对 CAD 与 CAM 软件集成的思考

　　 图 1 　　　　　　　　　　　　　　　图 2

　　 图 3

集成 CAD/CAM 的优势

集成 CAD/CAM 解决方案可实现自动化流程，即采用 CAD 建模技术和公共几何体格式来设计零件、模具和原型，并通过自动产生 G 代码、 CNC 编程和刀具路径来实现生产制造，这样可以大大提高生产效率并降低成本。

集成 CAD/CAM 解决方案可提高组织的竞争力，这中间包含多方面原因。要弄清这一集成性方案如何能显著地提高生产率，包括怎样使设计工程师、 CNC 程序员和机械师的工作更加轻松，必须准确理解“集成 CAD/CAM ”的真正含义，因为某些 CAM 公司根据不同情况提出了不同的定义。

多年来， CAM 软件供应商将“集成”定义为能够使用、接受或导入三维 CAD 模型和设计数据，以生成刀具路径并实现自动化制造过程。这种方式实际上并不是真正的“集成”，因为一旦几何体被导入 CAM 软件包之后，就会完全从 CAD 系统中移除或失去关联。真正与 CAD 软件进行集成的 CAM 应用程序，必须提供无缝的单窗口集成，并与 CAD 系统实现完全关联。换句话说， CAD 程序必须作为 CAM 系统自身的建模和几何引擎进行嵌入。对于任何 CAM 程序，如果它需要产品 CAD 模型数据转换、文件转换或无关联的编辑和更新功能，而产生分离的不同制造和设计模型，那么并不是真正意义上的集成。

完全集成的 CAD/CAM 解决方案应采用实际 CAD 系统来处理几何体和单个参数关联文件，以驱动两种应用程序。

SolidCAM 和 CAMWorks 软件是集成 CAM 系统的典范，每种应用都采用实际 CAM 软件包中的 SolidWorks CAD 系统作为其建模工具。

非集成 CAD 系统采用其专有的建模技术，并且必须导入 CAD 数据以支持制造自动化。这种非集成式方案将产品设计和制造阶段的数据和人员分离开来。这种分离会制约生产能力、降低准确性并限制组织的创造性和协作潜力。尽管非集成 CAM 程序包可导入 CAD 数据并能在一定程度上处理实体模型，但无法像集成式系统那样利用完全参数关联 CAD 建模系统的强大功能，也无法维持制造与 CAD 模型中使用几何体的全部关联性。

不论制造商是加工原型、大批量生产还是切割模具，集成 CAD/CAM 解决方案都能以其单一、完全关联的模型，实现更高的互操作性，并使制造过程更快速、灵活和准确。它为 CAM 提供了一种简化的方式，包括改进的 CAD 数据处理方法，并可方便进行设计和制造阶段的模型更改，以及零件和装配体的模型和刀具路径自动更新，同时还能促进产品设计和制造专家的共同协作。

集成 CAD/CAM 解决方案可避免在设计和制造两个阶段中对模型进行单调、耗时的更新，而后者常常会影响设计变更、迭代和创新。如果采用非集成方法，工程师和制造专家经常会因为保持设计和制造模型同步的时间压力和工作量而拒绝修改和迭代设计。

集成 CAD/CAM 系统使设计、工程和制造专家能以流畅、互动而不是分离、连续的方式承担产品开发，从而实现专业的开发。设计工程师、 CNC 程序员、机械师和其他制造专家都是提供知识、经验和技能的宝贵资源。通过采用集成 CAD/CAM 系统，可以将来自所有产品开发和制造资源的不同输入集中到一个单独的几何体平台上，这样他们就可以发挥作用、提出更改建议并协同工作。设计工程师可获得制造知识， CAM 操作员可获得 CAD 技能，同时，作为团队的其余部分，机械师也能访问相同的三维几何体，从而提高了团队协作的可能性。这样，不再有人会陷入到单调乏味、无关紧要的工作或额外的几何体转换需求中。采用集成系统，团队中的每个成员都能专注于制造过程。

集成式方案还提供了专注于开发工作的优点， CAD 供应商关注提高实体建模功能，而 CAM 公司则专注于自动化编程和加工。

那些不得不继续建模技术和自动化编程开发的 CAM 公司，将无法跟上专业 CAM 研究和开发工作所获得的创新和新功能。除落后于严格专注于 CAM 的开发商很少可能与主流 CAD 系统的建模能力相配合。

通过完全集成的方案， CAM 操作员将能使用 CAD 系统的所有新发展和创新特性，反之亦然。比如， CAD 系统 ( 如 SolidWorks) 在处理不同类型的 CAD 格式时，比任何 CAM 系统更为擅长，这使机械加工车间能在 CAD 系统中进行任何的模型修改，因此，最终用于加工的模型更具关联性。

CAD/CAM 集成的重要点

通常说的 CAD/CAM 集成，就信息而言，实际上是指设计和制造过程中的三个软件集成，即 CAD 、 CAPP 、 NCP 。迄今为止国际上还没有对 CAD/CAM 集成做出统一的定义。 CAD/CAM 集成是指信息和物理设备两方面的集成。要实现 CAD/CAM 的高度集成，应具备以下因素：

新一代基于特徵的参数化建模技术：

如前所述，具备三个条件：三维实体造型、参数化造型及特徵造型。这是 CAD 阶段所要求能够完成并为后续工作提供完整工程制造信息所必不可少的关键技术。

信息交换技术：

由于历史上 CAD 、 CAM 软件最初开发过程中的孤岛显现，导致了它们数据表示格式的不统一，使用不同系统、不同模块间的数据交换难于进行，影响了 CAD/CAMd 集成，因此国际上提出了通用的数据交换规范。

IGES 交换规范：

IGES 交换规范出现较早，很多的 CAD 、 CAM 软件都支持这种格式，但是这种格式存在三个缺点：

规范描述内容是几何层的，缺乏 CAM 所需的工程信息；

每个 CAD 系统仅能实现 IGES 中的一个实体子集的转换，有可能出现一对多、多对一、近似或不可转换； #p#分页标题#e#
目前的大多数 IGES 处理程序不支持 ASCII 码格式，需要空间大。

STEP 交换规范：

国际标准化组织 ISO 在 1988 年公布了产品模型数据交换标准 STEP ，解决了产品模型的交换问题。 STEP 有三个特点：

支持广泛的应用领域；

能表达完整的产品数据，提供多种数据交换方式；

它具有中性机制，可以独立于热核具体的系统。