1、CAD/CAM技術的應用現狀及發(fā)展趨勢【摘要】CAD/CAM 技術起步于20世紀60年代末，在我國已有20多年的推廣應用史，如何發(fā)展是學術界、應用企業(yè)和解決方案提供商共同關注的問題。本文對CAD/CAM的應用現狀進行分析,進一步指出了CAD/CAM技術的發(fā)展方向及應用前景。 關鍵詞：CAD/CAM；技術應用；發(fā)展方向；前景  1 CAD/CAM軟件概述  CAD/CAM技術起步于20世紀60年代末,經過40年左右的發(fā)展先后走過了大型機、小型機、工作站、微機時代,每個時代都有當時流行的CAM軟件?，F在微機平臺的CAM軟件占據著主導地位,國內外有一

2、大批優(yōu)秀的CAD/CAM軟件。CAM技術應用范圍非常廣泛,從最初的機械制造的廣泛應用,到現在建筑、電子、化工等領域也開始大量使用。隨著CAD/CAM技術在國內不斷的研發(fā)和應用,CAD/CAM技術對我國國民經濟起重要的作用。  計算機輔助設計和計算機輔助制造（CAD/CAM）技術是設計人員和組織產品制造的工藝技術人員在計算機的輔助之下，根據產品的設計和制造程序進行設計和制造的一項新技術，是傳統(tǒng)技術與計算機技術相結合的產物。設計人員通過人機交互操作方式進行產品設計構思和論證，產品總體設計、技術設計、零部件設計，完成有關零件的強度、剛度、熱、電、磁的分析計算和零件加工信息（工程圖

3、紙或數控加工信息等）的輸出，以及技術文檔和有關技術報告的編制。而工藝設計人員則可以利用CAD 過程提供的信息和CAM 系統(tǒng)的功能，進行零部件加工工藝路線的控制和加工狀況的預顯，并生成控制零件加工過程的信息。CAD用于產品結構的表示，其作用是形成數字化產品。也就是說顧客需要什么產品，那么設計者就根據顧客的需求，利用電腦做出它的模樣。當然從創(chuàng)作上講，首先它有藝術創(chuàng)作的意義。不過作為工廠加工時，它就應該遵循工廠加工條件。狹隘的理解，所謂產品結構其實就是以前工程師的工程制圖。只是現在把制圖工作計算機化。當然，CAD實現的不僅僅是平面工程圖的繪制，它也能給出復雜的三維造型。CAD往往采用邊界表示法（就是

4、計算機存儲模型圖像時是以點線面的信息存儲）和體素構造法（在以體素法為核心的CAD軟件中如圓柱、長方體等作為基本體素，如果要產生其他實體，就用基本體素進行加減并交等組合）存儲實體模型數據，這就為下一步進行可行性分析（計算模擬仿真）提供了基礎，而這個功能是CAD相對于傳統(tǒng)手工繪圖的巨大延拓。2 CAD/CAM技術的應用現狀 2.1 CAD/CAM技術在國外的應用現狀 在CAD技術發(fā)展的初期，CAD僅限于計算機輔助繪圖，隨著計算機軟、硬件技術的飛速發(fā)展，CAD技術才從二維平面繪圖發(fā)展到三維產品建模，隨之也就產生了三維線框造型、曲面造型以及實體造型技術。而如今參數化及變量化設計思想

5、和特征造型則代表了當今CAD技術的發(fā)展方向。CAD/CAM技術20世紀50年代起源于美國,經過近50年的發(fā)展,其技術和水平已經到達了相當成熟的階段。日本、法國、德國也相繼在機械制造、航空航天、汽車工業(yè)、建筑化工等行業(yè)中廣泛使用CAD/CAM技術。CAD/CAM技術在發(fā)達國家已經成為國民經濟的重要支柱。 2.2 CAD/CAM技術在我國的應用現狀 我國CAD/CAM技術的應用起步于20世紀60年代末,經過40多年的研究、開發(fā)與推廣應用,CAD/CAM技術已經廣泛應用于國內各行各業(yè)。綜合來看,CAD/CAM技術的在國內的應用主要有以下幾個特點: (1)起步晚、市場份額

6、小 我國CAD/CAM技術應用從20世紀80年代開始,“七五”期間國家支持對24個重點機械產品進行了CAD/CAM的開發(fā)研制工作,為我國CAD/CAM技術的發(fā)展奠定了一定的基礎。國家科委頒布實施的863計劃也大大促進了CAD/CAM技術的研究和發(fā)展?！熬盼濉逼陂g國家科委又頒發(fā)了19952000年我國CAD/CAM應用工程發(fā)展綱要,將推廣和應用 CAD/CAM技術作為改造傳統(tǒng)企業(yè)的重要戰(zhàn)略措施。有些小企業(yè)由于經濟實力不足、技術人才缺乏,CAD/CAM技術還不能夠完全應用到生產實踐中。國內研發(fā)的CAD/CAM軟件在包裝和功能上與發(fā)達國家還存在差距,市場份額小。 (2)應用范圍窄

7、、層次淺 CAD/CAM技術在企業(yè)中的應用在CAD方面主要包括二維繪圖、三維造型、裝配造型、有限元分析和優(yōu)化設計等。其中CAD二維繪圖技術在企業(yè)應用情況較好,這一方面得益于國家大力推進“甩圖板”工程,另一方面是由于二維繪圖技術解決的是所有企業(yè)的共性問題。三維造型軟件由于早期沒有推出微機版本,需要在工作站環(huán)境中工作,投資較大,所以只有部分大企業(yè)有所應用。在CAM方面,目前企業(yè)普遍應用的只是數控程序編制,國內企業(yè)已經開始廣泛使用華中數控系統(tǒng)、南京SKY系統(tǒng)、日本FUNUC系統(tǒng)、德國SIEMENS系統(tǒng)。而廣義的 CAM只有少數大型企業(yè)采用,中小企業(yè)極少應用。 (3)功能單一、經濟

8、效益不突出 CAD/CAM技術在企業(yè)中的應用只是單元的智能技術應用,是從企業(yè)生產的幾個側面來提高效率。功能分散的CAD/CAM技術其效果是有限的,只有將 CAD、CAPP、CAM、PDM等技術集成在一起,綜合應用在設計與制造生產的過程中 ,才能產生顯著的經濟效益。3 CAD/CAM系統(tǒng)的發(fā)展方向 CAD/CAM軟件的功能將不斷得到完善和優(yōu)化,逐步實現CAD/CAM無縫整體化集成。具體體現在以下幾方面。 3.1 CAD/CAM技術應與多媒體技術更好的結合 CAD/CAM技術應與多媒體更好的結合,增強使用的靈活性。未來的人機交互界面將會更加友善和方便,還可引

9、入觸摸式、聲控式等各種操作方式。把多媒體技術與CAD/CAM軟件相結合,將CAD/CAM走進有聲有色的世界,不僅具有強大的設計、分析、制造功能,還能使工作人員在聲像結合的豐富多彩的計算機環(huán)境中工作,工作更加輕松有效。 3.2 CAD/CAM系統(tǒng)應具有高度的開發(fā)性 CAD/CAM系統(tǒng)的開放性主要體現在系統(tǒng)的工作平臺、用戶接口、應用開發(fā)環(huán)境及與其他系統(tǒng)的信息交換等方面。現在市場上的CAD/CAM產品一般都會為用戶提供二次開發(fā)環(huán)境,方便用戶訂制自己的CAD/CAM系統(tǒng),具有較好的開放性CAD/CAM供應商應向企業(yè)提供易學易用的二次開發(fā)工具,即開發(fā)面向行業(yè)和企業(yè)應用的專用CAD/C

10、AM軟件和數據庫。 3.3 CAD/CAM系統(tǒng)應具備更好的集成性 集成就是向企業(yè)提供CAD/CAM一體化的解決方案,企業(yè)中各個環(huán)節(jié)不可分割,統(tǒng)一考慮。企業(yè)的整個生產過程實質上是信息的采集、傳遞和加工處理的過程。提高系統(tǒng)的集成性,從以下四方面來實現:以“甩掉圖板”為目標的計算機輔助繪圖與設計;以資源共享為目標的產品信息管理系統(tǒng);建立全局產品模型、無紙設計、加工管理為目標的計算機三維造型、分析設計、仿真模擬、加工處理的集成系統(tǒng);以控制產品生命周期為目標的優(yōu)化設計,從產品性能設計、制造工藝性能設計、監(jiān)測性能設計等入手進行優(yōu)化設計。 3.4 CAD/CAM系統(tǒng)應具備更強的

11、智能性 智能化設計功能是未來CAD/CAM軟件的一個重要標志。CAD/CAM系統(tǒng)將包括專家系統(tǒng)、經驗儲存、智能庫、推理規(guī)則和自動學習功能。軟件開發(fā)要將產品設計加工過程直接與系統(tǒng)相結合,使用戶輕松完成工作任務。 4 CAD/CAM技術在企業(yè)中的應用前景 CAD/CAM技術給企業(yè)帶來了全面的、根本的變革,使傳統(tǒng)的企業(yè)設計與制造發(fā)生了質的飛躍,在全國范圍內受到普遍重視和廣泛應用。企業(yè)要想進一步跟上時代步伐,CAD/CAM必須要把握好正確的發(fā)展方向。 4.1 進一步普及行業(yè)CAD/CAM技術,努力提高其應用水平 在國家各項舉措的推動下,企業(yè)一定要重視C

12、AD/CAM技術的推廣和應用,不惜一切代價投入資金引進CAD/CAM技術和人才,促進CAD/CAM技術的應用邁上新臺階。 4.2 在CAD/CAM軟件的選用上,堅持高、中、低并存 高檔CAD/CAM軟件實現了CAD、CAE(計算機輔助工程分析)、CAPP(計算機輔助工藝過程設計)、CAM、PDM(產品數據管理)和PPC(生產計劃與控制)等技術的高度集成,能實現設計制造及生產管理的一體化。這類高檔的CAD/CAM軟件,典型的有Pro/Engineer、CATIA等國外開發(fā)的軟件。中、低檔CAD/CAM軟件只具備部分功能,但是由于成本低、實用性強,易學易用,所以大部分企業(yè)都具備應用條件。 4.3 加大創(chuàng)新力度,不斷開發(fā)具有特色的CAD/CAM軟件 開發(fā)CAD/CAM軟件的目的應用CAD/CAM技術,科研單位不僅要緊跟時代潮流,加快CAD/CAM軟件的二次開發(fā)步伐,同時要結合國情、遵守各國規(guī)范,面向國內企業(yè)發(fā)展的需要,加大創(chuàng)新力度。 5 結束語 經濟全球化和信息化使我國制造企業(yè)的競爭環(huán)境、發(fā)展模式和活動空間等發(fā)生了深刻變化，這些變化對我國制造企業(yè)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，如