计算机辅助设计与制造(数据库)

时间：2022-12-29 08:30:01 | 来源：信息时代

时间：2022-12-29 08:30:01 来源：信息时代

    计算机辅助设计与制造 : 计算机辅助设计(CAD)是用计算机作为工具改变设计的过程达到高效、准确、快捷的设计效果。计算机辅助制造(CAM)是用计算机技术在计算机设计的基础上进行数字化制造。一般CAD技术可以单独使用,而CAM必须有CAD的基础。脱离CAD就不可能有完整的CAM。实际应用中CAD/CAM也称为集成技术或一体化技术。CAD是一个包括范围很广的概念,概括来说,CAD的设计对象有两大类: 一类是机械、电气、电子、轻工和纺织产品;另一类是工程设计产品,即工程建筑,简称AEC(architecture、engineering和construction)。如今,CAD技术的应用范围已经延伸到艺术、电影、动画、广告和娱乐等领域,产生了巨大的经济及社会效益,有着广泛的应用前景。
CAD在机械制造行业的应用最早、最广泛。采用CAD技术进行产品设计可以使设计人员甩掉图板,更新传统的设计思想,实现设计自动化,降低产品的成本,提高企业及其产品在市场上的竞争能力; 可以使企业由原来的串行式作业转变为并行作业,建立一种全新的设计和生产技术管理体制,缩短产品的开发周期,提高劳动生产率。如今世界航空、航天及汽车等制造业已广泛采用CAD/CAM技术进行产品设计,并投入大量的人力、物力及资金进行CAD/CAM软件的开发。
计算机辅助建筑设计(computer aided architecture design,CAAD)是CAD在建筑方面的应用。随着CAAD软件从最初的二维通用绘图软件发展到如今的三维建筑模型软件,CAAD技术已开始被广为采用,可以提高设计质量,缩短工程周期,并节约2%～5%的建设投资。
当前,CAD技术已进入电影、动画、广告和娱乐等领域。电影拍摄中利用CAD技术已有十余年的历史,利用CAD技术构造布景,利用虚拟现实的技术设计人工不能做到的布景。从而节省大量的人力、物力,降低电影的拍摄成本。
近十年来,在CAD应用工程的推动下,我国计算机辅助设计技术应用越来越普遍,越来越多的设计单位和企业采用这一技术来提高设计效率、产品质量和改善劳动条件。
CAD/CAM技术产生于20世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中,随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅速成长起来。1989年美国国家工程科学院将CAD/CAM技术评为当代(1964～1989年)10项最杰出的工程技术成就之一。
我国自20世纪60年代开始研究开发CAD产品以来,经过“六五”至“十一五”的成果积累,CAD产业在建筑、石化、轻工、造船、机械、电子等行业,以及二维参数化绘图、有限元分析、曲面造型和数控加工编程等方面都已经初具规模,成绩显著。其中建筑CAD软件已经在国内占据统治地位,比较有名的有: 中国建筑科学研究院的ABD建筑、结构、设备系列软件及BICAD民用建筑结构集成化CAD系统,还有它的PKPM系列建筑工程软件以及北京华夏正邦科技有限公司的德赛建筑装修软件系列。我国目前推出的自主版权CAD软件基本上符合我国设计人员的设计习惯,虽然与国外同类CAD软件相比,在资金投入、商品化包装以及企业的集团化规模化方面存在一定的差距,但仍有着广阔的市场前景和发展潜力。目前国内主要的CAD/CAM产品:
1.引进的重要国外软件
(1) AutoCAD、MDT及Inventor: AutoCAD系统是美国Autodesk公司为微机开发的一个交互式绘图软件,它基本上是一个二维工程绘图软件,具有较强的绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及方便用户的二次开发功能,也具有部分三维作图造型功能。它是目前世界上应用最广的CAD软件,占整个世界个人微机CAD/CAE/CAM软件市场的37%左右,如今AutoCAD已经推出了2006版本,有中文化的最新版本。
MDT(mechanical desktop)是Autodesk公司在机械行业推出的基于参数化特征实体造型和曲面造型的微机CAD/CAM软件。
Inventor是Autodesk公司解决三维机械设计的产品,在全世界三维设计软件中处于领先地位。Autodesk Inventor软件简便易用,为客户从二维转换到三维设计提供最简单的路径。凭借其业界领先的DWG兼容性和大型装配性能,设计者可以减少设计时间。
(2) Pro/Engineer:是美国参数技术公司(parametric technology corporation,PTC)的产品,1988年推出后,就以其先进的参数化设计、基于特征设计的实体造型而深受用户的欢迎,随后各大CAD/CAM公司也纷纷推出了基于约束的参数化造型模块。此外,Pro/Engineer就建立在工作站上,使系统独立于硬件,便于移植;该系统用户界面简洁,概念清晰,符合工程人员的设计思想与习惯。Pro/Engineer整个系统建立在统一的数据库上,具有完整而统一的模型,能将整个设计至生产过程集成在一起,它一共有20多个模块供用户选择。基于以上原因,Pro/Engineer已成为三维机械设计领域里最富有魅力的系统,其销售额和用户群仍以很快的速度向前发展。
(3) CATIA: 是法国达索(Dassault)飞机公司Dassault Systems工程部开发的产品。该系统是在CADAM系统(由美国洛克希德公司开发,后并入美国IBM公司)基础上扩充开发,在CAD方面购买原CADAM系统的源程序,在加工方面则购买了有名的APT系统的源程序,并经过几年的努力,形成了商品化的系统。CATIA系统如今已经发展为集成化的CAD/CAE/CAM系统,它具有统一的用户界面、数据管理以及兼容的数据库和应用程序接口,并拥有20多个独立计价的模块。该系统的工作环境是IBM主机以及RISC/6000工作站。如今CATIA系统在全世界30多个国家拥有近2 000家用户,美国波音飞机公司的波音777飞机便是其杰作之一。
(4) Unigraphics(UG): 起源于美国麦道(MD)公司的产品,1991年11月并入美国通用汽车公司EDS分部。如今EDS是全世界最大的信息技术(IT)服务公司,UG由其独立子公司Unigraphics Solutions开发。UG是一个集CAD、CAE和CAM于一体的机械工程辅助系统,适用于航空航天器、汽车、通用机械以及模具等的设计、分析及制造工程。该软件可在HP、Sun、SGI等工作站上运行,自称安装总数近3万台。UG采用基于特征的实体造型,具有尺寸驱动编辑功能和统一的数据库,实现了CAD、CAE、CAM之间无数据交换的自由切换,它具有很强的数控加工能力,可以进行2～2.5轴、3～5轴联动的复杂曲面加工和镗铣。UG还提供了二次开发工具GRIP、UFUNG、ITK,允许用户扩展UG的功能。UG自90年初进入中国市场,至今已装机2000台套左右。
(5) SolidWorks: 基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统,是由美国SolidWorks公司于1995年11月研制开发的,其价格仅为工作站CAD系统的四分之一。该软件采用自顶向下的设计方法,可动态模拟装配过程,它采用基于特征的实体建模,自称100%的参数化设计和100%的可修改性,同时具有中英文两种界面可供选择,其先进的特征树结构使操作更加简便和直观。该软件于1996年8月由生信国际有限公司正式引入中国,由于其基于Windows平台,而且价格合理,在我国具有广阔的市场前景。
2. 国内开发的主要软件
(1) PICAD: PICAD系统及系列软件是中科院凯思软件集团及北京凯思博宏应用工程公司开发的具有自主版权的CAD软件。该软件具有智能化、参数化和较强的开放性,对特征点和特征坐标可自动捕捉及动态导航; 系统提供局部图形参数化、参数化图素拼装及可扩充的参数图符库; 提供交互环境下的开放的二次开发工具,用户可以任意增加功能或开发专业应用软件。PICAD是国内商品化最早、市场占有率最大的CAD支撑平台及交互式工程绘图系统。
(2)高华CAD: 由清华大学和广东科龙(容声)集团联合创建的高技术企业,其总部位于清华大学。高华CAD系列产品包括计算机辅助绘图支撑系统GHDrafting、机械设计及绘图系统GHMDS、工艺设计系统GHCAPP、三维几何造型系统GHGEMS、产品数据管理系统GHPDMS及自动数控编程系统GHCAM。如今,高华CAD软件已为300多家大中型企业及科研院所采用,其装机量据称已经超过1万套。
(3)清华XTMCAD:是清华大学机械CAD中心和北京清华艾克斯特CIMS技术公司共同开发的基于Win95和AutoCADR12及R13二次开发的CAD软件。它具有动态导航、参数化设计及图库建立与管理功能,还具有常用零件优化设计、工艺模块及工程图纸管理等模块。作为Autodesk注册认可的软件增值开发商,可直接得到Autodesk公司的技术支持,其优势体现在对CIMS工程支持数据的交换与共享上。
(4) CAXA(Computer Aided X Advanced,X意味着扩充): 是北京华正模具研究所(北京航空航天大学721研究所)面向我国工业界推出的包括数控加工、工程绘图、注塑模具设计、注塑工艺分析及数控机床通信等一系列CAD/CAM/CAE软件的品牌名称。它包括CAXA-EB、IPD、IMD、WEDM、MILL、ME六个系列,其中CAXA-EB(Electronic Board电子图板)已经通过我国机械CAD软件标准化审查。