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国产机械CAD设计未来

信息来源:chuandong.biz  时间:2007-10-29  浏览次数:184

  计算机辅助设计制造(CAD/CAM)系统是利用计算机进行数字和图形信息处理,以实现产品设计、造型和数控加工的自动编程软件,具有知识密集、综合性强、初始投入大的特点。它的普及应用将使产品设计制造和生产的传统模式发生深刻的变化,从而带动制造业技术的快速发展,是当前国际科技领域的前沿课题。在我国,CAD/CAM研究普遍存在着科研水平较高,商品化程度低的特点,很多科研成果不能及时转换为生产力,这样,长期以来进口软件便成为唯一的选择。许多企业上了CAD/CAM项目,有的投资额高达数百万元,购置了当时较为先进的工作站、小型机系统,但现在绝大多数都已束之高阁,造成了大量人力、物力的浪费。究其原因:一是国外CAD/CAM软件和工作站等硬件产品价格昂贵,动辄几万、几十万美金,给企业造成沉重的经济负担;二是软硬件操作复杂,不但要求使用者具有较高的数控加工经验,而且要求具有较高的计算机水平和英语基础,这样的人才十分难得且培训周期长。三是国外CAD/CAM软件企业主要通过国内代理销售,由于客观原因,大多技术支持能力较弱,响应缓慢。这些因素使得CAD/CAM技术成为国内制造企业的一块心病。    近年来,情况有了转机。随着改革开放的深入,沿海和内地的一些地区经济活动日益活跃,特别是广东沿海和江南地区产生了一大批中、小型制造企业。由于面对激烈的市场竞争,产品生命周期不断缩短,多品种、小批量生产比例增加,如何缩短产品的设计、制造周期成为这些企业生存的关键。这一批中小型制造企业迫切要求配备功能完备、价格廉宜、学习简便和技术支持良好的CAD/CAM软件,形成了强大的市场需求。更重要的是随着PC微机功能的不断增强,在很多领域已可替代工作站,使硬件投资大大降低。在这一时期,国产CAD/CAM技术也得到了长足的发展,大批优秀国产CAD/CAM软件推向市场,它们不仅在技术上已经接近或达到世界先进水平,而且在价格、使用习惯和技术支持上更有进口软件难以比拟的优势。原国家科委提出“甩图板”号召以来,设计人员使用自主版权的国产CAD/CAM软件已成为大势所趋。看来,继国产绘图软件全面占领市场之后,高品质、低价位、自主版权的CAD/CAM软件即将大行其道。
  应用篇   CAD/CAM软件在我国机械行业设计中已比较广泛,但在实际工作中还存在一些问题,现一一分析说明。1.标准化工作。标准化是企业技术工作的一个很重要部分。当应用CAD/CAM技术时,企业技术部门首先应根据CAD/CAM的特点,对企业已有的标准进行修订或订立新的标准。例如,计算机绘图时图线的宽度,标注字体的字型及大小,图纸标题栏与明细表格式,图纸编号及图形文件命名规划,图档的管理与保存(纸介质、磁盘、光盘)等等。只有统一了标准做法,才会使企业的技术文件符合有关的标准化要求,相互一致。2.网络化 。网络是当前的一个趋势,CAD/CAM应用采用网络可以实现信息共享,给设计工作带来极大的方便。由于CAD/CAM应用的实时数据交换量极大,采用主机分时系统会降低设计效率,最佳方案是各节点独立完成设计工作,网络的作用是各节点有关资源的相互调用。同时,由于知识产权保护的需要,CAD/CAM软件一般都有自己的加密措施(如加密锁或钥匙盘),以维护软件开发商的合法权益。因而在计算机网络的实施方案上出现两种情况,一种是仅在服务器上安装一个加密锁,二是在各节点机分别安装加密锁。显然前者便于资产管理,后者可脱离网络单机运行,各有优点。3.使用人员与维护人员对软件功能认识的差异。 通常,CAD/CAM软件的使用人员是专业技术人员,他们关心的是所选择的CAD/CAM软件能否满足他们工作的需要,是否好用。而不大关心软件是怎样开发出来的,功能是否覆盖了CAD/CAM的所有领域,是否反映了CAD/CAM技术研究的最新成果。而系统维护人员大多是计算机专业人员,他们考察软件的出发点不同,如:是否具有二次开发语言接口,运行平台怎样等等。有些提出的问题与企业的技术工作相脱节。因此,CAD/CAM系统的选型应以CAD/CAM系统的使用人员为主。4.软件的技术先进性与实用性 。很多企业在选择软件时,都希望选取技术最先进、功能最齐全的CAD/CAM软件。实际上,作为产品的CAD/CAM软件,都有其独特的一些功能。对于企业来说,其人员配备、使用目的、管理流程等方面的差异,都对CAD/CAM的选型产生重大影响。所以,并不是最新的技术就能产生最好的应用,在选型时应根据企业本身的特点选择最实用的软件。5、持续性与发展性。企业一旦选定某种CAD/CAM软件,经过几年甚至更长时间的技术积累,其很多技术资料(如图纸、工艺卡片等)是以基于该软件的电子文档方式存储的。而且在应用软件的过程中,随着应用水平的提高,必然会对软件有越来越高的要求,如果企业另外选择其它的CAD/CAM软件来替代现有的软件,将要下很大的决心并会给工作带来不可避免的损失。因此,在选择软件时,对其提供商或开发商的考察就非常重要。对于开发商,应能不断提高其产品的性能以满足企业生产中出现的各种需求;对于软件提供商,还要能够不断提供后续服务。近几年,软件开发商由于自身的原因倒闭或撤出中国市场的事例已有几起,给用户造成的损失想必只有应用单位才有最深刻的体会。因此,企业在选择关键软件时应将开发商的持续发展能力作为一条考核标准。这种持续发展的实力包括软件研发及对本地市场的长期投入等方面。
  选购篇   中、小企业为了适应激烈的市场竞争,应用CAD/CAM技术来缩短产品的设计、制造周期成为其必然出路。应用现代的计算机网络,充分利用CAD/CAM/DNC等计算机单元,设计、制造、管理协同工作,可以最大限度的提高工作效率,降低成本,这就是集成化制造系统(CIMS)的概念。但是传统CIMS系统,由于人力、财力的限制,实现起来非常困难。下面介绍一个经济实用的CAD/CAM/DNC一体化系统实例。网络配置:一般中、小企业网络用户都不多且较集中,属于局域网。在众多的局域网技术中,建议选择10M带宽星型以太网结构。这种结构技术成熟、便于维护、价格低廉,是适合于5-20人CAD/CAM设计室的很好选择。实现这种网络,需配备网络集线器、双绞线和RJ-45插头若干,总价在2-3千元。网上硬件:主要是计算机。传统的方式是使用工作站,但由于价格昂贵和使用复杂,近年来较少使用。随着PC性能的不断提高,其现已成为主流的CAD/CAM应用平台。CAD/CAM的运用对计算机主频、内存和硬盘要求较高,通常CAD要求586/166,32MB内存,CAM要求586/233,64MB或更大内存,AGP显卡。在某些情况下,配置大屏幕的显示器是十分有利的。其它设备可根据需要选择配置:如需经常输出大图可配A0喷墨绘图仪,否则配激光、喷墨打印机即可。如需考虑图纸和文件存档,还可配置光盘机等存档设备。目前市场上配置为586/166、32MB内存、2.5GB硬盘、15"显示器的兼容机在6000元左右。系统软件:“硬件搭台,软件唱戏”,软件选配的好坏直接影响到整个系统的成败。网络操作系统宜选用Windows NT,一是操作简便,更重要的是可以节省一台专用服务器。使用国产软件首先可以获得良好的技术支持服务,厂商还可提供一揽子解决方案;其次,全中文、符合中国人习惯的使用界面可大大减少操作人员的培训时间。即使人才流失,也不至于使设备成为摆设。另外,经过30多年的引进、消化、吸收,国产CAD软件已全面开花,CAM软件也已达到国际水平。最后,当然还要谈谈价格问题。目前,国外的CAD软件动辄就要上万元人民币,而国产CAD软件只要几千元,有的仅售几百元,不但企业可以轻松接受,就是个人购买也不算贵。此外,值得一提的是,CAD/CAM软件不同于游戏软件,一定不能贪图便宜购买盗版。否则轻则影响效率、重则机毁业务亡。 产品篇   ◆东大阿尔派   UMCAD软件由沈阳东大阿尔派软件股份有限公司根据我国机械行业特点和最新国家标准推出的CAD软件系统。它是在AutoCAD绘图软件平台基础上,采用ADS接口语言开发的集设计计算和绘图于一体,实用化程度较高的通用机械计算机辅助设计软件系统。UMCAD软件是一个以甩掉绘图板和甩掉设计手册为目标的软件产品。UMCAD系统采用了全汉化界面、多级弹出式菜单、图标菜单及对话框等接口形式,提示醒目,操作简单,容错能力强,特别适合于工厂和研究部门从事机械设计的人员使用。UMCAD系统的主要特点如下:UMCAD系统提供了一个包含有六万多种规格的机械零件图库,是目前国内公认的同类软件中零件种类最多、规格最全的参数化零件图库。同时还提供了一个品种齐全的简图符号库,可方便的实现机械传动原理图、液压传动原理图和电气原理图的绘制。除此之外,UMCAD还提供了一个常用机械零件典型结构要素库。与其它诸如绘图、编辑、标注、文字处理等功能配套使用,可大大加快绘图速度。UMCAD将设计与绘图一体化,它提供了20余种常用机械零件的设计计算功能,并将零件强度计算和辅助绘图集成在统一的环境中,从而真正实现了设计与绘图的一体化,明显提高了产品的设计效率。UMCAD提供了建立用户自定义文字信息库和零件图库的功能,允许用户在其基础上作进一步的二次开发工作。◆开目   开目CAD98是开目系列产品家族的新成员,它采用面向对象的编程技术,基于Windows95,使用全32位的Visual-C++语言重写了全部程序,使开目CAD98一经推出,就成了抢手的热门软件。开目CAD98具有以下新特色:结合开目CAD的对齐功能、上线功能以及动态导航功能的优点, CAD98增加了智能对齐功能,鼠标移动时可以自动对齐各个视图的端点、中点、切点、交点、圆心等特殊点。它采用MOTIF图形菜单形式,十分简洁,可实现多窗口操作。在一个屏幕上可同时浏览多张图纸,或者既看一张图纸的总体,又看某一个局部,还可以同时看一张复杂图纸的多个视图,用户能够方便地绘制复杂图纸和进行审图。开目CAD98各个模块被完全集成在一个集成环境之中,只要安装了标准的Windows驱动程序,就可以使用各种图形分辨率和图形输出设备。开放性良好也是开目CAD98的一大特色。用户可以与Word、Excel、Pbrush等其它Windows 95软件方便地交换图形信息。◆华正   华正CAXA电子图板98是一套适用于通用绘图和设计的计算机辅助设计软件,适合于机械设计、电气设计、建筑设计、平面包装设计等所有需要二维绘图的场合,是一种高效、方便、智能化的设计和绘图工具软件。CAXA电子图板98采用图标和全汉字菜单相结合的Windows界面和系统状态,提示及帮助也全为中文,电子图板98采用菜单与键盘输入相结合的输入方式。功能紧凑、交互简洁。熟练者可使用热键,初学者也不必强记命令。电子图板98提供动态导航和三视图导航功能,模拟传统“丁字尺”的作用,您可保持原有设计习惯,按“长对正”、“宽相等”、“高平齐”的几何关系相关定位。电子图板98提供灵活自如的多步撤消/重做功能,您可任意试验和恢复,从而将操作失误的风险降到最低。CAXA电子图板98采用最新国标设计并通过国家标准化审查。使用CAXA电子图板98绘制的图形亦完全符合国标,保证了设计过程的标准化。CAXA电子图板98提供了与其它CAD系统的通用数据接口:DEX、DWG和HPGL接口,方便同其它CAD软件协同工作。◆高华   高华计算机辅助设计机械设计系统GHMDS 3.0是由清华大学国家CAD支撑软件工程中心和高华计算机有限公司联合开发的面向机械设计与绘图的集成系统。可用于各行业的工程设计,特别是通用机械设计,由于其良好的全中文界面和强大的设计、绘图功能,使广大工程设计人员只需一周就可以甩掉图板。最近,高华又推出基于网络工作模式下的CAD系统,设计人员在设计完成后,可直接将设计结果导入到服务器上,并自动建立起产品结构关系,关心产品设计的部门可在网上方便的查询,处理产品数据,实现设计和产品数据管理的真正集成。其辅助绘图系统提供了方便的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、焊缝标注等。同时它还提供了符合国家标准图纸初始化功能,能方便地构造螺纹孔、台阶孔等。它的参数化绘图模块可以实现二维参数化设计。GHMDS 3.0在GHMDS 2.0的基础上,增加了图像编辑功能,使其不仅可以进行新图设计,还可以对旧图纸进行编辑功能。◆大恒   大恒通用机械CAD(HMCAD)系统,运行于Windows 95/NT操作系统,基于AutoCAD R13/R14平台,采用面向对象的objectArx编程技术,具有强大的参数化(草图)绘图功能,它能够给您带来常规绘图系统无法实现的设计空间。该系统可以帮助您进行草图设计,在作图过程中,动态导航器会预测您每一步的作图意图,并把预测结果以不同形式的光标显示在计算机屏幕上,引导用户绘制准确的几何图形。由于系统能非常简便地创建图形中各种关系和约束,因此在设计过程中可以随意勾画设计草图,而不必费心控制图形的精确尺寸。随后,利用系统的尺寸驱动功能,修改草图上的尺寸获得所需的精确设计。方便易用的标注功能是设计人员提高设计效率的强有力工具。一个智能化尺寸标注命令就能完成多种不同类型的标注,标注形式灵活多样。在标注过程中HMCAD软件能处理各种情况,并自动完成公差查询,无需用户干预。采用面向对象技术开发的各种工程符号标注和以往采用图块开发的标注有非常大的区别。◆利玛   利玛CADTools-PE CAD系统是面向机械产品设计的CAD应用软件产品。包括设计信息管理(PIM)、工程图纸建模(PDS)和模型驱动的装配图绘制的机械工程CAD系统——利玛CADTools-PE。利玛CADTools-PE由机械产品CAD、机械CAD工具、常用机械零件参数化设计三部分组成。机械产品CAD包括设计信息管理系统(PIM)、工程图纸建模(PDS)、模型驱动的装配图绘制。覆盖从草图概念化设计到装配图自动生成的全部设计过程,并提供一个基于数据库与设计过程溶为一体的设计信息管理系统,这样就构成了一个完整的机械产品工程CAD系统。机械CAD工具是为机械设计师提供的更快、更简捷绘制工程图纸的方法。它不但可使设计师甩掉图板,同时还甩掉了《机械工程设计手册》,解决了烦琐的工作,并使需要多次才能完成的操作,一次完成,大大缩短了工程师绘图、改图的时间。提供辅助编辑、辅助绘图、国标图库、矢量汉字标等功能。常用机构零件参数化设计提供独具特色的常用件设计模块,包括了带轮、链轮、锥齿轮等六种常用件参数化设计及参数化绘图。自动绘制设计好的工程图纸,并可按用户的需要进行尺寸驱动来实现参数化绘图。
  用户篇   从没有听说过CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM等一大堆缩略词,到购买CAD系统,然后把它作为生产工具来提高生产效率,是许多机械工业企业走过的共同之路。那么,对于那些“临渊羡鱼”的用户,如何才可帮他们尽快实现“结网捕鱼”之梦,也许专家和老用户的声音会对他们有些帮助。机械科技信息研究院CAD信息中心高级顾问杨家桂先生为潜在用户提出一些建议:CAD系统选型要从基础作起,一步一步来,切忌盖空中楼阁。他认为,一般广义上的企业CAD应用为三个步骤:一、二维图形设计绘制,一般为实现“甩图板”的初级目标;二、三维图形设计绘制,是更进一步的应用,但还未超越基本目标;三、CAE应用,通过计算机辅助分析,可使设计者不仅知道怎样设计产品,而且明白为什么这样设计,从而可进一步完善产品细节;四、PDM应用,对产品数据进行管理,CAD应用经验积累到一定的基础,使之发生质变,真正实现设计制造的系统化。针对目前CAD市场比较混乱的情况,杨先生正准备给选型的CAD用户提出几点建议:首先分析自己需要什么,然后再去买什么,千万不要去做什么“一步到位”的事,事实证明,企业要真正用好CAD,需要一个长期的过程,非一日一时之功可实现;另外,还得多做调研,向有CAD使用经验的同类企业多做咨询;最重要的一点,提供软件的厂商要有良好的发展前景和企业信誉,能提供周到的售后服务和升级、排除障碍等技术支持。目前,可用于CAD应用的硬件系统有两大类:PC和工作站。近来,在传统的工作站和PC之间又冒出一支新军:PC工作站。一方面证明,Intel/Windows系统的性能已经接近或达到传统Unix系统的指标,另一方面也意味着:用户可以用较低的成本实现CAD应用。据专家建议,国内中小企业可用四、五十万元人民币基本实现“CAD化”,整个系统即采用PC或PC工作站,但PC系统目前在做高精度大型复杂计算时尚不尽人意,专家同时建议,大型企业用户最好还是选用稳定性和速度都较为出色的的中高档Unix工作站。在CAD厂商们描绘的蓝图里,CAD带给用户的是一幅完美的前景,实际情况却不尽然。一些与厂商联系密切可经常得到技术支持的用户,他们通过CAD应用,有些甚至可以达到降低80%生产成本的效益,如使用大恒CAD软件的宝钢集团北京冶金设备制造厂。据该厂的郁金星先生说,CAD的应用不仅降低了设计成本,而且大大提高了生产效率,以往需要一星期的繁琐冗长的制图过程,如今可在两个小时内就能解决问题。而使用同样软件的兵总内蒙古第一机械厂却没有取得太多的效益。据该厂的李海瑾先生介绍说,尽管制图过程大大减少,但制图成本却比以前提高了,主要原因是出图率太低,主要是由于软件系统的稳定性较低造成经常死机。原来,他们自从1997年买了软件以后,从未升过级,而北京冶金设备制造厂自1997年3月开始使用CAD以来,已有过不下10次的软件升级。从这一点来看,软件的售后服务尤为重要,甚至有人说:软件本身无价,而软件服务才是其价值所在。也许还有其它用户遇到过上述问题,但愿准备购买CAD系统的用户不再出现同样的问题。本刊记者在此次专题采访中接触了一些用户,他们在实际操作中有很多经验,现在把它介绍给更多的用户。南阳光辉机械厂王先生说:随着计算机软件、硬件技术的飞速发展,国产计算机辅助设计及绘图软件已在各制造厂广泛使用。我厂运用计算机辅助设计已有一年有余,绘图效率和质量都已有显著提高。我厂是机械工业部专业化生产制粉机械的骨干企业,结合工厂实际情况及将来的发展,我厂采用微机作为系统的硬件平台,并采用了二维CAD绘图软件,我们的要求是:实用、经济、有发展前途。从我厂的实际情况看,要求选择一种学习难度较小,绘图速度较快的CAD系统。经过比较,我们认为华中理工大学开目软件中心的开目CAD软件能够满足要求,因为开目CAD采用了画法几何原理,在绘图方式上与手工绘图类似,使用者键入量小,不用记忆命令,能够将明细表数据提取到数据库中,绘图模块免费升级,符合我们的要求。由于开目CAD软件的绘图方式符合工程技术人员的绘图习惯,不要求用户懂计算机,系统操作宜人化,算法先进,经济实用,熟悉机械制图的同志只需经过简单的讲解,一周内大多可以独立上机,在画图过程中,一边工作,一边学习,上手的速度相当快。目前我厂已完全利用开目CAD完成了打麦机的产品设计。通过这段时间实践,大家基本上消除了对计算机的恐怕感,95%的科技人员较好地掌握了开目CAD系统,现在已拥有较强的设计能力,完成了部分二次开发。在运用开目CAD时,从装配图拆画零件图,或由零售图改装成装配图、总装图,都是在计算机屏幕上完成的,不需重复绘图,利用计算机软件的搬迁、复制命令,即极易发现问题也可方便地完成更正,确认检查无误时,即可拆下零部件图,直接用绘图仪输出图形。通过实用开目CAD,提高了产品的设计质量,给我厂企业注入了活力,大大加快了新产品开发速度,提高了设计的质量和标准化。下一步,我厂将进一步扩大微机CAD网络,使所有设计人员使用CAD网络系统,共享各种资源。并采用开目MIS系统,综合提高产品设计、制造、管理水平。

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