CADCAM的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)范文

1、CAD/CAM 的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中,模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)工業(yè),許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),在很大程度上依賴于模具制造技術(shù),特別是在汽車、輕工、電子和航天等行業(yè)中尤顯重要。模具制造能力的強(qiáng)弱和模具制造水平的高低,已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)中許多部門的發(fā)展。模具CAD/CAM是在卞II具CAD和模具CAM分別發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,它是計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具生產(chǎn)中綜合應(yīng)用的一個(gè)新的飛躍。CAD/CAM 技術(shù)的迅猛發(fā)展,軟件、硬件水平的進(jìn)一步完善,為模具工業(yè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持 , 為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)水平的發(fā)展帶來(lái)了質(zhì)的飛躍,已經(jīng)

2、成為現(xiàn)代企業(yè)信息化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的最優(yōu)選擇。1 目前國(guó)內(nèi)流行的CAD/CAM 軟件特點(diǎn)及其應(yīng)用情況1.1 國(guó)外軟件1.1.1 Unigraphics(UG)UG起源于美國(guó)麥道(MD)公司的產(chǎn)品，1991年11月并入美國(guó)通用汽車公司EDS分部。UG由其獨(dú)立子公司 UnigraphicsSolutions開發(fā)，是一個(gè)集CAD/CAM/CAE于一體的機(jī)械工程輔助系 統(tǒng) , 適用于航空、航天、汽車、通用機(jī)械以及模具等的設(shè)計(jì)、分析及制造工程。UG 是將優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體、線框和表面功能結(jié)合在一起,還提供了二次開發(fā)工具GRIR UFUNG ITK,允許用戶擴(kuò)展 UG的功能。1.1.2

3、AutoCADAutoCAD 是美國(guó) Autodesk 公司開發(fā)的一個(gè)具有交互式和強(qiáng)大二維功能的繪圖軟件,如二維繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注以及二次開發(fā)等功能,同時(shí)有部分三維功能。AutoCAD軟件是目前世界上應(yīng)用最廣的CAD軟彳,占整個(gè)CAD/CAE/CAM軟件市場(chǎng)的37%左右,在中國(guó)二維繪圖 CAD軟件市場(chǎng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。1.1.3 MDT(MechanicalDesktop)MDT 是 Autodesk 公司在基于參數(shù)化特征實(shí)體造型和曲面造型的CAD/CAM 軟件,它以三維設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),集設(shè)計(jì)、分析、制造以及文檔管理等多種功能為一體,為用戶提供了從設(shè)計(jì)到制造一體化的解決方案。據(jù)稱目

4、前已經(jīng)裝機(jī)2 萬(wàn)余套,國(guó)內(nèi)已銷售近千套。1.1.4 SolidWorksSolidWorks 是由美國(guó)SolidWorks 公司于 1995 年 11 月研制開發(fā)的基于Windows 平臺(tái)的全參數(shù)化特征造型的軟件,SolidWorks 是世界各地用戶廣泛使用,富有技術(shù)創(chuàng)新的軟件系統(tǒng),已經(jīng)成為三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的標(biāo)準(zhǔn)。它可以十分方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的三維零件實(shí)體造型、復(fù)雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好，用戶易學(xué)易用。SolidWorks軟件于1996年8月由生信國(guó)際有限公司正式引入中國(guó)以來(lái),在機(jī)械行業(yè)獲得普遍應(yīng)用,目前用戶已經(jīng)擴(kuò)大到三十多萬(wàn)個(gè)單位。1.1.5 Pro/EngineerPro/Engine

5、er 是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司 （ParametricTechnologyCorporation 簡(jiǎn)稱 PTC的產(chǎn)品，于 1988年問(wèn)世。Pro/E具有先進(jìn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于特征設(shè)計(jì)的實(shí)體造型和便于移植設(shè)計(jì)思想 的特點(diǎn)，該軟件用戶界面友好，符合工程技術(shù)人員的機(jī)械設(shè)計(jì)思想。Pro/Engineer整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的完備的數(shù)據(jù)庫(kù)以及完整而多樣的模型上，由于它有二十多個(gè)模塊供用戶選擇，故能將整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程集成在一起。在最近幾年P(guān)ro/E已成為三維機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域里最富有魅力的軟件，在中國(guó)模具工廠得到了非常廣泛的應(yīng)用。1.2 國(guó)內(nèi)軟件1.2.1 PICADPICAD系統(tǒng)及系列軟件是中科院凱思軟件集團(tuán)及北京

6、凱思博宏應(yīng)用工程公司開發(fā)的具 有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 CAD軟件。該軟件具有智能化、參數(shù)化和較強(qiáng)的開放性，對(duì)特征點(diǎn)和特征坐標(biāo)可自動(dòng)捕捉及動(dòng)態(tài)導(dǎo)航；系統(tǒng)提供局部圖形參數(shù)化、參數(shù)化圖素拼裝及可擴(kuò)充的參數(shù)圖 符庫(kù);提供交互環(huán)境下的開放的二次開發(fā)工具，用戶可以任意增加功能或開發(fā)專業(yè)應(yīng)用軟件。PICA皿國(guó)內(nèi)商品化最早、市場(chǎng)占有率最大的CAD支撐平臺(tái)及交互式工程繪圖系統(tǒng)，自從1991 年推出中國(guó)第1個(gè)商品化的二維 CAD系統(tǒng)以來(lái)，PICAD的用戶已經(jīng)遍及各行業(yè)及各省市，至今裝機(jī)量已超過(guò)數(shù)萬(wàn)套。1.2.2 高華 CAD高華CAD軟件包括機(jī)械設(shè)1f及繪圖系統(tǒng) GHMDS、計(jì)算機(jī)輔助繪圖支撐系統(tǒng) GHDrafting

7、、 工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)GHCAPP產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) GHPDMS三維幾何造型系統(tǒng) GHGEMS及自動(dòng)數(shù) 控編程系統(tǒng) GHCAM。其中GHMDS是基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的 CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)，具有全程導(dǎo) 航、圖形繪制、明細(xì)表的處理、全約束參數(shù)化設(shè)計(jì)、參數(shù)化圖素拼裝、尺寸標(biāo)注、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、 圖像編輯等功能模塊。1.2.3 CAXACAXA電子圖板是一套高效、方便、智能化的通用中文設(shè)計(jì)繪圖軟件，可幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行零件圖、裝配圖、工藝圖表、平面包裝的設(shè)計(jì)，適合所有需要二維繪圖的場(chǎng)合 ，使設(shè)計(jì)人員可以把精力集中在設(shè)計(jì)構(gòu)思上徹底甩掉圖板，滿足相關(guān)行業(yè)的設(shè)計(jì)要求。CAXA-ME是一套數(shù)控編程和三維加工軟件，具有

8、強(qiáng)大的造型功能，可快速建立各種復(fù)雜的 三維模型，它為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型、設(shè)計(jì)到加工代碼生成、加工仿真、代碼校驗(yàn)等 一體化的解決方案。其中的CAXA注塑模設(shè)計(jì)（CAXA-IMD）是一套中文注塑模專業(yè) CAD軟件,該軟件提供注塑模標(biāo)準(zhǔn)模架和零件庫(kù)，以及塑料、模具材料和注射機(jī)等設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，可隨時(shí)查詢、檢索；并能自動(dòng)換算型腔尺寸，對(duì)模具進(jìn)行各種計(jì)算。使用該軟件 ，設(shè)計(jì)人員不必翻找 設(shè)計(jì)手冊(cè)即可輕松設(shè)計(jì)模具。1.2.4 GS-CAD98GS-CAD98是浙江大天電子信息工程有限公司開發(fā)的基于特征的參數(shù)化造型系統(tǒng)的軟件。它是一個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于中文Windows95/NT平臺(tái)的三維CA

9、D系統(tǒng)，該軟件是在國(guó)家 七五”重大攻關(guān)及863/CIMS主題目標(biāo)產(chǎn)品開發(fā)成果的基礎(chǔ)上，參照SolidWorks的用戶界面風(fēng)格及主要功能開發(fā)完成的。它包括實(shí)體、草圖、 參數(shù)化特征造型及高級(jí)曲面造型技術(shù)以及采用自適應(yīng)參數(shù)關(guān)聯(lián)技術(shù)來(lái)保證從設(shè)計(jì)到制造過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的一致性。1.2.5 金銀花系統(tǒng)(Lonicera)金銀花系統(tǒng)是由廣州紅地技術(shù)有限公司開發(fā)的基于STE刖準(zhǔn)的CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國(guó)家科委863/CIMS主題在 九五”期間科技攻關(guān)的最新研究成果。它是基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的CAD/CAM 系統(tǒng),該軟件主要應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中,它可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)/制造一體化和自動(dòng)化。該軟件采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)

10、,使用先進(jìn)的實(shí)體建模、參數(shù)化特征造型、二維和三維一體化、 SDAI 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存取接口的技術(shù);具備機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)和數(shù)控加工程序自動(dòng)生成等功能洞時(shí)還具有多種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，如STEP DXF等;支持產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)。目前金銀花系統(tǒng)的系列產(chǎn)品包括: 機(jī)械設(shè)計(jì)平臺(tái)MDA、 數(shù)控編程系統(tǒng)NCP、 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDS、工藝設(shè)計(jì)工具M(jìn)PP。 機(jī)械設(shè)計(jì)平臺(tái)MDA1.7 版已投放市場(chǎng),MDA99 版也已發(fā)布,目標(biāo)是向國(guó)外三維CAD軟件發(fā)出強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。1.2.6 開目 CAD開目 CAD 是華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD 和圖紙管理軟件,它面向工程實(shí)際應(yīng)用。開目CAD 在設(shè)計(jì)

11、思想上遵循畫法幾何的原理,直接模仿工程技術(shù)人員手工繪圖時(shí)的思維模式和繪圖方法,支持全約束、過(guò)約束、欠約束驅(qū)動(dòng)的尺寸分析與驅(qū)動(dòng)模塊，滿足用戶各類需求；支持AUTOCAD具有的塊、層功能，保證了與AUTOCAD的完全兼容；擁 有強(qiáng)大、 靈活的零件標(biāo)注與明細(xì)欄設(shè)計(jì)功能,靈活的自定義尺寸樣式、零件標(biāo)注樣式、上線、智能導(dǎo)航工具更使用得心應(yīng)手。2 目前 CAD/CAM 軟件二次開發(fā)情況如上所述,許多商品化的CAD/CAM 系統(tǒng)在模具行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用,但由于這些CAD/CAM 系統(tǒng)都是作為通用機(jī)械設(shè)計(jì)與制造軟件來(lái)設(shè)計(jì)的,沒(méi)有特別針對(duì)模具,為了提高模具設(shè)計(jì)的效率與正確率,需要對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)。在微機(jī)平臺(tái)上

12、開發(fā)CAD/CAM 軟件方面我國(guó)與國(guó)外起點(diǎn)差不多，都是使用VisualC+域OpenGL等工具進(jìn)行軟件開發(fā)，國(guó)內(nèi)許多高校、軟件 公司和企業(yè)在此基礎(chǔ)上開發(fā)出了先進(jìn)的、有自己特色的、符合中國(guó)用戶習(xí)慣的CAD/CAM 軟件或模塊,其中有一些成果已經(jīng)得到了推廣和使用7。 如華中科技大學(xué)1997 年推出了HSC2.0注射模 CAD/CAE/CAM 集成系統(tǒng),該系統(tǒng)以AutoCAD 軟件包為圖形支撐平臺(tái),包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)子系統(tǒng),結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)計(jì)算校核子系統(tǒng),塑料流動(dòng)、冷卻等子系統(tǒng)。合肥工業(yè)大學(xué)基于AutoCAD 與 MDT 的三維參數(shù)化注射模系統(tǒng)IPMCADV4.0。 另外,眾多的科研單位和企業(yè)也針對(duì)具體

13、應(yīng)用開發(fā)了眾多的插件和模塊,如武漢汽車工業(yè)大學(xué)開發(fā)了基于SolidWorks 的三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)3DPARTLI瑾。3 模具 CAD/CAM 軟件開發(fā)應(yīng)遵循的原則1） 用戶界面友好軟件開發(fā)的目的是為了應(yīng)用, 所以用戶是否可以較為容易地掌握成為評(píng)價(jià)軟件的基本標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)友好的用戶界面應(yīng)包括:使用方便,界面熟悉,有靈活的提示幫助信息 , 良好的交互方式,良好的出錯(cuò)處理。2）遵循軟件工程方法軟件工程是指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的工程科學(xué)。即采用工程的概念原理、技術(shù)和方法來(lái)開發(fā)和維護(hù)軟件。軟件工程采用生命周期法從時(shí)間上對(duì)軟件的開發(fā)和維護(hù)進(jìn)行分解,把軟件生存周期依次劃分為幾個(gè)階段,分階段進(jìn)行開發(fā)。3）參數(shù)化 C

14、AD 對(duì)于系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度高的產(chǎn)品,產(chǎn)品設(shè)計(jì)所采用的數(shù)學(xué)模型及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都是固定的。不同的僅是結(jié)構(gòu)尺寸的差異,這是由于相同數(shù)目及類型的已知條件在不同規(guī)格的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中取不同值而造成的。對(duì)于這類產(chǎn)品,可以將已知條件及其他的隨著產(chǎn)品規(guī)格而變化的基本參數(shù)用相應(yīng)的變量代替,然后根據(jù)這些已知條件和基本參數(shù),由計(jì)算機(jī)自動(dòng)查詢圖形數(shù)據(jù)庫(kù),或由相應(yīng)的軟件計(jì)算出繪圖所需的全部數(shù)據(jù),由專門的繪圖生成軟件在屏幕上自動(dòng)地設(shè)計(jì)出圖形來(lái),這種方法稱為參數(shù)化CAD。4）成組 CAD 許多企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)盡管不一樣,但比較相似,可以根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝性的相似性,利用成組技術(shù)將零件劃分成有限數(shù)目的零件庫(kù),根據(jù)同一零件族中各

15、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)編制相應(yīng)的CAD通用軟件，用于該族所有零件的設(shè)計(jì)，這就是成組CAD。5）智能化 CAD 工程設(shè)計(jì)中有一部分工作是非計(jì)算性的,需要推理和判斷,其中包括設(shè)計(jì)過(guò)程內(nèi)容的過(guò)程決策和具體設(shè)計(jì)的技術(shù)決策。因此,設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量在較大程度上取決于設(shè)計(jì)師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)造性思維和工作的責(zé)任心。采用專家系統(tǒng)可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)師下一步該做什么 , 當(dāng)前存在問(wèn)題,建議問(wèn)題的解決途徑和推薦解決方案,或者模擬人的智慧, 根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題提出合理的解決方案。采用專家系統(tǒng)可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。智能化CAD 就是將專家系統(tǒng)與CAD技術(shù)融為一體而建立起來(lái)的系統(tǒng)。4 模具 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)21 世紀(jì)模具制造行業(yè)的

16、基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化,追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本,最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力,滿足用戶需求。具體表現(xiàn)出以下幾個(gè)特征。1）標(biāo)準(zhǔn)化CAD/CAM 系統(tǒng)可建立標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫(kù),非標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫(kù)和模具參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)中的零件在 CAD設(shè)計(jì)中可以隨時(shí)調(diào)用，并采用GT械組技術(shù)）生產(chǎn)。非標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)中存放的零件,雖然與設(shè)計(jì)所需結(jié)構(gòu)不盡相同,但利用系統(tǒng)自身的建模技術(shù)可以方便地進(jìn)行修改 , 從而加快設(shè)計(jì)過(guò)程,典型模具結(jié)構(gòu)庫(kù)是在參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的,按用戶要求對(duì)相似模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改,即可生成所需要的結(jié)構(gòu)。2）集成化技術(shù)現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)

17、制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成,更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。在開發(fā)模具制造系統(tǒng)時(shí)強(qiáng)調(diào)“多集成 ”的概念,即信息集成、智能集成、串并行工作機(jī)制集成及人員集成,這更適合未來(lái)制造系統(tǒng)的需求。3）智能化技術(shù)應(yīng)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、 使用）各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程（包括組織、管理、計(jì)劃、調(diào)度、控制等）各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化,以及模具設(shè)備的智能化,也要實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。4）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件與軟件的集成實(shí)現(xiàn),各種通訊協(xié)議及制造自動(dòng)化協(xié)議,信息通訊接口,系統(tǒng)操作控制策略等,是實(shí)現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。目前早已出現(xiàn)了通過(guò) Interne

18、t 實(shí)現(xiàn)跨國(guó)界模具設(shè)計(jì)的成功例子。5）多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)未來(lái)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)不僅用到機(jī)械科學(xué)的理論與知識(shí) , 而且還用到電磁學(xué)、光學(xué)、控制理論等知識(shí)。產(chǎn)品的開發(fā)要進(jìn)行多目標(biāo)全性能的優(yōu)化設(shè)計(jì) , 以追求模具產(chǎn)品動(dòng)靜態(tài)特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。6）逆向工程技術(shù)的應(yīng)用在許多情況下,一些產(chǎn)品并非來(lái)自設(shè)計(jì)概念,而是起源于另外一些產(chǎn)品或?qū)嵨?要在只有產(chǎn)品原型或?qū)嵨锬Ｐ?而沒(méi)有產(chǎn)品圖樣的條件下進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)和制造以便制造出產(chǎn)品。此時(shí)需要通過(guò)實(shí)物的測(cè)量，然后利用測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造，這種過(guò)程就是逆向工程RE（ReverseEngineeri

19、ng）。逆向工程能夠縮短從設(shè)計(jì)到制造的周期,是幫助設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)并行工程等現(xiàn)代設(shè)計(jì)概念的一種強(qiáng)有力的工具,目前在工程上正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。7）快速成形技術(shù)快速成形制造技術(shù)RPM（RapidPrototyping&Manufacturing） 是基于層制造原理,迅速制造出產(chǎn)品原型,而與零件的幾何復(fù)雜程度絲毫無(wú)關(guān),尤其在具有復(fù)雜曲面形狀的產(chǎn)品制造中更能顯示其優(yōu)越性。它不僅能夠迅速制造出原型供設(shè)計(jì)評(píng)估、裝配校驗(yàn)、功能試驗(yàn),而且還可以通過(guò)形狀復(fù)制快速經(jīng)濟(jì)地制造出產(chǎn)品模具（如制造電極用于EDM 加工、 作為模芯消失鑄造出模具等 ，從而避免了傳統(tǒng)模具制造的費(fèi)時(shí)、高成本的NC加工，因而RPM技術(shù)在模具制造中日益發(fā)揮著重要的作用。5 CAD/CAM 技術(shù)存在的主要不足我國(guó)模具CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用依然存在著許多不足,如 :1）不少的企業(yè)對(duì)CAD的認(rèn)識(shí)還僅僅停留在繪圖階段，從而使CAD產(chǎn)生的效益尚未得到充 分發(fā)揮。2）CAD/CAM軟件應(yīng)用人員參差不齊，不能讓CAD軟件得到的高效率應(yīng)用。3）在引進(jìn)模具CAD/CAM 技術(shù)時(shí)存在著盲目性傾向