引言

    早在20世紀90年代Boing777客機項目的研發，就由238個多功能團隊利用CAD/CAM技術進行同時集中式協同研發，在研發周期縮短50%的前提下成功地完成了該項目的研發，開創了無圖紙、研發的先河。隨著互聯網的普及及信息知識工程等技術的進一步發展，集成化、智能化、協同化成為CAD/CAM技術發展的新特點，特別是基于網絡制造的動態聯盟、綠色制造、生物制造、智能CAD技術、概念設計、動態聯盟、全數子化設計、可視化制造等技術，更是三維CAD/CAM技術的衍生。

一 現代三維CAD/CAM軟件的介紹

    目前在國際上主要的CAD/CAM軟件被分為高檔、中檔和相對獨立的軟件。

    (一)高檔CAD軟件

    主要有：CATIA，I-DEAS，UG，Pro/E，等，提供復雜的產品全生命周期解決方案，優越的參數化設計，變量設計及造型特征技術與傳統的實體和曲面造型功能結合在一起，加工方式完備，實用性強、包括三維CAD設計、CAM、CAE、CAPP等功能，可對數控過程進行自動控制和優化。
   
    (二)中檔CAD軟件

    主要有Solidworks，Solidedge，MasterCAM，Cimatron等，有靈活的用戶界面、優良的三維造型、工程繪圖、數字加工全面、各種通用專用數據接口及集成化的產品數據庫。

    (三)相對獨立的CAD軟件

    主要有AutoCAD、Surfcam等，有圖形設計功能、交互工藝參數輸入模塊、三維動態仿真及互聯網功能。

    國產CAD軟件有北航海爾CAXA、InteCAD、開目CAD、中望CAD、廣州紅地“金銀花”等。

二 現代CAD／CAM技術軟件的特點

    三維CAD軟件大多具有易操作性，具有基于特征的參數驅動造型功能。運用其拉伸、旋轉、掃描、放樣等工具，可以高效地建立各種復雜的三維實體，且所造形體形象逼真、色彩豐富，通過三維CAD軟件，三維實體大多可自動生成二維的工程制圖。其尺寸具有相關聯性，如修改一部分尺寸，則和其相關聯的尺寸可自動修改。隨著網絡技術的不斷發展及CAM(Computer Aided Manufacturing)的出現，基于Internet、Intrant及企業內部局域網體系的實現成為可能，出現了基于三維CAD軟件的三維CAD／CAM軟件，它不僅能實現三維設計還能進行有限元分析、三維仿真加工，并能通過后置處理生成NC代碼，NC代碼可直接通過網絡輸入到數控機床，由數控機床根據NC代碼所傳遞的信息加工生成零件實體，從而實現了機械加工過程的自動化。現代三維CAD／CAM軟件大都具CAE(Computer Aided)功能，有些還具有CAPP功能。它具有良好的可操作性，使用者可以使用任意一臺裝有瀏覽器的主機都可以使用系統功能，更適合未來分布式管理環境，在基于Internet網絡的環境下，為充分發揮網絡的協同作用，最大限度地將圖紙資料共享，進行有效的網絡決策交流，需要提供一個基于網絡的多用戶共享的可視化虛擬交流空間，在這個虛擬的空間中，分布在異地的設計團隊成員可以聚集在一起，可以創建、共享和管理產品設計中的各種設計信息，可以進行各種設計方案與構思的協商討論，不僅可以進行文字信息的交流，還能針對CAD的設計數據進行可視化的共享。

 三 基于互聯網的現代CAD/CAM制造技術的發展

    (一)集成化

    是以統一產品數據庫模型及工程數據庫為基礎，在CAD/CAM系統之間或系統內部實現信息傳遞、響應、分析及反饋，尋求全局最佳決策，實現可持續發展戰略，集成包括信息集成、過程集成、工作機制集成、資源集成、技術集成、智能集成等。
     
    (二)智能化

    隨著知識工程技術的發展和深入，CAD技術在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫，它能及時準確地向設計師提供產品開發所需的知識與幫助，智能地支持設計人員的設計，提供主動型、智能型的推理服務，利用web機制，可以實現信息共享與交換，解決了產品設計中對知識的需求問題。

    (三)協同化

    通過計算機網絡建立及維持產品過程及源數據的統一模型，組織分散在各地的產品設計人員同時進行對產品各零部件的分工設計和制造，對產品開發過程實行動態管理，協同制作。

    (四)網絡化虛擬現實技術
   
    設計人員可在虛擬世界中創造新產品，通過Internet網絡將所設計的產品與用戶及時進行交流，以所設計的產品最大限度地滿足客戶的要求。可以通過不同的虛擬工具來扭曲、擠壓和拉伸物體，可以虛擬地切削或擠壓材料，無需耗費材料或占用寶貴的加工設備，及早發現產品設計中的結構空間布局的干涉和運動機械的碰撞等問題。通過虛擬裝配，在設計階段模擬零部件的裝配過程檢查所用零部件是否正確和合適。

    (五)可視化

    網絡化CAD/CAM系統是構筑在Internet，Intranet之上并采用典型的TCP/IP等通信協議實現相互通信和信息或資源的傳輸和集成。具有一定權限的設計人員、工藝人員采用基于電子白板在線交流、以及集成音視頻等機制的協同工作模式進行產品的在線設計和制造。

四 當前模具專業課程教學改革的幾點思考

    傳統的設計是設計者先將頭腦中構思的三維物體通過制圖的手段表達在二維的圖紙上，看圖者再根據二維圖紙的表達方式，再在頭腦中想象出設計者所表達的三維設計產品，這種由三維物體到二維圖紙的畫圖過程和二維圖樣到三維物體的看圖過程，是將模具專業課程的重點放制圖基礎上，是設計者間接的、不直觀的對設計思想的表達，傳統的模具專業課程教學是以制圖基礎和“模具專業課程”國家標準的規定作為基礎，研究如何設計和制造模具，課程由沖壓模具和注塑模具設計兩部分組成。隨著現代制造技術的發展，三維CAD/CAM軟件已能為使用者提供了強大的設計、分析計算、繪圖、制造、運動仿真等功能，原來的模具專業課程教學內容急待調整，這樣才能使高等學校所學課程應和工程實際應用緊密相聯系，應適應現代制造業發展，滿足企業人才競爭的需要。為此，筆者結合模具專業課程教學實踐談點自己的看法。

    (一)模具專業課程應加強三維CAD軟件教學，增加三維實體的教學內容

    隨著制造技術迅猛的發展，特別是在國家科技部倡導制造業信息化以來，大部分制造企業都已引入三維CAD/CAM軟件，二維圖形在機械加工生產中的地位已經大大下降，模具制造業已經不需要圖紙來交流了，用二維圖樣去解決三維空間問題的作用已經不是必要途徑了，即使需要二維圖形，也不需要再用手工繪制了，可直接從三維CAD軟件中直接繪制。為此，三維CAD軟件教學，是模具專業課程學習的必備前期基礎課程。

    (二)培養現代設計的理念
   
    利用CAD/CAM軟件設計實物造型，通過局域網分組組建三維零件庫、標準件庫，并進行虛擬預裝配，讓學生在體驗協同設計、并行設計、異地設計等先進設計思想的過程中逐步理解現代工程設計的特點，樹立整體協同設計意識，培養學生的現代設計理念。

    (三)從整體出發，優化專業課教學

    CAD/CAM軟件不僅涉及到模具專業課程一個領域，還涉及到機械設計、機械制造、傳熱學及金屬材料學等諸多學科，三維幾何造型有助于設計意識的培養，在進行模具專業課程學習的過程中，應從機械設計與產品開發的全局統籌考慮，重在講解原理，要增加造型分析、特征分析、參數化設計等內容，重點培養學生設計和制造模具的全局觀念。即構思一個零件時，將其分解為多個特征，搞清各特征之間的聯系及其功用，最后在Pro/E中建立零件的三維模型。在不改變簡單立體的形狀，只改變相互位置和組合方式下，重新構形出不同實體，并觀察二維投影的變化，進而考慮某種功能再進行造型，讓同學們討論其用途和使用場合，將模具零件的結構和工程實際加工結合起來，拓寬他們的思路，豐富他們的視野，培養他們的現代模具設計意識。學生也可根據模具專業課程實踐活動積累的知識，大膽構思、想象并繪制出新實物。因為用計算機進行工程設計省去了大量的手工繪圖工作，學生可馬上著到自己的設計成果，這無疑將大大激發學生對模具專業課程的學習興趣和創新意識。這不僅加深了他們對模具實物結構的了解，提高了構圖能力，關鍵掌握了現代化工具進行工程設計的思維方式，加強了對學生的創新能力的培養。
   
結束語

    由于新知識的增加，教學學時的大大縮短，當前課程體系的設置和教學方法已經難以完成上述任務，必須重組教學內容，改革現有教學方法。教學中要以模具構形設計、模具創意設計為核心，培養空間一平面一空間的三維構形。在學生掌握模具基本知識點的情況下，盡可能多地把時間留給學生，比如，由讓學生自己去根據教師提出的基本模具設計要求，思考、構思，在計算機面前理解消化所學知識，從而學生可一改被動接受知識的局面，成為求知的主人。另外，根據現代CAD/CAM軟件發展的新形式，要盡快編制出新的、和目前模具專業課程配套教材，提高模具專業課程教學質量。