用CAD/CAM技术。CAD/CAM技术在发达国家已经成为国民经济的重要支柱。2.2 CAD/CAM技术在我国的应用现状我国CAD/CAM技术的应用起步于20世纪60年代末,经过40多年的研究、开发与推广应用,CAD/CAM技术已经广泛应用于国内各行各业。综合来看,CAD/CAM技术的在国内的应用主要有以下几个特点:(1)起步晚、市场份额小我国CAD/CAM技术应用从20世纪80年代开始,“七五”期间国家支持对24个重点机械产品进行了CAD/CAM的开发研制工作,为我国CAD/C

6、AM技术的发展奠定了一定的基础。国家科委颁布实施的863计划也大大促进了CAD/CAM技术的研究和发展。“九五”期间国家科委又颁发了19952000年我国CAD/CAM应用工程发展纲要,将推广和应用 CAD/CAM技术作为改造传统企业的重要战略措施。有些小企业由于经济实力不足、技术人才缺乏,CAD/CAM技术还不能够完全应用到生产实践中。国内研发的CAD/CAM软件在包装和功能上与发达国家还存在差距,市场份额小。(2)应用范围窄、层次浅CAD/CAM技术在企业中的应用在CAD方面主要包括二维绘图、三维造型、装配造型、有限元分析和优化设计等。其中CAD二维绘图技术在企业应用情况较好,这一方面得益

7、于国家大力推进“甩图板”工程,另一方面是由于二维绘图技术解决的是所有企业的共性问题。三维造型软件由于早期没有推出微机版本,需要在工作站环境中工作,投资较大,所以只有部分大企业有所应用。在CAM方面,目前企业普遍应用的只是数控程序编制,国内企业已经开始广泛使用华中数控系统、南京SKY系统、日本FUNUC系统、德国SIEMENS系统。而广义的 CAM只有少数大型企业采用,中小企业极少应用。(3)功能单一、经济效益不突出CAD/CAM技术在企业中的应用只是单元的智能技术应用,是从企业生产的几个侧面来提高效率。功能分散的CAD/CAM技术其效果是有限的,只有将 CAD、CAPP、CAM、PDM等技术集

8、成在一起,综合应用在设计与制造生产的过程中 ,才能产生显著的经济效益。3 CAD/CAM系统的发展方向CAD/CAM软件的功能将不断得到完善和优化,逐步实现CAD/CAM无缝整体化集成。具体体现在以下几方面。3.1 CAD/CAM技术应与多媒体技术更好的结合CAD/CAM技术应与多媒体更好的结合,增强使用的灵活性。未来的人机交互界面将会更加友善和方便,还可引入触摸式、声控式等各种操作方式。把多媒体技术与CAD/CAM软件相结合,将CAD/CAM走进有声有色的世界,不仅具有强大的设计、分析、制造功能,还能使工作人员在声像结合的丰富多彩的计算机环境中工作,工作更加轻松有效。3.2 CAD/CAM系

9、统应具有高度的开发性CAD/CAM系统的开放性主要体现在系统的工作平台、用户接口、应用开发环境及与其他系统的信息交换等方面。现在市场上的CAD/CAM产品一般都会为用户提供二次开发环境,方便用户订制自己的CAD/CAM系统,具有较好的开放性CAD/CAM供应商应向企业提供易学易用的二次开发工具,即开发面向行业和企业应用的专用CAD/CAM软件和数据库。3.3 CAD/CAM系统应具备更好的集成性集成就是向企业提供CAD/CAM一体化的解决方案,企业中各个环节不可分割,统一考虑。企业的整个生产过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。提高系统的集成性,从以下四方面来实现:以“甩掉图板”为目标

10、的计算机辅助绘图与设计;以资源共享为目标的产品信息管理系统;建立全局产品模型、无纸设计、加工管理为目标的计算机三维造型、分析设计、仿真模拟、加工处理的集成系统;以控制产品生命周期为目标的优化设计,从产品性能设计、制造工艺性能设计、监测性能设计等入手进行优化设计。3.4 CAD/CAM系统应具备更强的智能性智能化设计功能是未来CAD/CAM软件的一个重要标志。CAD/CAM系统将包括专家系统、经验储存、智能库、推理规则和自动学习功能。软件开发要将产品设计加工过程直接与系统相结合,使用户轻松完成工作任务。4 CAD/CAM技术在企业中的应用前景CAD/CAM技术给企业带来了全面的、根本的变革,使传

11、统的企业设计与制造发生了质的飞跃,在全国范围内受到普遍重视和广泛应用。企业要想进一步跟上时代步伐,CAD/CAM必须要把握好正确的发展方向。4.1 进一步普及行业CAD/CAM技术,努力提高其应用水平在国家各项举措的推动下,企业一定要重视CAD/CAM技术的推广和应用,不惜一切代价投入资金引进CAD/CAM技术和人才,促进CAD/CAM技术的应用迈上新台阶。4.2 在CAD/CAM软件的选用上,坚持高、中、低并存高档CAD/CAM软件实现了CAD、CAE(计算机辅助工程分析)、CAPP(计算机辅助工艺过程设计)、CAM、PDM(产品数据管理)和PPC(生产计划与控制)等技术的高度集成,能实现设计制造及生产管理的一体化。这类高档的CAD/CAM软件,典型的有Pro/Engineer、CATIA等国外开发的软件。中、低档CAD/CAM软件只具备部分功能,但是由于成本低、实用性强,易学易用,所以大部分企业都具备应用条件。4.3 加大创新力度,不断开发具有特色的CAD/CAM软件开发CAD/CAM软件的目的应用CAD/CAM技术,科研单位不仅要紧跟时代潮流,加快CAD/CAM软件的二次开发步伐,同时要结合国情、遵守各国规范,面向国内企业发展的需要,加大创新力度。5 结束语经济全球化和信息化使我国制造企业的竞争环境、发展模式和活动空间等发生了深刻变化，这些变化对我国制造企业提出了