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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 NT/95/98平台,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?quot;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,CAD/CAM技术的日趋成熟,微机平台三维CAD软件呈迅猛发展之势。广州红地公司不失时机推出我国自主版权微机平台商品化三维CAD软件-"金银花"MDA系统，特别是MDA2000版符合当今微机平台CAD软件的发展趋势，必然在我国企业技术改造、产品创新设计中发挥重要作用。