工程机械行业CAD软件选型分析

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    CAD技术是产品创新设计的重要工具和核心技术，也是企业信息化工程的切入点。本文介绍各种CAD软件特点和技术现状，并对工程机械行业CAD软件的选型进行分析。
    产品对CAD软件功能的需求
    不同企业因产品结构，生产方式和组织管理形式不同，对CAD软件的功能有不同需求。从大多数企业和CAD应用情况来看，对CAD软件的功能大致有如上需求：
    （1）计算机二维绘图功能。“甩掉图板”把科技人员从繁琐的手工绘图中解放出来，是CAD应用工程的主要目标，也是CAD技术的最基本功能。
    （2）计算机辅助工艺设计（CAPP）功能，生产工艺是企业从设计到加工的桥梁，CAPP软件应具有工艺设计，工艺设计任务管理，材料定额管量等功能，实现工艺过程标准化，保证获得高质量的工艺规程，提高企业工艺编制的效率和标准化。
    （3）三维设计，装配设计，曲面设计，钣金设计，有限元设计，机构运动仿真，注塑分析，数控加工等三维CAD/CAM功能，可以解决企业的三维设计，虚拟设计与装配，机构运动分析，应力应变分析，钣金件的展开和排样等困难，使企业走向真正的CAD设计。
    （4）产品数据管理PDM。复杂产品的设计和开发，不仅要考虑产品设计开发结果，而且必须考虑产品设计开发过程的管量与控制，管量产品生命周期的所有数据（包括图纸技术文档）以及产品开发的工艺过程，使CAD、CAPP、CAM等系统实现的数据共享，使产品设计工作规范化保持一致性，保证图纸，工艺卡，加工代码，技术资料等的安全性。
    （5）企业的应用软件。企业在引进二维/三维CAD/CAPP/CAE/CAM/PDM的基础上，针对本企业的技术特征所进行的二次开发，如汉化，厂标，行业标库建设，图库的扩充等等。根据本企业产品的特点，建立分析，仿真优化，成本分析等专用或专业CAD系统，并和引进和CAD系统集成，形成本企业的CAD系统。使设计初期，就呆以了解产品的结构特点和性能，并利用理论设计，经验设计和专家系统等人工智能技术，将设计缺陷消除在初始阶段，使CAD设计源于传统设计又高于传统设计，并最终走向智能设计。
    市场上流行的CAD系统技术特点
    CAD软件大致可分为高端UNIX工作站CAD系统，中端Windows微机CAD系统和低端二维微机CAD系统等三类。
    1、高端UINX工作站CAD系统
    这类系统的特点是，UNIX操作系统为支撑平台，从50年代发展至今，产生了许多著名的软件，也使许多曾经显赫一时的软件在况争中落伍，有的被兼并改组，如Appilcon,CADAM,intergraph等。目前，这类系统中比较流行的有：
    （1）PTC公司的Pro/Engineer软件 采用参数建军模技术，以单一数据库和参数化，基于特征，全相关联为特征。最新推出的Pro/Engineer2000i采用目标驱动设计工具，行为建模和范例套用技术，提高设计性能。
    （2）SDRC公司的I-DEAS软件。I-DESMaster Series 软件的建模方法基于特片的实体建模技术，以实体造型和并行相关性为特征。
    （3）EDS公司的UGH软件。建模方法为混合建模。汽车行业建模造型。设计分析，加工制造等方面有一定的特色。UGH软件的哟项是，应用集成，CAM和曲面。
    （4）CV公司的CADDS5软件。采用混合建模，提供参数造型，全套工程分析，曲面，并行装配等强大的功能，统一数据库，图形界面，其强项为：企业产品数据管理和并行装配模形应用。
    （5）以色列Cimatron公司的CIMATRON软件。可提供优良的三维造型，工程绘图，数控加工，以及集成化的PDM，其强项是CAM。
    （6）Matra Datavision公司的Euclid3软件。采用混合建模方法，曲成设计造型和数控加工编程等功能强大。其强项为详细设计和CAM。
    （7）IBM/Dassualt公司的CATIA软件，采用混合建模方法 ，其强项为应用集成和CAM。 
    （8）日立造船情报系统株式会实社的GRADE/CUBE-NC软件。有突出的特点是面向制造，具有丰富的实用化曲面造型和加工编程。
    2 、中端微机的CAD系统
    随着计算机技术的发展，尤其是微机的性能和Windows技术的发展，已使微机具备了中低档UNIX工作站的竞争的实力，也使基于Windows技术的微机CAD系统迅速发展。目前，国际上最流行的有Solidworks公司的Solidworks软件，UG公司的SolidEdge软件和Autodesk公司的MDT软件等，国内也推出清华CAD工程中心的GEMS，浙大大天公司的GSMASD，北京巨龙腾公司的龙腾CAD，北京爱宜特公司的Micro Solid、江苏杰必克超人CAD/CAM以及华正公司的CAXA-ME。
    （1）Solidworks 98软件。包含状配设计建模，零件设计建模，工程图与钣金等模块，还与高级图像渲染软件Photoworks,高级有限元分析软件Cosmos、机构运动学分析软件Motionworks,产品数据管理（PDM）软件SmarTeam，以及数控加工等著名和分析软件无缝集成。Solidworks和FeatureWorks技术，解决了不同CAD系统间在转化模型时无法识别特征的给题。Solidworks还首假创和自上而下的全相关设计，并凭借高效运行的装配设计使之成为实作技术。
    （2）Solid Edge6.0软件。采用Parasolid造型内核和STREAM技术，基于Windows操作系统，以及完全与Microsoft产品相兼容的叁数化三维实体造型系统，提供了实体造型，钣金，制图，装配，塑料模具和铸造设计，产品渲染和文档管量等功能，并能和COSMOS、IPA、Smar Edge无缝集成。
    （3）Meshanical Desktop(MDT)3.0软件。采用ACIS4.2几何造型核 心系统，提筮基于特征为参数化实体造型，曲面造型，装配，相关联的绘图和草图功能，并包含了完整的Auto CAD绘图工具集，与Auto CAD完全融为一体。
    （4）国产的三维CAD软件中，Microsolid采用ACIS作为系统的内核，GEMS、GS-MCAF、龙腾，超人CAD/CAM三维系统是侧重于面向加工的曲面造型系统。
    3 、低端CAD系统——二维CAD系统
    （1）AutoCAD软件。纯二维CAD系统在国外已经不多，真正有名的是Autodesk公司的AutoCAD软件。AutoCAD R14提供一套丰富的设计工具，嵌入的Internet技术和具有创新性的Objict ARX、Autolisp及VBA编程语言能够帮助开发人员和用户按他们的特定需求控制软件。AutoCAD2000则提供了更为轻松的设计环境，提高了数据访问能力，软件适用性以及更强的定制和开发能力，扩展Internet系统设计信息的沟通，提高文件输出/输入、编辑/对象捕捉和制图的速度，可对多个图形文件同时进行操作，支持多任务设计环境（MDE），还提供部分条开的功能。
    （2）国产二维CAD软件，目前流行的二维CAD软件是自主开发平台和自主版的二维CAD系统，如开目CAD，如高华CAD，凯达BCAD，浙大ZDDS，中科院 PICAD和华正CAXA电子图版等等。另一类是以AutoCAD为平台的二维CAD系统，如利玛CAD，大恒CAD等。国产CAD二维软件在参数化绘图，动态导航，明细表BOM等三表生成，公差标准，机械零件设计标准件图库存和工程图纸管量等方面有较强的特色。
    CAD技术的发展趋势和CAD技术的完善和发展，主要表现在以下几个方面：
    （1）建模技术。由线框模形，实体模型和非均匀有理B样条算法为特征，几建模已发展到参数化，变量化和特征化，变量化和特征建模，以及未来的面向产品生命周期，实现产品生命周期中内部描述信息（产品设计，计划，制造，加工，装配，检验等信息）和外部过程的集成为特片的产品建模技术。 参数驱动，特征造型，动态导航，二/三维双向相关，STEP标准和动态图形显示等UNIX系统的精华已被 充分吸收到新一代微机CAD系统中，而特征树是近年来在CAD软件中引入的一项非常有效的技术。面向产品生命周期的关系型产品模型技术的研究正在不断提高。
    （2）软件组件技术。可以提高软件的稳定性和开发效率。Solidworks,Solidege均采用Parasolid几何造型器，MDT，Microsolid均采用ACIS几何造型器等。
    （3）Windows技术和Internet技术。许多公司，如Autodesk正将其软件技术的研究开发重心集中于正在蓬勃发展的三大技术领域：对象技术，三维技术和Internet技术，这些核心技术主导着全球设计工业的发展趋向。
    （4）智能CAD技术，智能技术在CAD系统中将占有重要地位，将专家系统。智能工程等技术，借助领域专家的设计经验，不断积累和更新，形成企业产品设计知识库，是企业开发产品的宝贵资源。
    工程机械行业CAD软件的选型
    经过多年的努力，工程机械行业在CAD技术应用方面已取得了不少成果。对于三维CAD软件，世界上最著名的几家公司产品，如Pro/Engineer、UGII、I-DEAS、Solidworks、MDT等，在主要工程机械企业中都已采用。但专业CAD方面软件较少，除“七五”期间天津工程机械研究所承担一的国家科技攻关项目“轮式装载机CAD系统”之外，同济大学，吉林工业大学也开发了部分工程机械软件。目前，WLCAD系统已成功地移植到Windows环境，正在推广应用。