隨著市場經濟的發展，競爭日益激烈，越來越多的企業需要適應用戶多品種、小批量、快速交貨的供貨要求，能否滿足這種要求已經成為現代化企業能否生存和發展的關鍵。為了應對這種壓力，就要求產品要快速設計、快速生產，然后改進，直至定型，從而給生產技術部門帶來了新的挑戰。實施CAD/CAPP/CAM系統集成，可以大大提高和改善工藝管理和生產管理水平，減少人為錯誤，縮短生產周期，降低生產成本，適應新的挑戰。
20世紀80年代以來，CAD/CAPP/CAM集成技術引起了美國、日本、德國等T業發達國家的高度重視，各國都投入巨資CAD/CAPP/CAM集成技術的開發和研究。一些著名的企業通過實施CAD/CAPP/CAM系統集成取得了顯著的經濟效益，如洛克西德公司于1992年開始研發的新型導彈，采用CAD/CAPP/CAM集成方式，將開發周期從5年縮短到2年。波音公司在90年代，針對波音777大型民用客機的研制，采用CAD/CAPP/CAM技術，進行了以CATIA系統為核心的CAD/CAM系統的集成。進入21世紀以來，法國達索公司更是開發出直接集成于SolidWorks平臺下的CAD/CAPP/CAM集成軟件，將結構設計軟件SolidWorks、工藝設計軟件CAPPWorks、輔助制造軟件CAMWorks集成在一起，成為第1家商品化的CAD/CAPP/CAM集成軟件。
國內對CAD/CAPP/CAM集成技術的應用開發是從20世紀初開始的，也開發出許多CAD/CAPP/CAM集成軟件，但主要是在一些國外CAM軟件基礎上進行相應的二次開發。如北京第一機床廠在國外CAD/CAM軟件Pro/E平臺上開發出的CAD/CAPP/CAM集成系統，也初步實現了CAD/CAPP/CAM集成的目標，但技術還不很成熟，也沒有得到進一步推廣應用。國內對CAD/CAPP/CAM集成技術的應用開發，更多是基于PDM平臺下的CAD/CAPP/CAM集成，在這種集成方式下，PDM只是起到了管理和控制各子系統間信息傳遞的作用，而信息的載體仍然是文本，因此并不是真正意義上的集成。
目前，在公司設計部門，在二維CAD應用非常成熟的基礎上，陸續引進了三維設計軟件Solidworks、Pro/E，實現了參數化設計，提高了設計的可視化程度，使設計更加符合實際設計過程，縮短了設計周期，提升了產品的技術含量。
圖1 使用SolidWorks進行產品設計
在工藝部門，自從引進XT CAPP工藝數據管理系統軟件以來，經過持續的二次開發，基礎數據庫已非常完善，工藝報表能自動統計匯總，實現了數據信息一次輸入，全程共享，克服了傳統的手工進行工藝設計的缺點，提高了工藝設計的效率和標準化程度，推進了工藝設計的高效化、智能化。
圖2 使用XT CAPP進行工藝設計
在制造部門，計算機輔助制造技術(CAM)已全面應用，實現了計算機與數控設備的互聯互通，MasterCAM、CAMWorkS等數控編程軟件已廣泛使用，實現了編程自動化，節省了機床占用時間，減輕了勞動強度，縮短了生產周期，提高了生產效率，進一步提高了經濟效益和市場競爭力。
圖3 使用CAMWorkS進行數控編程
但是，上述的設計、工藝、數控編程軟件均以獨立的系統運行，數控系統無法直接利用設計部門的數據，編程時還需重新繪制二維圖和三維模型，同時，設計部門的數據也無法傳遞到CAPP系統，CAPP與CAM的流通渠道也未打通，各自都形成了信息孤島。造成生產效率低，系統兼容性差，限制了新產品開發速度和數控機床加工能力的發揮，已經成為公司發展的瓶頸。
因此，如何將CAD、CAPP、CAM 3個系統集成在一起，實現工藝、設計和制造資源的合理配置和優化，從而達到提高生產效率、保證產品質量和降低成本的目的，所以實施CAD/CAPP/CAM系統集成已經成為目前亟待解決的迫切問題。
通常所說的CAD/CAPP/CAM系統集成是指將設計、工藝與制造3個環節中使用的CAD、CAPP和CAM軟件集成。常用的一般有2種方式：
(1)直接集成方式：把CAD、CAPP、CAM3個系統作為一個整體進行集成，CAPP、CAM的功能直接在CAD平臺上開發實現，實現了CAD/CAPP/CAM系統的信息集成和功能集成。這種集成方式的特點：集成度高，數據管理能力強，工藝設計參數化，例如SolidWorks/CAPPWorks/CAMWorks。
(2)基于PDM的集成方式：通過軟件和接口開發，利用網絡技術和數據庫技術，將相關的數據信息存儲PDM系統下，實現CAD、CAPP、CAM子系統間數據信息的傳遞和管理。
本文提出的基于CAPP平臺的3C集成方式，是一種全新的集成方式。它的集成度介于上述兩種集成方式之間，優點是系統開發工作量小，開發成本低，周期短，易于實現，集成度較高。
基于CAPP平臺的3C集成是指將CAD、CAM產生的數據信息集成于CAPP平臺下，CAD和CAM產生的信息儲存在CAPP數據庫中（如圖4）。
圖4 將零件的二維圖紙、三維模型、NC代碼存儲于CAPP系統
具體地講，就是結構設計人員在CAD模塊中，完成產品的零部件結構設計工作，并根據零部件明細表在CAPP平臺下生成包含零部件裝配關系的BOM結構樹，同時將零部件的二維圖紙及三維模型存儲于CAPP系統中，如圖5所示。在CAPP模塊中，工藝人員根據零部件的二維圖紙及三維模型，提取零部件的信息特征，調用基礎數據庫數據，完成零部件的工藝設計。在CAM模塊中，根據CAD系統提供的零件三維模型，提取零件的可加工特征并生成操作計劃，調整加工參數后，產生刀具軌跡，進行加工過程仿真，檢查加工過程中的碰撞干涉。在加工過程仿真無誤之后，輸出數控加工程序，并將數控加工程序存儲到CAPP系統中。
圖5 在CAPP平臺下瀏覽零件的三維模型
實施CAD/CAPP/CAM系統集成，將大大縮短產品開發周期，提高產品創新能力，減輕勞動生產強度，降低產品成本和消耗，進一步提高經濟效益和市場競爭力。必將對促進技術進步、提升核心競爭力、解決發展瓶頸制約等方面發揮巨大的作用。
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本文標題：基于CAPP平臺下的3C集成技術
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