對 CAD 與 CAM 軟件集成的思考

作者：佚名信息來源:模具 2008-4-10

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是否要進行集成。這是制造商、機械車間和生產小組在使用 CAD 和 CAM 技術時都會遇到的問題。許多產品開發組織已經選擇實施集成 CAD/CAM 解決方案，如 SolidWorks-AD 軟件與 CAMWorks SolidCAM CAM 軟件的整合方案等，借此來提高生產效率、激發設計創新和縮短產品上巿時間，不然就可能處于明顯的競爭劣勢乃至被淘汰。圖 1 ...

否要進行集成？是制造商、機械車間和生產小組在使用 CAD 和 CAM 技術時都會遇到的問題。許多產品開發組織已經選擇實施集成 CAD/CAM 解決方案，如 SolidWorks-AD 軟件與 CAMWorks SolidCAM CAM 軟件的整合方案等，借此來提高生產效率、激發設計創新和縮短產品上巿時間，不然就可能處于明顯的競爭劣勢乃至被淘汰。

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集成 CAD/CAM 的優勢集成 CAD/CAM 解決方案可實現自動化流程，即采用 CAD 建模技術和公共幾何體格式來設計零件、模具和原型，并通過自動產生 G 代碼、 CNC 編程和刀具路徑來實現生產制造，這樣可以大大提高生產效率并降低成本。集成 CAD/CAM 解決方案可提高組織的競爭力，這中間包含多方面原因。要弄清這一集成性方案如何能顯著地提高生產率，包括怎樣使設計工程師、 CNC 程序員和機械師的工作更加輕松，必須準確理解“集成 CAD/CAM ”的真正含義，因為某些 CAM 公司根據不同情況提出了不同的定義。多年來， CAM 軟件供應商將“集成”定義為能夠使用、接受或導入三維 CAD 模型和設計數據，以生成刀具路徑并實現自動化制造過程。這種方式實際上并不是真正的“集成”，因為一旦幾何體被導入 CAM 軟件包之后，就會完全從 CAD 系統中移除或失去關聯。真正與 CAD 軟件進行集成的 CAM 應用程序，必須提供無縫的單窗口集成，并與 CAD 系統實現完全關聯。換句話說， CAD 程序必須作為 CAM 系統自身的建模和幾何引擎進行嵌入。對于任何 CAM 程序，如果它需要產品 CAD 模型數據轉換、文件轉換或無關聯的編輯和更新功能，而產生分離的不同制造和設計模型，那么并不是真正意義上的集成。完全集成的 CAD/CAM 解決方案應采用實際 CAD 系統來處理幾何體和單個數關聯文件，以驅動兩種應用程序。 SolidCAM 和 CAMWorks 軟件是集成 CAM 系統的典范，每種應用都采用實際 CAM 軟件包中的 SolidWorks CAD 系統作為其建模工具。非集成 CAD 系統采用其專有的建模技術，并且必須導入 CAD 數據以支持制造自動化。這種非集成式方案將產品設計和制造階段的數據和員分離開來。這種分離會制約生產能力、降低準確性并限制組織的創造性和協作潛力。盡管非集成 CAM 程序包可導入 CAD 數據并能在一定程度上處理實體模型，但無法像集成式系統那樣利用完全參數關聯 CAD 建模系統的強大功能，也無法維持制造與 CAD 模型中使用幾何體的全部關聯性。不論制造商是加工原型、大批量生產還是切割模具，集成 CAD/CAM 解決方案都能以其單一、完全關聯的模型，實現更高的互操作性，并使制造過程更快速、靈活和準確。它為 CAM 提供了一種簡化的方式，包括改進的 CAD 數據處理方法，并可方便進行設計和制造階段的模型更改，以及零件和裝配體的模型和刀具路徑自動更新，同時還能促進產品設計和制造專家的共同協作。集成 CAD/CAM 解決方案可避免在設計和制造兩個階段中對模型進行單調、耗時的更新，而后者常常會影響設計變更、迭代和創新。如果采用非集成方法，工程師和制造專家經常會因為保持設計和制造模型同步的時間壓力和工作量而拒絕修改和迭代設計。集成 CAD/CAM 系統使設計、工程和制造專家能以流暢、互動而不是分離、連續的方式承擔產品開發，從而實現專業的開發。設計工程師、 CNC 程序員、機械師和其他制造專家都是提供知識、經驗和技能的寶貴資源。通過采用集成 CAD/CAM 系統，可以將來自所有產品開發和制造資源的不同輸入集中到一個單獨的幾何體平臺上，這樣他們就可以發揮作用、提出更改建議并協同工作。設計工程師可獲得制造知識， CAM 操作員可獲得 CAD 技能，同時，作為團隊的其余部分，機械師也能訪問相同的三維幾何體，從而提高了團隊協作的可能性。這樣，不再有人會陷入到單調乏味、無關緊要的工作或額外的幾何體轉換需求中。采用集成系統，團隊中的每個成員都能專注于制造過程。集成式方案還提供了專注于開發工作的優點， CAD 供應商關注提高實體建模功能，而 CAM 公司則專注于自動化編程和加工。那些不得不繼續建模技術和自動化編程開發的 CAM 公司，將無法跟上專業 CAM 研究和開發工作所獲得的創新和新功能。除落后于嚴格專注于 CAM 的開發商很少可能與主流 CAD 系統的建模能力相配合。通過完全集成的方案， CAM 操作員將能使用 CAD 系統的所有新發展和創新特性，反之亦然。比如， CAD 系統 ( 如 SolidWorks) 在處理不同類型的 CAD 格式時，比任何 CAM 系統更為擅，這使機械加工車間能在 CAD 系統中進行任何的模型修改，因此，最終用于加工的模型更具關聯性。 CAD/CAM 集成的重要點通常說的 CAD/CAM 集成，就信息而言，實際上是指設計和制造過程中的三個軟件集成，即 CAD 、 CAPP 、 NCP 。迄今為止際上還沒有對 CAD/CAM 集成做出統一的定義。 CAD/CAM 集成是指信息和物理設備兩方面的集成。要實現 CAD/CAM 的高度集成，應具備以下因素：新一代基于特徵的參數化建模技術：如前所述，具備三個條件：三維實體造型、參數化造型及特徵造型。這是 CAD 階段所要求能夠完成并為后續工作提供完整工程制造信息所必不可少的關鍵技術。信息交換技術：由于歷史上 CAD 、 CAM 軟件最初開發過程中的孤島顯現，導致了它們數據表示格式的不統一，使用不同系統、不同模塊間的數據交換難于進行，影響了 CAD/CAMd 集成，因此國際上提出了通用的數據交換規范。 IGES 交換規范： IGES 交換規范出現較早，很多的 CAD 、 CAM 軟件都支持這種格式，但是這種格式存在三個缺點：規范描述內容是幾何層的，缺乏 CAM 所需的工程信息；每個 CAD 系統僅能實現 IGES 中的一個實體子集的轉換，有可能出現一對多、多對一、近似或不可轉換。