CADCAM在生产性企业的运用分析0 前言 从科学的角度看，设计与制造的过程是一个关于产品信息的产生、处理、交换和管理的过程。人们利用计算机作为主要技术手段，对产品从构思到投放市场的整个过程中的信息进行分析和处理，生成和运用各种数字信息和图形信息，进行产品的设计与制造。CAD/CAM技术不是传统设计、制造流通和方法的简单映像，也不是局限在个别步骤或环节中部分地使用计算机作为工具，而是将计算机科学与工程领域的专业技术以及人的智慧和经验以现代的科学方法为指导结合起来，在设计、制造的全过程中各尽所长，尽可能地利用计算机系统来完成那些重复性高、劳动量大、计算复杂以及单纯靠人工难以完成的工作，辅助而非代替工程技术人员完成整个过程，以获得最佳效果。1 我国机械制造业发展的趋势及对CAD/CAM技术的要求 二十一世纪初的机械制造业，总的发展趋势为:柔性化、灵捷化、智能化、信息化(网络化) 。信息产业将成为社会的主导产业，机械制造业也将由信息主导，并采用先进生产模式、先进制造技术、先进组织管理方式的全新机械制造业。其中:柔性化是使工艺装备与工艺路线能适于生产各种产品的需要，能适于迅速更换工艺、更换产品的需要。灵捷化是使生产推向市场的准备时间缩为最短，使机械制造厂的机制能灵活转向。智能化是柔性自动化的重要组成部分，也是柔性自动化的新发展和延伸，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。信息化是使机械制造业不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出价值，而是由信息借助于物质和能量的力量生产出价值。因此，信息产业和智力产业将成为社会的主导产业。再者，制造技术也向着超精密加工、微型机械制造、超高速切削等方向发展。超精密加工技术、微型机械加工、微细电火花加工EDM、等离子加工、激光加工、离子束加工、电子束加工、超高速加工等技术的实现，为生产效率的快速提高奠定了良好的基础。同时，制造技术也在不断地对高科技进行综合利用，需将工程数学、激光学、微电子技术、计算机技术、控制论、生物学、材料科学、管理科学、信息科学、以及人文科学等知识综合利用。这些学科改变着机械制造业的面貌，而机械制造技术的发展反过来为这些学科提供了新的工具，有力地促进着这些学科的进一步发展。 CAD/CAM技术是一项利用计算机帮助人们完成产品的设计(Design) 与制造(Made) 的新技术，它是计算机技术在零件生产中综合应用的新飞跃。CAD包括建立几何模型、工程分析、产品分析、动态模拟、自动绘图等；CAM包括数字化控制、工艺过程设计、机器人、柔性制造系统(FMS) 、工厂管理等。CAD/CAM 技术是制造自动化技术的主要组成部分，它的迅猛发展，软件、硬件水平的进一步完善，为机械工业提供了强有力的技术支持，为企业的产品设计、制造、生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化、集成化、网络化的最优选择。CAD/CAM技术也是一种集成技术系统，由系统软件、管理软件、支撑软件、应用软件组成，其中的应用软件是用户为解决某些应用问题而编制的程序，一般由用户与研究机构在系统软件与支撑软件的基础上联合开撑，因此它应遵循以下原则:(1) 用户界面友好。软件是为了应用，用户是否较为容易地掌握成为评价软件的基本标准。友好的用户界面包括:使用方便，界面熟悉，有灵活的提示帮助信息，良好的交互方式，良好的出错处理。(2) 遵循软件工程方法。软件工程是指导计算机软件开发和维护的工程科学；即采用工程的概念原理、技术、方法来开发和维护软件。软件工程采用生命周期法，从时间上对软件的开发和维护进行分解，把软件生存周期依次划分为几个阶段，分阶段进行开发。(3) 参数化CAD。对于系列化、通用化、标准化程度高的产品，设计所用的数学模型及产品结构都是固定的；通常仅是结构尺寸的差异。对于这类产品，可将已知条件及其随着产品规格而变化的基本参数采用相应的变量代替，然后由计算机自动查询图形数据库，或由相应的软件计算出绘图所需的全部数据，再由专门的绘图生成软件在屏幕上自动地设计出图形来， 称为参数化CAD。(4) 成组CAD 及智能化CAD。某些产品，结构虽不一样，但较相似，可以根据产品结构和工艺性的相似性，利用成组技术将零件划分成有限数目的零件库，根据同一零件族中各零件的结构特点，编制相应的CAD 通用软件，用于该族零件的设计，称为“成组CAD”。智能化CAD 就是将专家系统与CAD 技术融为一体而建立起来的系统。2 CAD/CAM软件的特点及其应用CAD/CAM技术经过几十年的发展，先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，每个时代都有当时流行的CADPCAM 软件。现在，工作站和微机平台CAD/CAM 软件已经占据主导地位，并且出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件。2. 1 国内流行的软件(1) PICAD: PICAD 系统及系列软件是中科院凯思软件集团及北京凯思博宏应用工程公司开发的具有自主知识产权的CAD 软件。该软件具有智能化、参数化和较强的开放性，对特征点和特征坐标可自动捕捉及动态导航；系统提供交互环境下的开放的二次开发工具，用户可以增加功能或开发专业应用软件。(2) CAXA:CAXA 电子图板是高效、方便、智能化的通用中文设计绘图软件，辅助设计人员进行零件图、装配图、工艺图表、平面包装的设计，适合二维绘图的场合，可使设计人员甩掉图板，满足相关行业的设计要求。CAXA - ME 是一套数控编程和三维加工软件，具有强大的造型功能，可以快速建立复杂的三维模型，它为数控加工行业提供了从造型、设计到加工代码生成、加工仿真、代码校验等一体化的解决方案。其中的注塑模设计(CAXAIMD) 是一套中文注塑模专业CAD 软件，可使设计人员不必翻找设计手册即可轻松设计模具。(3) 金银花系统(Lonicera) 、高华CAD、GS -CAD98、开目CAD 等软件，其中的金银花系统的目标是向国外三维CAD 软件发出强有力的挑战。总起来说，以上各种软件各有优点和不足之处。2. 2 CAD/CAM系统选型原则CADPCAM系统的选择与配置对任何一个打算应用CADPCAM 技术的企业都是至关重要的。在作出CADPCAM 系统选择和配置的决策时，需要综合考虑以下因素:(1) 系统的功能选择硬件时要考虑CPU 的运算处理能力、内、外存储器容量、图形显示与处理能力、输入P输出作业能力、通信联网能力等。选择软件时要考虑各种产品设计过程中对CADPCAM 应用软件的功能要求，要注意软件与硬件的匹配。(2) 系统的可调节性和可扩展性新安装的系统应能与原安装的计算机环境进行交互操作，即向下兼容能力；同时应该具有升级扩展能力；要注意软件的二次开发性、用户界面等。(3) 性能价格比这是一个相对的综合指标。在购买软、硬件系统时，用户按功能和价格同时比较考核，在满足用户要求的情况下，取其最佳值作为选择对象。(4) 供应商的发展趋势和资产可信度在选购系统时，不仅要比较分析其技术性能指标、价格，还要分析供应商的发展变化趋势和财务经营状况。若用户对供应商的发展情况不了解，购买了即将停产换代的产品，或是与即将易手的公司作生意，其后果是非常被动的。3 CADPCAM技术的主要不足及趋势计算机技术日新月异，硬件更新速度很快。在这短短的四十几年中，计算机分别经历了大型机、小型机、工作站、微机时代，每个新时代都出现了新的流行的CADPCAM 软件。在工作站时代，UG、ProPEngineer 是工作站平台三维CADPCAM 软件的佼佼者， 而在当今微机时代， SolidWorks 在WindowsNT 平台的三维CADPCAM 软件中处于领先地位。由于国外在Unix 工作站平台上开发CADPCAM软件已有一定的时间和投入，我国软件在这方面比美国等发达国家落后许多。但是在微机平台上开发CADPCAM软件是一个全新的领域，我国与国外起点差不多，都是使用VisualC + ，OpenGL等工具进行软件开发，在这基础上开发出先进的，符合本国用户习惯的CADPCAM软件还是有可能的。 经过近几十年的发展，我国CAD/CAM 技术有了长足发展， 已被广泛用于我国企业； 我国CADPCAM软件的开发水平也逐渐接近国外先进水平。但是整体来说，我国目前CAD/CAM 软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家尚有不小差距。例如:不少企业对CAD 的认识还仅停留在绘图阶段，从而使CAD产生的效益尚未充分发挥；CADPCAM软件应用人员参差不齐， CAD 软件不能得到高效率应用。CADPCAM技术水平还处于向高技术集成和向产业化商品化过渡的时期，还没有针对性的软件，一般都是使用通用性软件。虽在微机平台上开发CADPCAM软件方面我国与国外起点差不多，但对引进的CADPCAM 系统的二次开发却跟不上，致使引进软件的效率不能完全发挥。针对21 世纪机械制造行业的基本特征，CADPCAM技术的发展趋势也呈现出以下几个特征:标准化、集成化技术、智能化技术、网络技术的应用、多学科多功能综合产品设计技术等。当然，我们也要看到我们的优势，那就是:了解本国市场，便于提供技术支持，相对价格便宜等。国际和国内的理论和实践给我们提供了很好的方法和理念，拓展了我们更多的发展空间。在这些前提下，我国CADPCAM产业只要紧跟时代潮流，跟踪国际最新动态，遵守国际规范，形成自己独特的优势，并且立足国内、结合国情、面向国内经济建设的需要，一定能够开发出有特色的符合中国人习惯的CADPCAM 软件，为我国制造业的发展插上腾飞的翅膀。4 结束语 中国的制造业必须积极地承接世界制造业的转移，力争更快地跨进制造强国的行列；为了承接世界制造业的转移，在保护知识产权的同时努力加强研发力量，努力提高创新能力，使中国制造业从中低端产品加工厂转变为世界制造业中心之一。那么依托强有力的CADPCAM技术的支持，以工程项目带动科技进步，培养从设计、制造工艺到操作、管理的各类各级优秀人才，一定能使中国的制造业在21 世纪之初，即实现工业化的过程中，再上一个新台阶，真正的成为世界制造业强国！ 总之，我们还有很长的路要走，但是要时刻记住，开发CADPCAM 软件的最终目的是应用CADPCAM技术，提高我国机械行业的设计和制造水平，所以，CADPCAM 软件不仅要水平高，有自己的特色，更要能够市场化，从市场中收回投入，从而能够根据机械行业用户的需求不断地更新发展软件。1 CAD/CAM功能简介在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作，可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD 能够减轻设计人员的计算画图等重复性劳动，专注于设计本身，缩短设计周期和提高设计质量。其输入信息，是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的遇到轨迹（刀位文件）和数控程序。CAM的核心，是计算机数值控制（简称数控），是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。2 CAD/CAM的应用情况以汽车工业为例，说明国内外机械CAD/CAM技术的应用情况。汽车工业代表着一个国家机械制造业发展的水平，一直是CAD/CAM技术应用的先锋和大户。下面就以汽车工业为例，说明国内外机械CAD/CAM技术的应用状况。国际上，美国福特汽车公司在CAD/CAM技术方面处于领先地位。早在上世纪80 年代初，福特公司就着手CAD/CAM系统的规划，建成了以工