企业应如何建立和应用CAD/CAE/CAM/PDM技术

19910124曼

企业应如何建立和应用CAD/CAE/CAM/PDM技术
! l. }; n  U6 a- |  F7 n/ }  随着计算机技术的飞速发展，对企业来说CAD技术已不再是一个陌生的概念，许多大大小小的企业都已经建立了CAD技术系统，并多多少少地开展了CAD技术的普及应用和二次应用开发工作。但是如何能建立一个完善的CAD技术系统和在实际工作中充分发挥CAD技术的作用，却始终一直困扰着大多数企业。由于技算机技术的发展速度比较快，如果一旦企业在这方面进行了投资而又不能尽快地发挥其作用，这样会给企业带来不必要的损失，同时也为下一步CAD技术的应用发展制造了障碍，因此在采用CAD技术时，应注意以下几个问题。
8 L* ]5 y, {- I& Z% N一、建立CAD系统
　　1.CAD概念
　　CAD在早期是英文Computer Aided Drafting (计算机辅助绘图)的缩写，随着计算机软、硬件技术的发展，人们逐步的认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计；真正的设计是整个产品的设计，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等。二维工程图设计只是产品设计中的一小部分；于是CAD的缩写也由Computer Aided Drafting 改为 Computer Aided Design，CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是整个产品的辅助设计。
. h4 V% U" r; L$ ^+ y0 |　　2.设计方法
　　传统的设计方法是工程师在大脑里构思三维的产品，再通过大脑的几何投影，最后反映到二维的工程图上; 在整个设计过程中，工程师有一大半的工作量是在三维实体和二维工程图的相互转换和繁琐的查表和计算中。
- H6 F% L: L' R7 V　　而制造工人又要把二维的图纸在大脑中反映出三维的实体然后进行加工制造, 其整个过程可以表示为:
　　工程师>手工>工人读图
　　三维概念设计
　　　－ 二维工程图设计
# M9 ^2 y& Y! |% R3 E( c　　　－ 还二维图为三维实体
　　　－ 加工制造
　　由于受设计工具和方法的限制, 设计师很难设计出复杂、精确的产品。新产品开发速度缓慢，对于复杂的产品，开发极为困难。而利用现代的CAD技术将改变人们的传统设计方法和过程。
  _$ Z% {# S+ `1 j% S0 U- o& b5 u　　工程师直接操作电脑，利用CAD软件在计算机上进行零件设计，产品的装配；产品的制作过程几乎与真实的产品制造没有差别，计算机屏幕上的产品就是未来制造出的产品(当然现有的设备和工艺能制造出来)。 并能在设计过程中, 利用CAD技术完成工程师手工难以完成和低效率的工作， 如产品零件装配后的干涉检查、零件的不合理结构检查、 机构的运动模拟, 零件和装配体的物理特性计算(重心位置、重量、惯性矩等)，发现实际装配过程中可能出现的问题。其整个过程可描述为：
5 n5 Z$ F. r* K, ^; X- h* j　　工程师>自动 手工干预>工人读图
7 N9 ^1 N- t$ x$ H0 M* e7 s# X$ C　　三维概念设计
　　　－ 二维工程图 轴测图
　　　－ 还二维图为三维实体
  c, j! |6 ~$ I4 l　　　－ 加工制造
　　把上面的两个过程进行比较，可以发现，设计师的二维工程图设计工作量大部分由CAD软件自动完成, 工人读图由于有轴测图而变得非常的容易。而且更重要的是，当修改零件设计时,借助三维软件技术，二维工程图会自动更新；而使用二维CAD软件和手工绘制的二维图则无法做到这一点。
　　建立现代产品设计环境。利用现代产品设计技术、优化设计、可靠性设计、标准化技术、成组技术性原理，建立产品技术规范，包括：以零件特征为基础的结构、组合，形成标准化、模块化、参数化设计体系，面向制造、装配与检测的并行工程环境。充分运用成熟技术，创造出新的原理与方法，实现创新设计。
- T+ F" K5 p' `5 c( j9 d　　3.CAD/CAE/CAM/PDM的作用和关系
+ m( k+ t' _) F# \　　CAE (Computer Aided Engineering)通常指有限元分析和机构的运动学及动力学分析。有限元分析可完成力学分析(线性.非线性.静态.动态)；场分析(热场、电场、磁场等)；频率响应和结构优化等。机构分析能完成机构内零部件的位移、速度、加速度和力的计算，机构的运动模拟及机构参数的优化。
　　CAM (Computer Aided Manufacture) 可完成自动生成零件加工的数控代码，并可进行加工过程的动态模拟、干涉和碰撞检查等。是为数控机床服务。
　　PDM(Product Data Management)产品数据管理。包括大家所熟悉的工程数据管理(Engineering Data Management - EDM)、文档管理(Document Management)、产品信息管理(Product Information Management - PIM)、 技术数据管理(Technical Data Management -TDM)、 技术信息管理(Technical Information Management - TIM)、图像管理(Image Management)等，概况为一句话就是用于管理产品定义信息的所有系统。
* c6 ?( |5 C/ G7 {1 o7 f2 c　　CAD是CAE、CAM和PDM的基础。在CAE中无论是单个零件、还是整机的有限元分析及机构的运动分析，都需要CAD为其造型、装配；在CAM中，则需要CAD进行曲面设计、复杂零件造型和模具设计；而PDM则更需要CAD进行产品装配后的关系及所有零件的明细(材料、件数、重量等)。在CAD中对零件及部件所做的任何改变，都会在CAE、CAM和PDM中有所反应。所以如果CAD开展的不好，CAE、CAM和PDM就很难做好。
　　4.CAD系统的建立
　　－ 做为企业的领导应认真学习国家有关开展计算机应用的优惠政策，尽力争取有关项目的资金，及时了解计算机技术的发展和国内外同行业应用情况。
　　－ 根据本企业的产品、技术、人员、资金情况，确立五年左右的应用规划；应用系统工程的方法，有计划、有组织、有目标的逐步建立起本企业的CAD系统。
7 C# B: \1 ]  d2 U二、应用CAD/CAE/CAM/PDM技术
　　1．领导要重视
0 c; I0 E' ^$ O) c　　－ 对CAD技术的概念、应用目标、开展过程有明确的了解，对CAD技术应用的重要性、复杂性及不断完善的过程有充分的认识。
, L0 p0 R0 Z% V* M5 i　　－ 应把CAD技术的应用作为企业技术创新的主要措施，提高产品的水平和在市场上赢得用户的重要手段。
　　－ 制订中、长期应用规划，短期的具体应用计划，逐步实施。
　　－ 选择一个技术比较全面(也就是说既要懂CAD技术，又要很了解设计技术和本企业产品)的人，做为学术带头人，由他来牵头制定本企业应用CAD技术的规划和计划，并领导具体工作的实施。因为要用好这个工具，需要做好许多技术准备工作和基础工作，知识面比较单一的人很难胜任这项工作。
　　2．搞好三化工作
9 F& b) ~4 F: |' x$ d% g　　企业产品的三化(标准化、系列化、通用化)工作非常重要，也是搞好CAD应用的基础。因为设计工作不仅仅是绘图，还需要查阅大量的资料、手册，进行各种计算；如果CAD系统仅仅解决手工绘图问题，其他工作仍由手工完成，那么提高工作的效率和精度是非常有限的，因此必须逐步解决设计手册、计算公式和方法、标准、典型结构、通用件、外购件的电子化工作，即所有的设计资料进入计算机。在搞好基础工作的同时，应逐步开展三维设计、有限元分析、机构分析和产品数据管理工作。　　3．人员
; ~  k8 C: N3 D4 L　　建立一支既懂CAD技术，又懂产品设计技术的队伍。CAD技术的应用有别于其他工作。这是因为CAD软、硬件只不过是技术人员的一个工具，而且是一个比较复杂、功能强大的工具，这个工具具有很大的时效性(由于计算机技术发展比较快，软、硬件性能不断提高，而价格不断降低，且降的幅度大、速度快)。用得好，可在工作中发挥很大的作用，可以解决许多手工无法解决的问题；用不好，则既浪费财力、又浪费人力和时间。所以在领导重视，资金到位的情况下，从事CAD技术应用的人员就显得非常重要，应选拔那些肯吃苦、肯动脑筋、愿意学习的人去从事这项工作，因为这项工作需要不断地学习和掌握新技术，同时又能尽快地把新技术应用到工作中去；是一个不断学习、不断创新的过程。如果人员没有工作积极性、向上的进取精神，那么应用工作也很难做好。
　　4．软件、硬件的选型
( |3 X# O- W" z　　硬件的选型：由于计算机技术的飞速发展，硬件的性能不断提高，而其价格不断降低，因此在硬件选型时，可根据资金、人员情况，建立以微机服务器为中心或微机与高档图形工作站为一体的系统，并逐步扩充完善。
　　软件的选型：软件的选型比较重要，除考虑软件的性能、价格、供应商的服务之外，最重要的是，应该考虑所选择的软件，性能是否能满足你的工作需要，价格上你是否能承受的起。除此之外，其它方面可以忽略。因为市场上的软件很多，每一个软件都有他自己的长处和短处；每一个软件都有用户，都有他在市场上存在的理由。因此选择软件时，应充分了解软件的性能，明确自己的要求及所要达到的目标；一定要根据自己的需要来决定，别人的意见都是参考，更不能人云亦云。如果企业做这方面工作有困难，应请一些专家来咨询；既要请那些来自学府和科研机构理论造诣高的学者，也要请那些来自工厂具有实际工作经验和教训的专家。专家的费用远远小于盲目投资所造成的损失。　　5．持久性
　　由于CAD/CAE/CAM/PDM这项技术是一个不断发展、不断完善的技术，因此在应用中也是一个不断学习，不断应用的过程；此外由于全面应用推广工作的基础工作量比较大，牵扯的面比较广；加之对新技术的理解可能不准确等，有时难免会走一些弯路，碰到一些困难；但是只要认准方向，有领导的支持，技术人员的努力，就一定会取得实效。