關于常見計算機輔助設計與制造軟件應用的分析

趙青松

摘要：介紹常見2D軟件（Auto CAD、CAXA電子圖版）和3D軟件（Master CAM、UG、CAXA）的特點和功能，重點說明不同軟件在設計與制造中的應用。

關鍵詞：CAD/CAM/CAE軟件； 設計制造

中圖分類號：G718 文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2018）03-0251-01

1.前言

隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的快速發(fā)展，CAD/CAM（計算機輔助設計與制造）技術成為現(xiàn)代信息技術與傳統(tǒng)機械設計制造技術相結合的一個典型范例，是先進制造技術的一個重要組成部分，它廣泛應用于產(chǎn)品設計和機械制造中，使用CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生機床的數(shù)控加工程序可以替代傳統(tǒng)的手工編程，運用CAD/CAM進行零件的設計和加工制造，可以縮短企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)周期，改善產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高產(chǎn)品的市場競爭力。

2.2D設計軟件應用對比

在國內(nèi)制造行業(yè)最早使用較為廣泛的設計軟件以Auto CAD最具有代表性，該軟件是由Autodesk（歐特克）公司于二十世紀八十年代初為微機上應用CAD技術而開發(fā)的繪圖程序軟件包，主要以2D平面設計圖紙為主，開放性的圖素庫，便于設計人員的擴展為優(yōu)點，但它的缺點也恰恰在此。相比起國產(chǎn)的工業(yè)軟件CAXA電子圖版比起來，它就美中不足了，CAXA電子圖版是北航海爾軟件公司推出的一套高效、方便、智能化的二維設計和繪圖軟件，2D平面設計功能和Auto CAD完全一樣優(yōu)秀，而且CAXA電子圖版的圖素庫也是開放的，最大的優(yōu)勢在于CAXA電子圖版的圖素庫里有我國的所有標準件庫，設計人員不需要定制，需要時直接調(diào)用既可，而且標準件庫隨著版本的更新而和我的新標準完全一致。但Auto CAD早期的版本是沒有標準件庫的，后期的版本也是使用部分軟件二次開發(fā)的外掛為主。由于改革開發(fā)后，外資企業(yè)的進入，帶來了國外的設計人員及技術基本上都是使用Auto CAD軟件，而且Auto CAD軟件公司對該軟件的推廣銷售做了大量的宣傳，所以早期使用的設計人員比使用CAXA電子圖版的要多，在近幾年國家教育部門在CAXA系列軟件上進行了大力推廣，而且部分設計人員發(fā)現(xiàn)了它的優(yōu)點，所以現(xiàn)在使用CAXA電子圖版的設計人員也占了相當大的比例。

3.3D設計制造軟件應用對比

在設計制造軟件中，主要常見的有Master CAM、UG、CAXA等。

3.1 MasterCAM軟件是CNC Software公司推出的集設計和制造、數(shù)控機床自動編程于一體的CAD/CAM軟件。由于它對硬件要求不高，并且操作靈活、易學易用并具有良好的價格性能比，因而深受廣大企業(yè)用戶和工程技術人員的歡迎，廣泛應用于機械加工、模具制造、汽車工業(yè)和航天工業(yè)等領域，它具有二維幾何圖形設計、三維曲面設計、刀具路徑模擬、加工實體模擬等功能，并提供友好的人機交互，從而實現(xiàn)了從產(chǎn)品的幾何設計到加工制造的CAD/CAM一體化。是目前世界上應用最廣泛的CAD/CAM軟件之一。它在制造中的優(yōu)點在于2D加工功能基本優(yōu)于其他所有的加工軟件，簡單易學。比如，加工參數(shù)設置簡單，沒有別的軟件設置復雜。而且它的數(shù)控車編程功能是唯一可以生成固定循環(huán)G代碼的軟件，程序簡短，容易修改。數(shù)控銑編程功能是唯一可以生成動態(tài)銑削刀路并生成子程序的軟件，實現(xiàn)銑削不包刀銑削，并且改變了傳統(tǒng)的短周齒重復切削狀況，使用大的切深小的切削行距從而提高刀具的使用壽命和加工速度。其次它的2D倒角功能也優(yōu)于其他軟件，不需要編程人員計算加工深度就能完成。由于它的諸多優(yōu)點，在世界數(shù)控技能大賽中一直被選用。

3.2 UG是EDS公司研發(fā)的集設計和制造、數(shù)控機床自動編程于一體的CAD/CAM軟件，針對用戶的虛擬產(chǎn)品設計和工藝設計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗證的解決方案。后被西門子公司收購，所以有Siemens PLM Software。該軟件的3D功能非常強大，能夠根據(jù)虛擬產(chǎn)品設計得出產(chǎn)品的可行性，集成了CAD/CAM/CAE，主要用于產(chǎn)品的研發(fā)和制造。設計文件和加工文件不需要轉(zhuǎn)換就能進行，實現(xiàn)真正的無縫連接，例如在模具行業(yè)應用就非常廣泛，而且很有優(yōu)勢，百分之九十五的模具設計和制造人員都是使用UG軟件。UG軟件的加工模塊是相對開放的，編程人員可以根據(jù)自己的需要設置該模塊，后處理修改也是提供了比較常見的數(shù)控系統(tǒng)的基礎，編程人員根據(jù)不同的要求定制自己的后處理。但由于功能比較全面，也較系統(tǒng)，所以學習起來難度比較高。

3.3 CAXA軟件是北京數(shù)碼大方科技股份有限公司研發(fā)的數(shù)字化設計解決方案包括二維、三維CAD，工藝CAPP和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM等軟件。它涵蓋了前面所提的CAXA電子圖版，還包含CAXA實體設計、CAXA制造工程師、CAXA數(shù)控車、CAXA線切割、CAXA工藝圖版等。它的缺點在于所有的這些功能模塊全部分開為單獨的軟件，沒有把它集成為一體，文件之間需要轉(zhuǎn)換才能打開。在最近幾年國家推廣得比較多，它的加工應用和Master CAM相差不大，但它不能生成子程序和固定循環(huán)，部分單一要素的加工可以生成宏指令。2D倒角功能需要編程人員進行計算加工深度。它的優(yōu)點在于簡單易學，比較符合國人的思維方式，而且后處理不需要更改，基本所有的數(shù)控系統(tǒng)后處理都已在軟件內(nèi)。盡管這幾年職業(yè)教育的廣泛推廣，但在企業(yè)的生產(chǎn)應用上還是比較少。

4.結束語

在現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展的今天，制造行業(yè)的不斷進步，中國制造要想發(fā)展成中國創(chuàng)造，還需要行業(yè)的努力，CAD/CAM/CAE計算機輔助設計與制造軟件的開發(fā)和更新也必須跟上步伐。

參考文獻：

[1] 徐金娟.基于AutoCAD的機械設計輔助工具的研究與開發(fā)[D].青島大學，2011.

[2] 《CAXA制造工程師基礎教程》 清華大學出版社 第1版 （2008年10月1日）

[3] 楊曉琦.UGNX4.0中文版機械設計從入門到精通[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[4] 周建強，馮晉.MasterCAM在零件設計和加工中的應用[J].揚州職業(yè)大學學報，2001