随着市场经济的发展，竞争日益激烈，越来越多的企业需要适应用户多品种、小批量、快速交货的供货要求，能否满足这种要求已经成为现代化企业能否生存和发展的关键。为了应对这种压力，就要求产品要快速设计、快速生产，然后改进，直至定型，从而给生产技术部门带来了新的挑战。实施CAD/CAPP/CAM系统集成，可以大大提高和改善工艺管理和生产管理水平，减少人为错误，缩短生产周期，降低生产成本，适应新的挑战。
20世纪80年代以来，CAD/CAPP/CAM集成技术引起了美国、日本、德国等T业发达国家的高度重视，各国都投入巨资CAD/CAPP/CAM集成技术的开发和研究。一些著名的企业通过实施CAD/CAPP/CAM系统集成取得了显著的经济效益，如洛克西德公司于1992年开始研发的新型导弹，采用CAD/CAPP/CAM集成方式，将开发周期从5年缩短到2年。波音公司在90年代，针对波音777大型民用客机的研制，采用CAD/CAPP/CAM技术，进行了以CATIA系统为核心的CAD/CAM系统的集成。进入21世纪以来，法国达索公司更是开发出直接集成于SolidWorks平台下的CAD/CAPP/CAM集成软件，将结构设计软件SolidWorks、工艺设计软件CAPPWorks、辅助制造软件CAMWorks集成在一起，成为第1家商品化的CAD/CAPP/CAM集成软件。
国内对CAD/CAPP/CAM集成技术的应用开发是从20世纪初开始的，也开发出许多CAD/CAPP/CAM集成软件，但主要是在一些国外CAM软件基础上进行相应的二次开发。如北京第一机床厂在国外CAD/CAM软件Pro/E平台上开发出的CAD/CAPP/CAM集成系统，也初步实现了CAD/CAPP/CAM集成的目标，但技术还不很成熟，也没有得到进一步推广应用。国内对CAD/CAPP/CAM集成技术的应用开发，更多是基于PDM平台下的CAD/CAPP/CAM集成，在这种集成方式下，PDM只是起到了管理和控制各子系统间信息传递的作用，而信息的载体仍然是文本，因此并不是真正意义上的集成。
目前，在公司设计部门，在二维CAD应用非常成熟的基础上，陆续引进了三维设计软件Solidworks、Pro/E，实现了参数化设计，提高了设计的可视化程度，使设计更加符合实际设计过程，缩短了设计周期，提升了产品的技术含量。
图1 使用SolidWorks进行产品设计
在工艺部门，自从引进XT CAPP工艺数据管理系统软件以来，经过持续的二次开发，基础数据库已非常完善，工艺报表能自动统计汇总，实现了数据信息一次输入，全程共享，克服了传统的手工进行工艺设计的缺点，提高了工艺设计的效率和标准化程度，推进了工艺设计的高效化、智能化。
图2 使用XT CAPP进行工艺设计
在制造部门，计算机辅助制造技术(CAM)已全面应用，实现了计算机与数控设备的互联互通，MasterCAM、CAMWorkS等数控编程软件已广泛使用，实现了编程自动化，节省了机床占用时间，减轻了劳动强度，缩短了生产周期，提高了生产效率，进一步提高了经济效益和市场竞争力。
图3 使用CAMWorkS进行数控编程
但是，上述的设计、工艺、数控编程软件均以独立的系统运行，数控系统无法直接利用设计部门的数据，编程时还需重新绘制二维图和三维模型，同时，设计部门的数据也无法传递到CAPP系统，CAPP与CAM的流通渠道也未打通，各自都形成了信息孤岛。造成生产效率低，系统兼容性差，限制了新产品开发速度和数控机床加工能力的发挥，已经成为公司发展的瓶颈。
因此，如何将CAD、CAPP、CAM 3个系统集成在一起，实现工艺、设计和制造资源的合理配置和优化，从而达到提高生产效率、保证产品质量和降低成本的目的，所以实施CAD/CAPP/CAM系统集成已经成为目前亟待解决的迫切问题。
通常所说的CAD/CAPP/CAM系统集成是指将设计、工艺与制造3个环节中使用的CAD、CAPP和CAM软件集成。常用的一般有2种方式：
(1)直接集成方式：把CAD、CAPP、CAM3个系统作为一个整体进行集成，CAPP、CAM的功能直接在CAD平台上开发实现，实现了CAD/CAPP/CAM系统的信息集成和功能集成。这种集成方式的特点：集成度高，数据管理能力强，工艺设计参数化，例如SolidWorks/CAPPWorks/CAMWorks。
(2)基于PDM的集成方式：通过软件和接口开发，利用网络技术和数据库技术，将相关的数据信息存储PDM系统下，实现CAD、CAPP、CAM子系统间数据信息的传递和管理。
本文提出的基于CAPP平台的3C集成方式，是一种全新的集成方式。它的集成度介于上述两种集成方式之间，优点是系统开发工作量小，开发成本低，周期短，易于实现，集成度较高。
基于CAPP平台的3C集成是指将CAD、CAM产生的数据信息集成于CAPP平台下，CAD和CAM产生的信息储存在CAPP数据库中（如图4）。
图4 将零件的二维图纸、三维模型、NC代码存储于CAPP系统
具体地讲，就是结构设计人员在CAD模块中，完成产品的零部件结构设计工作，并根据零部件明细表在CAPP平台下生成包含零部件装配关系的BOM结构树，同时将零部件的二维图纸及三维模型存储于CAPP系统中，如图5所示。在CAPP模块中，工艺人员根据零部件的二维图纸及三维模型，提取零部件的信息特征，调用基础数据库数据，完成零部件的工艺设计。在CAM模块中，根据CAD系统提供的零件三维模型，提取零件的可加工特征并生成操作计划，调整加工参数后，产生刀具轨迹，进行加工过程仿真，检查加工过程中的碰撞干涉。在加工过程仿真无误之后，输出数控加工程序，并将数控加工程序存储到CAPP系统中。
图5 在CAPP平台下浏览零件的三维模型
实施CAD/CAPP/CAM系统集成，将大大缩短产品开发周期，提高产品创新能力，减轻劳动生产强度，降低产品成本和消耗，进一步提高经济效益和市场竞争力。必将对促进技术进步、提升核心竞争力、解决发展瓶颈制约等方面发挥巨大的作用。
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本文标题：基于CAPP平台下的3C集成技术
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