計算機輔助設(shè)計與制造(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-12-29 08:30:01 | 來源：信息時代

時間：2022-12-29 08:30:01 來源：信息時代

    計算機輔助設(shè)計與制造 : 計算機輔助設(shè)計(CAD)是用計算機作為工具改變設(shè)計的過程達到高效、準(zhǔn)確、快捷的設(shè)計效果。計算機輔助制造(CAM)是用計算機技術(shù)在計算機設(shè)計的基礎(chǔ)上進行數(shù)字化制造。一般CAD技術(shù)可以單獨使用,而CAM必須有CAD的基礎(chǔ)。脫離CAD就不可能有完整的CAM。實際應(yīng)用中CAD/CAM也稱為集成技術(shù)或一體化技術(shù)。CAD是一個包括范圍很廣的概念,概括來說,CAD的設(shè)計對象有兩大類: 一類是機械、電氣、電子、輕工和紡織產(chǎn)品;另一類是工程設(shè)計產(chǎn)品,即工程建筑,簡稱AEC(architecture、engineering和construction)。如今,CAD技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)延伸到藝術(shù)、電影、動畫、廣告和娛樂等領(lǐng)域,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟及社會效益,有著廣泛的應(yīng)用前景。
CAD在機械制造行業(yè)的應(yīng)用最早、最廣泛。采用CAD技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計可以使設(shè)計人員甩掉圖板,更新傳統(tǒng)的設(shè)計思想,實現(xiàn)設(shè)計自動化,降低產(chǎn)品的成本,提高企業(yè)及其產(chǎn)品在市場上的競爭能力; 可以使企業(yè)由原來的串行式作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè),建立一種全新的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)管理體制,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,提高勞動生產(chǎn)率。如今世界航空、航天及汽車等制造業(yè)已廣泛采用CAD/CAM技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計,并投入大量的人力、物力及資金進行CAD/CAM軟件的開發(fā)。
計算機輔助建筑設(shè)計(computer aided architecture design,CAAD)是CAD在建筑方面的應(yīng)用。隨著CAAD軟件從最初的二維通用繪圖軟件發(fā)展到如今的三維建筑模型軟件,CAAD技術(shù)已開始被廣為采用,可以提高設(shè)計質(zhì)量,縮短工程周期,并節(jié)約2%～5%的建設(shè)投資。
當(dāng)前,CAD技術(shù)已進入電影、動畫、廣告和娛樂等領(lǐng)域。電影拍攝中利用CAD技術(shù)已有十余年的歷史,利用CAD技術(shù)構(gòu)造布景,利用虛擬現(xiàn)實的技術(shù)設(shè)計人工不能做到的布景。從而節(jié)省大量的人力、物力,降低電影的拍攝成本。
近十年來,在CAD應(yīng)用工程的推動下,我國計算機輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)用越來越普遍,越來越多的設(shè)計單位和企業(yè)采用這一技術(shù)來提高設(shè)計效率、產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動條件。
CAD/CAM技術(shù)產(chǎn)生于20世紀50年代后期發(fā)達國家的航空和軍事工業(yè)中,隨著計算機軟硬件技術(shù)和計算機圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅速成長起來。1989年美國國家工程科學(xué)院將CAD/CAM技術(shù)評為當(dāng)代(1964～1989年)10項最杰出的工程技術(shù)成就之一。
我國自20世紀60年代開始研究開發(fā)CAD產(chǎn)品以來,經(jīng)過“六五”至“十一五”的成果積累,CAD產(chǎn)業(yè)在建筑、石化、輕工、造船、機械、電子等行業(yè),以及二維參數(shù)化繪圖、有限元分析、曲面造型和數(shù)控加工編程等方面都已經(jīng)初具規(guī)模,成績顯著。其中建筑CAD軟件已經(jīng)在國內(nèi)占據(jù)統(tǒng)治地位,比較有名的有: 中國建筑科學(xué)研究院的ABD建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備系列軟件及BICAD民用建筑結(jié)構(gòu)集成化CAD系統(tǒng),還有它的PKPM系列建筑工程軟件以及北京華夏正邦科技有限公司的德賽建筑裝修軟件系列。我國目前推出的自主版權(quán)CAD軟件基本上符合我國設(shè)計人員的設(shè)計習(xí)慣,雖然與國外同類CAD軟件相比,在資金投入、商品化包裝以及企業(yè)的集團化規(guī)?；矫娲嬖谝欢ǖ牟罹?但仍有著廣闊的市場前景和發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳皣鴥?nèi)主要的CAD/CAM產(chǎn)品:
1.引進的重要國外軟件
(1) AutoCAD、MDT及Inventor: AutoCAD系統(tǒng)是美國Autodesk公司為微機開發(fā)的一個交互式繪圖軟件,它基本上是一個二維工程繪圖軟件,具有較強的繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注以及方便用戶的二次開發(fā)功能,也具有部分三維作圖造型功能。它是目前世界上應(yīng)用最廣的CAD軟件,占整個世界個人微機CAD/CAE/CAM軟件市場的37%左右,如今AutoCAD已經(jīng)推出了2006版本,有中文化的最新版本。
MDT(mechanical desktop)是Autodesk公司在機械行業(yè)推出的基于參數(shù)化特征實體造型和曲面造型的微機CAD/CAM軟件。
Inventor是Autodesk公司解決三維機械設(shè)計的產(chǎn)品,在全世界三維設(shè)計軟件中處于領(lǐng)先地位。Autodesk Inventor軟件簡便易用,為客戶從二維轉(zhuǎn)換到三維設(shè)計提供最簡單的路徑。憑借其業(yè)界領(lǐng)先的DWG兼容性和大型裝配性能,設(shè)計者可以減少設(shè)計時間。
(2) Pro/Engineer:是美國參數(shù)技術(shù)公司(parametric technology corporation,PTC)的產(chǎn)品,1988年推出后,就以其先進的參數(shù)化設(shè)計、基于特征設(shè)計的實體造型而深受用戶的歡迎,隨后各大CAD/CAM公司也紛紛推出了基于約束的參數(shù)化造型模塊。此外,Pro/Engineer就建立在工作站上,使系統(tǒng)獨立于硬件,便于移植;該系統(tǒng)用戶界面簡潔,概念清晰,符合工程人員的設(shè)計思想與習(xí)慣。Pro/Engineer整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上,具有完整而統(tǒng)一的模型,能將整個設(shè)計至生產(chǎn)過程集成在一起,它一共有20多個模塊供用戶選擇。基于以上原因,Pro/Engineer已成為三維機械設(shè)計領(lǐng)域里最富有魅力的系統(tǒng),其銷售額和用戶群仍以很快的速度向前發(fā)展。
(3) CATIA: 是法國達索(Dassault)飛機公司Dassault Systems工程部開發(fā)的產(chǎn)品。該系統(tǒng)是在CADAM系統(tǒng)(由美國洛克希德公司開發(fā),后并入美國IBM公司)基礎(chǔ)上擴充開發(fā),在CAD方面購買原CADAM系統(tǒng)的源程序,在加工方面則購買了有名的APT系統(tǒng)的源程序,并經(jīng)過幾年的努力,形成了商品化的系統(tǒng)。CATIA系統(tǒng)如今已經(jīng)發(fā)展為集成化的CAD/CAE/CAM系統(tǒng),它具有統(tǒng)一的用戶界面、數(shù)據(jù)管理以及兼容的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序接口,并擁有20多個獨立計價的模塊。該系統(tǒng)的工作環(huán)境是IBM主機以及RISC/6000工作站。如今CATIA系統(tǒng)在全世界30多個國家擁有近2 000家用戶,美國波音飛機公司的波音777飛機便是其杰作之一。
(4) Unigraphics(UG): 起源于美國麥道(MD)公司的產(chǎn)品,1991年11月并入美國通用汽車公司EDS分部。如今EDS是全世界最大的信息技術(shù)(IT)服務(wù)公司,UG由其獨立子公司Unigraphics Solutions開發(fā)。UG是一個集CAD、CAE和CAM于一體的機械工程輔助系統(tǒng),適用于航空航天器、汽車、通用機械以及模具等的設(shè)計、分析及制造工程。該軟件可在HP、Sun、SGI等工作站上運行,自稱安裝總數(shù)近3萬臺。UG采用基于特征的實體造型,具有尺寸驅(qū)動編輯功能和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)了CAD、CAE、CAM之間無數(shù)據(jù)交換的自由切換,它具有很強的數(shù)控加工能力,可以進行2～2.5軸、3～5軸聯(lián)動的復(fù)雜曲面加工和鏜銑。UG還提供了二次開發(fā)工具GRIP、UFUNG、ITK,允許用戶擴展UG的功能。UG自90年初進入中國市場,至今已裝機2000臺套左右。
(5) SolidWorks: 基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng),是由美國SolidWorks公司于1995年11月研制開發(fā)的,其價格僅為工作站CAD系統(tǒng)的四分之一。該軟件采用自頂向下的設(shè)計方法,可動態(tài)模擬裝配過程,它采用基于特征的實體建模,自稱100%的參數(shù)化設(shè)計和100%的可修改性,同時具有中英文兩種界面可供選擇,其先進的特征樹結(jié)構(gòu)使操作更加簡便和直觀。該軟件于1996年8月由生信國際有限公司正式引入中國,由于其基于Windows平臺,而且價格合理,在我國具有廣闊的市場前景。
2. 國內(nèi)開發(fā)的主要軟件
(1) PICAD: PICAD系統(tǒng)及系列軟件是中科院凱思軟件集團及北京凱思博宏應(yīng)用工程公司開發(fā)的具有自主版權(quán)的CAD軟件。該軟件具有智能化、參數(shù)化和較強的開放性,對特征點和特征坐標(biāo)可自動捕捉及動態(tài)導(dǎo)航; 系統(tǒng)提供局部圖形參數(shù)化、參數(shù)化圖素拼裝及可擴充的參數(shù)圖符庫; 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。PICAD是國內(nèi)商品化最早、市場占有率最大的CAD支撐平臺及交互式工程繪圖系統(tǒng)。
(2)高華CAD: 由清華大學(xué)和廣東科龍(容聲)集團聯(lián)合創(chuàng)建的高技術(shù)企業(yè),其總部位于清華大學(xué)。高華CAD系列產(chǎn)品包括計算機輔助繪圖支撐系統(tǒng)GHDrafting、機械設(shè)計及繪圖系統(tǒng)GHMDS、工藝設(shè)計系統(tǒng)GHCAPP、三維幾何造型系統(tǒng)GHGEMS、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)GHPDMS及自動數(shù)控編程系統(tǒng)GHCAM。如今,高華CAD軟件已為300多家大中型企業(yè)及科研院所采用,其裝機量據(jù)稱已經(jīng)超過1萬套。
(3)清華XTMCAD:是清華大學(xué)機械CAD中心和北京清華艾克斯特CIMS技術(shù)公司共同開發(fā)的基于Win95和AutoCADR12及R13二次開發(fā)的CAD軟件。它具有動態(tài)導(dǎo)航、參數(shù)化設(shè)計及圖庫建立與管理功能,還具有常用零件優(yōu)化設(shè)計、工藝模塊及工程圖紙管理等模塊。作為Autodesk注冊認可的軟件增值開發(fā)商,可直接得到Autodesk公司的技術(shù)支持,其優(yōu)勢體現(xiàn)在對CIMS工程支持數(shù)據(jù)的交換與共享上。
(4) CAXA(Computer Aided X Advanced,X意味著擴充): 是北京華正模具研究所(北京航空航天大學(xué)721研究所)面向我國工業(yè)界推出的包括數(shù)控加工、工程繪圖、注塑模具設(shè)計、注塑工藝分析及數(shù)控機床通信等一系列CAD/CAM/CAE軟件的品牌名稱。它包括CAXA-EB、IPD、IMD、WEDM、MILL、ME六個系列,其中CAXA-EB(Electronic Board電子圖板)已經(jīng)通過我國機械CAD軟件標(biāo)準(zhǔn)化審查。