CADCAM的發(fā)展趨勢畢業(yè)論文.docVIP

河南工業(yè)大學?？粕厴I(yè)論文畢 業(yè) 論 文題 目 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展與應用現(xiàn)狀 院系名稱： 鄭州電氣工程學校 專業(yè)班級： * 學生姓名： * 學 號： * 指導教師： * 2010 年 4月 1 日摘要計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，給傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來了巨大的變革，CAD/CAM技術(shù)是一項利用計算機系統(tǒng)來幫助人們完成產(chǎn)品的設計和制造的新技術(shù)，他是計算機技術(shù)在零件生產(chǎn)中綜合應用的新飛躍，CAD包括建立幾何模型、工程分析、產(chǎn)品分析、動態(tài)模擬、自動繪圖等;CAM包括數(shù)字化控制、工藝過程設計、機器人、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、工廠管理等，CAD/CAM技術(shù)是制造的主要組成部分，文中簡述了CAD/CAM的發(fā)展與應用現(xiàn)狀。關(guān)鍵詞 飛速發(fā)展 自動繪圖 數(shù)字化控制 自動化技術(shù)Title CAD / CAM technology development and application statusAbstractThe rapid development of computer technology, the traditional manufacturing industry has brought great changes, CAD/CAM technology is a computer system to help people use finished product design and manufacturing of new technology, and he is in the production of computer technology in parts of the comprehensive application of CAD, including a new leap geometric model analysis of dynamic simulation analysis product engineering drawing automatically, CAM include digital control process design of flexible manufacturing systems (FMS robot factory management etc,) of CAD/CAM technology is the main component of automation technology, the paper describes the development of CAD/CAM application status quo and.Keywords Rapid development Automatic drawing Digital control Automation Technology 目 次1 引言.42 CAD/CAM的基本概念.42.1 CAD技術(shù)42.2 CAM技術(shù).53 CAD/CAM的區(qū)別.54 CAD/CAM集成技術(shù).65 CAD/CAM系統(tǒng)構(gòu)成.76 CAD/CAM的發(fā)展與應用.86.1 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展.86.2 CAD/CAM技術(shù)的應用.87 CAD/CAM技術(shù)發(fā)展與應用需解決的問題.9結(jié)論.9致謝.10參考文獻 .11圖1-1.7圖1-2.7一、引言當今的機械制造業(yè)已不不是傳統(tǒng)的機械加工，而是集機械、電子、光學、材料、生物、能源、管理等學科的最新成就為一體的新技術(shù)綜合體系，世界各國的經(jīng)濟競爭，業(yè)主要體現(xiàn)在先進制造技術(shù)的競爭上，先進制造技術(shù)的發(fā)展已成為當代國際間科技競爭的重點，在這種形式下，我國的機械制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機遇，機械制造中綜合運用的CAD/CAM技術(shù)，曾為機械制造業(yè)提供了強有力的技術(shù)支持，它的發(fā)展趨勢及應用現(xiàn)狀必將對我國的機械制造業(yè)產(chǎn)生深遠的影響。二、CAD/CAM的基本概念CAD/CAM技術(shù)是制造工程技術(shù)與計算機技術(shù)緊密結(jié)合、相互滲透而發(fā)展起來的一項綜合性應用技術(shù)，具有知識密集、學科交叉、綜合性強、應用范圍廣等特點。CAD/CAM技術(shù)是先進制造技術(shù)的重要組成部分，它的發(fā)展和應用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計、制造內(nèi)容和工作方式等都發(fā)生了根本性的變化。CAD/CAM技術(shù)已成為衡量一個國家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。2.1 CAD技術(shù)CAD技術(shù)起源于美國，它經(jīng)歷了一個由二維設計技術(shù)向三維設計技術(shù)發(fā)展的過程。CAD不僅是設計手段，而且是一種新的設計方法和思維。顯然，CAD技術(shù)的內(nèi)涵將會隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而不斷擴展。就目前情況而言，CAD是指工程技術(shù)人員以計算機為工具，運用自身的知識和經(jīng)驗，對產(chǎn)品或工程進行方案構(gòu)思、總體設計、工程分析、圖形編輯和技術(shù)文檔整理等設計活動的總稱，是一門多學科綜合應用的新技術(shù)。CAD是一種新的設計方法，它采用計算機系統(tǒng)輔助設計人員完成設計的全過程，將計算機的海量數(shù)據(jù)存儲和高速數(shù)據(jù)處理能力與人的創(chuàng)造性思維和綜合分析能力有機結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自所長，使設計人員擺脫繁重的計算和繪圖工作，從而達到最佳設計效果。CAD對加速工程和產(chǎn)品的開發(fā)、縮短設計制造周期、提高質(zhì)量、降低成本、增強企業(yè)創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。一般認為，CAD系統(tǒng)應具有幾何建模、工程分析、模擬仿真、工程繪圖等主要功能。一個完整的CAD系統(tǒng)應由人機交互接口、科學計算、圖形系統(tǒng)和工程數(shù)據(jù)庫等組成。人機交互接口是設計、開發(fā)、應用和維護CAD系統(tǒng)的界面，科學計算是CAD系統(tǒng)的主體，主要有有限元分析、可靠性分析、動態(tài)分析、產(chǎn)品的常規(guī)設計和優(yōu)化設計等。工程數(shù)據(jù)庫是對設計過程中使用和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、圖形、圖像及文檔等進行存儲和管理。就CAD技術(shù)目前可實現(xiàn)的功能而言，CAD作業(yè)過程是在由設計人員進行產(chǎn)品概念設計的基礎(chǔ)上從建模分析，完成產(chǎn)品幾何模型的建立，然后抽取模型中的有關(guān)數(shù)據(jù)進行工程分析、計算和修改，最后編輯全部設計文檔，輸出工程圖。2.2 CAM技術(shù)計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，簡稱CAM）到目前為止尚無統(tǒng)一的定義。一般而言，CAM是指計算機在制造領(lǐng)域有關(guān)應用的統(tǒng)稱，有廣義CAM和狹義CAM之分。所謂廣義CAM，是指利用計算機輔助完成從生產(chǎn)準備工作到產(chǎn)品制造過程中的直接和間接的各種活動，加工、裝配、檢驗、輸送、儲存等生產(chǎn)活動。而狹義CAM通常指數(shù)控程序的編制，包括刀具路線的規(guī)劃、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及后置處理和NC代碼生成等。CAM中核心的技術(shù)是數(shù)控加工技術(shù)。數(shù)控加工主要分程序編制和加工過程兩個步驟。程序編制是根據(jù)圖紙或CAD信息，按照數(shù)控機床控制系統(tǒng)的要求，確定加工指令，完成零件數(shù)控程序編制；加工過程是將數(shù)控程序傳輸給數(shù)控機床，控制機床各坐標的伺服系統(tǒng)，驅(qū)動機床，使刀具和工件嚴格按執(zhí)行程序的規(guī)定相對運動，加工出符合要求的零件。作為應用性、實踐性極強的專業(yè)技術(shù)，CAM直接面向數(shù)控生產(chǎn)實際。生產(chǎn)實際的需求是所有技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的原動力，CAM在實際應用中已經(jīng)取得了明顯的經(jīng)濟效益，并且在提高企業(yè)市場競爭能力方面發(fā)揮著重要作用。三、CAD/CAM的區(qū)別計算機輔助設計與制造技術(shù)是近二十多年來迅速發(fā)展、廣泛應用的一門新興綜合性計算機和自動化應用技術(shù)，這項技術(shù)從根本上改變了過去從設計到產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程中的技術(shù)管理和工作方式，給設計和制造領(lǐng)域帶來了深刻的變革，對實現(xiàn)工業(yè)和國防現(xiàn)代化具有重要意義。CAD/CAM技術(shù)是當前國際上科技領(lǐng)域的前沿課題，也是計算機集成制造系統(tǒng)CIMS的核心技術(shù)之一。早期的計算機輔助設計，主要指計算機輔助繪圖，利用計算機確定和設計產(chǎn)品形狀和尺寸，完成繪圖作業(yè)的過程。 但從前面產(chǎn)品設計章節(jié)的討論我們可以看出，產(chǎn)品的設計不是一個簡單的繪圖過程，它還包括分析、優(yōu)化，用到很多領(lǐng)域的知識。所以廣義上說，CAD技術(shù)應包括二維工程繪圖、三維幾何造型、有限元分析、數(shù)控(NC)加工、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理及其集成技術(shù)等。也就是說，為支持產(chǎn)品的設計，CAD技術(shù)還應該包括計算機輔助分析、輔助制造等覆蓋產(chǎn)品設計過程的兒個階段。為解決產(chǎn)品數(shù)量的交換和共享問題，國際標準化組織(ISO)根據(jù)各國有關(guān)標準制定了產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標準STEP。STEP不僅是產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準，而且是信息集成技術(shù)，為開發(fā)新一代CADCAM系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。四、CAD/CAM集成技術(shù)自20世紀70年代中期以來，出現(xiàn)了很多計算機輔助的分散系統(tǒng)，如CAD、CAE、CAPP、CAM等，分別在產(chǎn)品設計自動化、工藝過程設計自動化和數(shù)控編程自動化等方面起到了重要作用。但是這些各自獨立的系統(tǒng)不能實現(xiàn)系統(tǒng)之間信息的自動交換和傳遞。隨著計算機輔助技術(shù)日益廣泛的應用，人們很快認識到，只有當CAD系統(tǒng)一次性輸入的信息能為后續(xù)環(huán)節(jié)（如CAE、CAPP、CAM）繼續(xù)應用時才能獲得最大的經(jīng)濟效益。為此，提出了CAD到CAM集成的概念，并首先致力于CAD、CAPP、CAE、CAM系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)自動傳遞和轉(zhuǎn)換的研究，以便將已存在和使用的CAD、CAPP、CAE、CAM系統(tǒng)集成起來。CAD/CAM集成技術(shù)的關(guān)鍵是CAD、CAPP、CAM、CAE各系統(tǒng)之間的信息自動交換與共享。集成化的CAD/CAM系統(tǒng)借助于工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)以及標準格式的產(chǎn)品數(shù)據(jù)接口技術(shù)，把分散于機型各異的各個CAD、CAPP、CAM子系統(tǒng)高效、快捷地集成起來，實現(xiàn)軟、硬件資源共享，保證整個系統(tǒng)內(nèi)信息的流動暢通無阻。CAD/CAM集成技術(shù)是各計算機輔助單元技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展和市場全球化進程的加快，出現(xiàn)了以信息集成為基礎(chǔ)的更大范圍的集成技術(shù)，譬如將企業(yè)內(nèi)經(jīng)營管理信息、工程設計信息、加工制造信息、產(chǎn)品質(zhì)量信息等融為一體的計算機集成制造系統(tǒng)。而CAD/CAM集成技術(shù)是計算機集成制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等先進制造系統(tǒng)中的一項核心技術(shù)。五、CAD/CAM系統(tǒng)構(gòu)成是CAD/CAM系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，硬件的每一次技術(shù)突破圖1-1 CAD/CAM系統(tǒng)工作流程圖系統(tǒng)構(gòu)成的概念：CAD/CAM系統(tǒng)的工作流程如圖1-1所示。一個完善的CAD/CAM系統(tǒng)應具有如下功能：快速數(shù)字計算及圖形處理功能、幾何建模功能、處理數(shù)控加工信息的功能、大量數(shù)據(jù)和知識的存儲及快速檢索與操作功能、人機交互通信功能、輸入和輸出信息及圖形功能、工程分析功能等。為實現(xiàn)這些功能，CAD/CAM系統(tǒng)的運行環(huán)境由硬件、軟件和人三大部分所構(gòu)成，如圖1-2所示。硬件都帶來CAD/CAM技術(shù)革命性的變化。軟件是CAD/CAM系統(tǒng)的核心，包括系統(tǒng)軟件、各種支撐軟件和應用軟件等。硬件提供了CAD/CAM系統(tǒng)潛在的能力，而系統(tǒng)功能的實現(xiàn)是由系統(tǒng)中的軟件運行來完成。CAD/CAM系統(tǒng)的運行離不開人的創(chuàng)造性思維活動，不言而喻，人在系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用。目前CAD/CAM系統(tǒng)基本都采用人機交互的工作方式，這種方式要求人與計算機密切合作，發(fā)揮各自所長：計算機在信息的存儲與檢索、分析與計算、圖形與文字處理等方面具有特有的功能；人則在創(chuàng)造性思維、綜合分析、經(jīng)驗判斷等方面占有主導地位。圖1-2 CAD/CAM系統(tǒng)組成六、CAD/CAM的發(fā)展與應用6.1 CAD/CAM的發(fā)展CAD/CAM發(fā)展的歷史至今已有30余年，從1965年Lockheed飛機公司研制CAD/CAM系統(tǒng)開始，CAD/CAM技術(shù)得到了迅猛地發(fā)展。隨著計算機及信息技術(shù)的迅速發(fā)展和日趨完善，CAD/CAM技術(shù)在機械、電子、航空、航天以及建筑等部門得到了廣泛的應用。CAD/CAM技術(shù)使產(chǎn)品的設計制造和組織生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式產(chǎn)生了深刻的變革，成為產(chǎn)品更新?lián)Q代的關(guān)鍵技術(shù)，被人們稱為產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)動機。在工業(yè)發(fā)達國家，CAD/CAM己經(jīng)形成了一個推動各行業(yè)技術(shù)進步的、具有相當規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)部門。因此,CAD/CAM技術(shù)作為反映一個國家工業(yè)水平的標志。21世紀初的機械制造業(yè)，具體表現(xiàn)出以下幾個特征。1)標準化 CAD/CAM系統(tǒng)可建立標準零件數(shù)據(jù)庫,非標準零件數(shù)據(jù)庫和模具參數(shù)數(shù)據(jù)庫。 2)集成化技術(shù) 現(xiàn)代模具設計制造系統(tǒng)不僅應強調(diào)信息的集成,更應該強調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。 3)智能化技術(shù) 應用人工智能技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期(包括產(chǎn)品設計、制造、使用)各個環(huán)節(jié)的智能化,實現(xiàn)生產(chǎn)過程(包括組織、管理、計劃、調(diào)度、控制等)各個環(huán)節(jié)的智能化,以及模具設備的智能化,也要實現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。 4)網(wǎng)絡技術(shù)的應用 網(wǎng)絡技術(shù)包括硬件與軟件的集成實現(xiàn),各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議,信息通訊接口,系統(tǒng)操作控制策略等,是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)。 5)多學科多功能綜合產(chǎn)品設計技術(shù) 未來產(chǎn)品的開發(fā)設計不僅用到機械科學的理論與知識,而且還用到電磁學、光學、控制理論等知識。 CAD技術(shù)發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵-CAD數(shù)據(jù)模型 在CAD/CAM系統(tǒng)中，CAD的數(shù)據(jù)模型是一個關(guān)鍵。隨著CAD建模技術(shù)的進步，CAM才能有本質(zhì)的發(fā)展。6.2 CAD/CAM技術(shù)的應用我國CAD/CAM技術(shù)的研究始于20世紀70年代，當時主要集中在少數(shù)高校及航空領(lǐng)域等極小范圍。通過近幾十年堅持不懈的努力，我國CAD/CAM技術(shù)在理論與算法研究、硬件設備生產(chǎn)、支撐軟件的開發(fā)與商品化、專業(yè)應用軟件的研制與應用，以及在人才培養(yǎng)與技術(shù)普及等方面均取得了豐碩的成果。近年來，我國CAD/CAM技術(shù)發(fā)展迅速，應用日趨成熟，范圍不斷拓寬，水平不斷提高，應用領(lǐng)域幾乎滲透到所有制造工程領(lǐng)域，尤其機械、電子、建筑、造船、輕工等行業(yè)在CAD/CAM技術(shù)開發(fā)應用上有了一定規(guī)模，取得了顯著的成效。我國已自行開發(fā)了大量實用的CAD/CAM軟件，國內(nèi)計算機生產(chǎn)廠家已能夠為CAD/CAM系統(tǒng)提供性能良好的計算機和工程工作站。少數(shù)大型企業(yè)已經(jīng)建立起較完整的CAD/CAM系統(tǒng)并取得較好的效益，中小企業(yè)也開始使用CAD/CAM技術(shù)并初見成效；一些企業(yè)已著手建立以實現(xiàn)制造過程信息集成為目標的企業(yè)級CIMS系統(tǒng)，以實現(xiàn)系統(tǒng)集成、信息共享。CAD/CAM技術(shù)應用的實踐證明：先進的技術(shù)可以轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力，應用CAD/CAM技術(shù)是制造企業(yè)的迫切需求。CAD/CAM技術(shù)是保證國家整體工業(yè)水平上一個新臺階的關(guān)鍵性高技術(shù)，是提高產(chǎn)品與工程設計水平、降低消耗、縮短產(chǎn)品開發(fā)與工程建設周期、大幅度提高勞動生產(chǎn)率的重要手段；是提高研究與開發(fā)能力、提高創(chuàng)新能力和管理水平、增強市場競爭力和參與國際競爭的必要條件。隨著CAD/CAM技術(shù)應用的日益深入，我國制造企業(yè)在今后一段時間將面臨的問題是：如何將CAD技術(shù)由二維繪圖向三維建模發(fā)展，進一步提高設計效率；怎樣充分發(fā)揮CAE技術(shù)的作用，提升產(chǎn)品的競爭力；如何盡快將CAM/CAPP技術(shù)應用于數(shù)控編程及工藝設計上，提高數(shù)控設備的應用水平，提高工藝設計及工藝管理的計算機應用水平；如何在現(xiàn)有計算機輔助單元技術(shù)應用的基礎(chǔ)上，提高CAD/CAM應用的集成化程度；如何在將來把CAD/CAM系統(tǒng)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，形成企業(yè)級信息集成管理系統(tǒng)；面對先進設計理論和先進制造模式的發(fā)展，怎樣抓緊時機迎接新的機遇與挑戰(zhàn)等。這些都需要在今后的工作中不斷地探索和研究CAD/CAM領(lǐng)域的先進技術(shù)、不斷地吸收及應用CAD/CAM領(lǐng)域的最新成果。CAD/CAM在現(xiàn)代企業(yè)中發(fā)揮的作用：（1）縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，從而提高了勞動生產(chǎn)效率; （2）提高了產(chǎn)品設計、生產(chǎn)的精度，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量; （3）.節(jié)省人力、物力、空間和時間，從而降低了成本。七、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展與應用需解覺的問題 CADCAM是指結(jié)合專業(yè)技術(shù)、通過計算機系統(tǒng)輔助進行設計與建造的一門應用性很強的新興學科。當前，在許多高等職業(yè)技術(shù)學校，雖然開展了CAD/CAM方面的教學，開出了一些相關(guān)課程；但是，由于對CAD/CAM究竟最應該學習什么和怎樣學習等問題認識不足；所以，各個學校在CAD/CAM方面的