一、我国企业CAD/CAM技术应用现状
70年代末，我国计算机应用尚处于萌芽阶段，二维CAD图纸设计是我国最早应用的CAD技术，从80年代初，CAD技术应用经历了"六五"探索，"七五"技术攻关，"八五"普及推广，"九五"深化应用四个阶段。CAD技术在我国机械行业应用较早，并得到迅速发展，取得一批重要应用成果。但是，从我国企业CAD技术应用的总体水平来看，应用还停留在二维绘图水平上。
企业如何发挥自身优势，提高创新能力，除了解决好资金问题以外，更要解决好技术革新问题。众所周知，CAD/CAM技术不仅大幅度提高设计效率和产品质量，改善劳动条件，更为重要的是它已成为现代工业中必不可少的主要技术手段。许多大型企业从事三维设计的软件以工作站上运行大型软件为主，如Pro/E、Catia、I-deas、Euclid和UGII等，这些软件系统结构庞大复杂，使用非常不便，加上软硬件价格昂贵，很难在企业普及与推广。随着微机三维CAD/CAM系统的日趋完善及Window操作平台的普及和微机性能价格比的不断提高，企业使用三维CAD技术时机已经成熟。
随着信息时代及全球经济一体化进程的到来，我国的企业必须面临这一严峻事实，企业必须具备新产品开发、研制及创新能力，才能在激烈的市场竞争中生存下来，否则的话，就面临破产和淘汰。实践证明，三维CAD/CAM技术对加速新产品开发、提高产品质量、降低成本起着关键作用，是支持企业增强创新设计，提高市场竞争力的强有力的手段。
二、微机平台三维CAD软件的特点
针对中小企业的技术现状以及中小企业技术支撑较差的特点,微机平台三维CAD软件必须具备 实用性强、操作简单明了、价格适中、技术支持好的特点,才易于被广大中小企业接受。目 前微机平台三维CAD软件具有下列特点:
(1)系统操作简洁实用,采用Window,操作方式人机界面符合Window界面风格与 操作规范,采用面向对象方法,使软件操作更加方便,针对不同对象(特征、尺寸、公差等),单 击鼠标左键,则弹出相应对象操作菜单,方便快捷,无需费力搜寻菜单。软件的一系列操作,如 文件操作、删除操作、窗口操作、回退操作的图标与操作方式与Window风格完全一致,同时, 使用OLE技术,使CAD软件与其他Window组件配合使用。
(2)采用广大设计人员所熟悉的工程应用的特征(如孔、槽、螺纹、圆角、倒角等)作为构造 零件的基本单元,改变传统系统以几何设计为主的方式,提高设计效率。特征的引用直接体现 了设计意图,设计人员可以将更多的精力用在创造性构思上。
(3)采用二维/三维关联设计技术,高效率生成符合国标的工程图纸。用传统方式绘制工程图( 不论是手工绘制,还是用二维CAD绘制),设计人员都必须将产品的三维结构构思好,再用线条 绘制表达,加上各种尺寸公差标注,工作量大而且繁琐,修改、描图更是费时。使用三维CAD软 件后,设计人员只需交互地进行各种视图布局方式、类型的选择,即可方便快捷地完成整个工 程图纸设计。
(4)二维草图智能动态导引技术,可以自动地推断设计者的设计意图。三维特征参数驱动,修 改方便,零件三维实体可任意拖动,在着色状态下动态显示三维实体体现产品设计过程的直观 效果,更易于用户使用。三维设计技术是虚拟设计的基础,并为后续的分析、制造过程提供完 整统一的产品数据。
(5)装配设计使得在微机平台上进行复杂部件设计成为可能。通过施加约束与配合关系,采用 拖放方式操作,使得零件装配就像搭积木一样方便,对装配、子装配、零件、装配特征、约束 及辅助视图以记录树形式进行管理,可以完成装配件爆炸、剖切、干涉检查、运动仿真、最 小间隙、物性计算、零件列表等活动。
(6)机械产品设计离不开各种标准件的使用。三维CAD系统提供丰富标准库,包括螺钉、螺栓 、螺母、垫圈、铆钉、销钉、键、滚动轴承、弹性密封件、钢型材等,同时提供各种标准查 询、搜索和添加与预览功能,极大地方便了产品设计过程。如果从手工绘图到二维CAD绘图再 到三维CAD自动生成工程图,使得设计人员实现“甩图板”梦想,那么,标准件及装配功能引入 再辅之产品文档管理,即可进一步达到“甩图板”、“用手册”的目的,实现真正意义的无纸 设计,极大地提高企业设计效率,增强创新能力。
(7)高级曲面设计模块为复杂外型的零件设计提供强有力的手段。沿海经济发达地区从事模 具业 、小型家电业及玩具业的中小型企业比较发达,这些产品外观造型(如流线型、美观效果等) 要求较高,曲面设计中变形造型技术、Law技术、过渡技术为复杂外型设计提供了方便。
(8)在微机平台上实现三维CAD软件高级渲染功能,产生具有照片级真实感的产品效果图,可以 为产品增添引人入胜的效果,便于向领导、客户和供货商介绍产品,可以免去实际加工昂贵的 产品样件,缩短设计周期和新产品的上市时间。
三、三维CAD技术为中小企业产品创新设计提供关键性技术支持工具
企业应用三维CAD技术困难原因在于技术的复杂,前期软硬件投入大,现在这两方面的因 素正在逐渐得到解决。微机平台三维CAD技术日趋完善,软件人机界面非常简洁,软件的投入 成本低廉,微机的性能价格比大幅度提高及Window平台普及,“工程师人手一套”的目标可望 实现。
二维CAD技术仅仅用于绘制工程图纸,支持的并非产品设计。产品设计对企业的意义在于新的 产品就代表了企业经济增长新的基本点。产品设计的主要内容为市场、顾客易于接受的新的 产品形象与内涵。三维设计则大大增强了后者的直观性,同时为设计开发新品提供了统一的 三维产品数据。当今企业特别是中小企业在产品开发方面面临以下非常严峻的现实。
如何快速提供市场或客户可以接受的产品,缩短产品研制、上市的时间,争取市场竞争的主动 权。以模具制造业来说,模具设计是产品开发过程中的关键部分,同样设计一套模具,一年前 需要4个月时间,现在只允许3个月(甚至更短)设计时间,否则在市场上失去竞争。大多数企业 设计部门使用二维工程图纸表达产品设计意图,制造部门(如开模厂)将设计部门提供的设计 图纸重现立体模型,这个过程重复性工作很多,浪费了大量的人力和时间。
当今企业面临全球化大市场竞争,任何一个企业都不可能使其所有业务都成为佼佼者,如果所 有业务完全由企业自己来承担,那么它必然要面对所有相关领域的竞争对手。因此,为了适应 多企业合作下产品开发模式,只有联合该行业其他上、下游企业,建立一条业务关系紧密、经 济利益相连的多企业合作联盟,才能实现优势互补,增强市场竞争整体实力。企业必须具备描 述产品完整信息工具,适应企业内部、企业之间产品供应链上所有环节(如订单、采购、库存 、计划、生产制造、质量控制、运输、分销、服务与维护等)的需要。
三维CAD技术能够帮助企业解决上述问题,主要体现在,三维CAD系统可以提供完整三维的产品 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照片,提供市场部门、客户、供应商使用 ;可以在互联网上(Internet)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。因此,三维产品模型数据可以满足产品供应链上所有环节需要,实现产 品数据交换与共享。三维CAD系统不仅具备零件设计功能,而且具有装配设计、图纸设计功能 及与设计相关部分如标准件及各种专用零件库。借助计算机完成产品设计与制造的相关分析 ,如结构性分析、可装配性分析、干涉检验、物性计算等等,以保证制造实施可行性,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,进行设计过程的协同。
我国中小企业利用机制灵活、负担轻、行业好的优势,大力进行CAD/CAM技术改造,搞好产业 分工基础上的企业合作,建立适应多品种、小批量产品开发模式,增强产品的创新设计能力, 必然在激烈的市场竞争中,保持旺盛的活力。
四、结论
从长远发展观点看,三维CAD技术必然会替代二维CAD绘图。随着微机性能价格比不断提高,CA D/CAM技术的日趋成熟,微机平台三维CAD软件呈迅猛发展之势。
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