CAD技術(shù)是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要工具和核心技術(shù)，也是企業(yè)信息化工程的切入點(diǎn)。本文介紹各種CAD軟件特點(diǎn)和技術(shù)現(xiàn)狀，并對(duì)工程機(jī)械行業(yè)CAD軟件的選型進(jìn)行分析。
產(chǎn)品對(duì)CAD軟件功能的需求
不同企業(yè)因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)方式和組織管理形式不同，對(duì)CAD軟件的功能有不同需求。從大多數(shù)企業(yè)和CAD應(yīng)用情況來(lái)看，對(duì)CAD軟件的功能大致有如上需求：
�。�1）計(jì)算機(jī)二維繪圖功能�！八Φ魣D板”把科技人員從繁瑣的手工繪圖中解放出來(lái)，是CAD應(yīng)用工程的主要目標(biāo)，也是CAD技術(shù)的最基本功能。
�。�2）計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）功能，生產(chǎn)工藝是企業(yè)從設(shè)計(jì)到加工的橋梁，CAPP軟件應(yīng)具有工藝設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)任務(wù)管理，材料定額管量等功能，實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化，保證獲得高質(zhì)量的工藝規(guī)程，提高企業(yè)工藝編制的效率和標(biāo)準(zhǔn)化。
�。�3）三維設(shè)計(jì)，裝配設(shè)計(jì)，曲面設(shè)計(jì)，鈑金設(shè)計(jì)，有限元設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，注塑分析，數(shù)控加工等三維CAD/CAM功能，可以解決企業(yè)的三維設(shè)計(jì)，虛擬設(shè)計(jì)與裝配，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，應(yīng)力應(yīng)變分析，鈑金件的展開和排樣等困難，使企業(yè)走向真正的CAD設(shè)計(jì)。
�。�4）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM。復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)，不僅要考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)結(jié)果，而且必須考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程的管量與控制，管量產(chǎn)品生命周期的所有數(shù)據(jù)（包括圖紙技術(shù)文檔）以及產(chǎn)品開發(fā)的工藝過(guò)程，使CAD、CAPP、CAM等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)共享，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作規(guī)范化保持一致性，保證圖紙，工藝卡，加工代碼，技術(shù)資料等的安全性。
（5）企業(yè)的應(yīng)用軟件。企業(yè)在引進(jìn)二維/三維CAD/CAPP/CAE/CAM/PDM的基礎(chǔ)上，針對(duì)本企業(yè)的技術(shù)特征所進(jìn)行的二次開發(fā)，如漢化，廠標(biāo)，行業(yè)標(biāo)庫(kù)建設(shè)，圖庫(kù)的擴(kuò)充等等。根據(jù)本企業(yè)產(chǎn)品的特點(diǎn)，建立分析，仿真優(yōu)化，成本分析等專用或?qū)I(yè)CAD系統(tǒng)，并和引進(jìn)和CAD系統(tǒng)集成，形成本企業(yè)的CAD系統(tǒng)。使設(shè)計(jì)初期，就呆以了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，并利用理論設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)，將設(shè)計(jì)缺陷消除在初始階段，使CAD設(shè)計(jì)源于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)又高于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，并最終走向智能設(shè)計(jì)。
市場(chǎng)上流行的CAD系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)
CAD軟件大致可分為高端UNIX工作站CAD系統(tǒng)，中端Windows微機(jī)CAD系統(tǒng)和低端二維微機(jī)CAD系統(tǒng)等三類。
1、高端UINX工作站CAD系統(tǒng)
這類系統(tǒng)的特點(diǎn)是，UNIX操作系統(tǒng)為支撐平臺(tái)，從50年代發(fā)展至今，產(chǎn)生了許多著名的軟件，也使許多曾經(jīng)顯赫一時(shí)的軟件在況爭(zhēng)中落伍，有的被兼并改組，如Appilcon,CADAM,intergraph等。目前，這類系統(tǒng)中比較流行的有：
�。�1）PTC公司的Pro/Engineer軟件 采用參數(shù)建軍模技術(shù)，以單一數(shù)據(jù)庫(kù)和參數(shù)化，基于特征，全相關(guān)聯(lián)為特征。最新推出的Pro/Engineer2000i采用目標(biāo)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)工具，行為建模和范例套用技術(shù)，提高設(shè)計(jì)性能。
�。�2）SDRC公司的I-DEAS軟件。I-DESMaster Series 軟件的建模方法基于特片的實(shí)體建模技術(shù)，以實(shí)體造型和并行相關(guān)性為特征。
�。�3）EDS公司的UGH軟件。建模方法為混合建模。汽車行業(yè)建模造型。設(shè)計(jì)分析，加工制造等方面有一定的特色。UGH軟件的喲項(xiàng)是，應(yīng)用集成，CAM和曲面。
�。�4）CV公司的CADDS5軟件。采用混合建模，提供參數(shù)造型，全套工程分析，曲面，并行裝配等強(qiáng)大的功能，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)，圖形界面，其強(qiáng)項(xiàng)為：企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和并行裝配模形應(yīng)用。
（5）以色列Cimatron公司的CIMATRON軟件。可提供優(yōu)良的三維造型，工程繪圖，數(shù)控加工，以及集成化的PDM，其強(qiáng)項(xiàng)是CAM。
�。�6）Matra Datavision公司的Euclid3軟件。采用混合建模方法，曲成設(shè)計(jì)造型和數(shù)控加工編程等功能強(qiáng)大。其強(qiáng)項(xiàng)為詳細(xì)設(shè)計(jì)和CAM。
�。�7）IBM/Dassualt公司的CATIA軟件，采用混合建模方法 ，其強(qiáng)項(xiàng)為應(yīng)用集成和CAM。
�。�8）日立造船情報(bào)系統(tǒng)株式會(huì)實(shí)社的GRADE/CUBE-NC軟件。有突出的特點(diǎn)是面向制造，具有豐富的實(shí)用化曲面造型和加工編程。
2 、中端微機(jī)的CAD系統(tǒng)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是微機(jī)的性能和Windows技術(shù)的發(fā)展，已使微機(jī)具備了中低檔UNIX工作站的競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力，也使基于Windows技術(shù)的微機(jī)CAD系統(tǒng)迅速發(fā)展。目前，國(guó)際上最流行的有Solidworks公司的Solidworks軟件，UG公司的SolidEdge軟件和Autodesk公司的MDT軟件等，國(guó)內(nèi)也推出清華CAD工程中心的GEMS，浙大大天公司的GSMASD，北京巨龍騰公司的龍騰CAD，北京愛(ài)宜特公司的Micro Solid、江蘇杰必克超人CAD/CAM以及華正公司的CAXA-ME。
�。�1）Solidworks 98軟件。包含狀配設(shè)計(jì)建模，零件設(shè)計(jì)建模，工程圖與鈑金等模塊，還與高級(jí)圖像渲染軟件Photoworks,高級(jí)有限元分析軟件Cosmos、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析軟件Motionworks,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）軟件SmarTeam，以及數(shù)控加工等著名和分析軟件無(wú)縫集成。Solidworks和FeatureWorks技術(shù)，解決了不同CAD系統(tǒng)間在轉(zhuǎn)化模型時(shí)無(wú)法識(shí)別特征的給題。Solidworks還首假創(chuàng)和自上而下的全相關(guān)設(shè)計(jì)，并憑借高效運(yùn)行的裝配設(shè)計(jì)使之成為實(shí)作技術(shù)。
�。�2）Solid Edge6.0軟件。采用Parasolid造型內(nèi)核和STREAM技術(shù)，基于Windows操作系統(tǒng)，以及完全與Microsoft產(chǎn)品相兼容的叁數(shù)化三維實(shí)體造型系統(tǒng)，提供了實(shí)體造型，鈑金，制圖，裝配，塑料模具和鑄造設(shè)計(jì)，產(chǎn)品渲染和文檔管量等功能，并能和COSMOS、IPA、Smar Edge無(wú)縫集成。
�。�3）Meshanical Desktop(MDT)3.0軟件。采用ACIS4.2幾何造型核 心系統(tǒng)，提筮基于特征為參數(shù)化實(shí)體造型，曲面造型，裝配，相關(guān)聯(lián)的繪圖和草圖功能，并包含了完整的Auto CAD繪圖工具集，與Auto CAD完全融為一體。
�。�4）國(guó)產(chǎn)的三維CAD軟件中，Microsolid采用ACIS作為系統(tǒng)的內(nèi)核，GEMS、GS-MCAF、龍騰，超人CAD/CAM三維系統(tǒng)是側(cè)重于面向加工的曲面造型系統(tǒng)。
3 、低端CAD系統(tǒng)——二維CAD系統(tǒng)
�。�1）AutoCAD軟件。純二維CAD系統(tǒng)在國(guó)外已經(jīng)不多，真正有名的是Autodesk公司的AutoCAD軟件。AutoCAD R14提供一套豐富的設(shè)計(jì)工具，嵌入的Internet技術(shù)和具有創(chuàng)新性的Objict ARX、Autolisp及VBA編程語(yǔ)言能夠幫助開發(fā)人員和用戶按他們的特定需求控制軟件。AutoCAD2000則提供了更為輕松的設(shè)計(jì)環(huán)境，提高了數(shù)據(jù)訪問(wèn)能力，軟件適用性以及更強(qiáng)的定制和開發(fā)能力，擴(kuò)展Internet系統(tǒng)設(shè)計(jì)信息的溝通，提高文件輸出/輸入、編輯/對(duì)象捕捉和制圖的速度，可對(duì)多個(gè)圖形文件同時(shí)進(jìn)行操作，支持多任務(wù)設(shè)計(jì)環(huán)境（MDE），還提供部分條開的功能。
�。�2）國(guó)產(chǎn)二維CAD軟件，目前流行的二維CAD軟件是自主開發(fā)平臺(tái)和自主版的二維CAD系統(tǒng)，如開目CAD，如高華CAD，凱達(dá)BCAD，浙大ZDDS，中科院 PICAD和華正CAXA電子圖版等等。另一類是以AutoCAD為平臺(tái)的二維CAD系統(tǒng)，如利瑪CAD，大恒CAD等。國(guó)產(chǎn)CAD二維軟件在參數(shù)化繪圖，動(dòng)態(tài)導(dǎo)航，明細(xì)表BOM等三表生成，公差標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件圖庫(kù)存和工程圖紙管量等方面有較強(qiáng)的特色。
CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) CAD技術(shù)的完善和發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
�。�1）建模技術(shù)。由線框模形，實(shí)體模型和非均勻有理B樣條算法為特征，幾建模已發(fā)展到參數(shù)化，變量化和特征化，變量化和特征建模，以及未來(lái)的面向產(chǎn)品生命周期，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中內(nèi)部描述信息（產(chǎn)品設(shè)計(jì)，計(jì)劃，制造，加工，裝配，檢驗(yàn)等信息）和外部過(guò)程的集成為特片的產(chǎn)品建模技術(shù)。 參數(shù)驅(qū)動(dòng)，特征造型，動(dòng)態(tài)導(dǎo)航，二/三維雙向相關(guān)，STEP標(biāo)準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)圖形顯示等UNIX系統(tǒng)的精華已被 充分吸收到新一代微機(jī)CAD系統(tǒng)中，而特征樹是近年來(lái)在CAD軟件中引入的一項(xiàng)非常有效的技術(shù)。面向產(chǎn)品生命周期的關(guān)系型產(chǎn)品模型技術(shù)的研究正在不斷提高。
�。�2）軟件組件技術(shù)�？梢蕴岣哕浖姆�(wěn)定性和開發(fā)效率。Solidworks,Solidege均采用Parasolid幾何造型器，MDT，Microsolid均采用ACIS幾何造型器等。
�。�3）Windows技術(shù)和Internet技術(shù)。許多公司，如Autodesk正將其軟件技術(shù)的研究開發(fā)重心集中于正在蓬勃發(fā)展的三大技術(shù)領(lǐng)域：對(duì)象技術(shù)，三維技術(shù)和Internet技術(shù)，這些核心技術(shù)主導(dǎo)著全球設(shè)計(jì)工業(yè)的發(fā)展趨向。
�。�4）智能CAD技術(shù)，智能技術(shù)在CAD系統(tǒng)中將占有重要地位，將專家系統(tǒng)。智能工程等技術(shù)，借助領(lǐng)域?qū)＜业脑O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，不斷積累和更新，形成企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)，是企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品的寶貴資源。
工程機(jī)械行業(yè)CAD軟件的選型
經(jīng)過(guò)多年的努力，工程機(jī)械行業(yè)在CAD技術(shù)應(yīng)用方面已取得了不少成果。對(duì)于三維CAD軟件，世界上最著名的幾家公司產(chǎn)品，如Pro/Engineer、UGII、I-DEAS、Solidworks、MDT等，在主要工程機(jī)械企業(yè)中都已采用。但專業(yè)CAD方面軟件較少，除“七五”期間天津工程機(jī)械研究所承擔(dān)一的國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目“輪式裝載機(jī)CAD系統(tǒng)”之外，同濟(jì)大學(xué)，吉林工業(yè)大學(xué)也開發(fā)了部分工程機(jī)械軟件。目前，WLCAD系統(tǒng)已成功地移植到Windows環(huán)境，正在推廣應(yīng)用。 |
