CADCAM的發(fā)展歷程

1、爭/卄孝SOOCHOW UNIVERSITY論文題目CAD/CAM的發(fā)展歷程作者姓名XXX指導(dǎo)老師鞠華CAD/CAM的發(fā)展歷程中文摘要CAD/CAM (Computer Aided Design and Computer Aided manufacturing) 技術(shù)是制造工程技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合、相互滲透而發(fā)展起來的一項(xiàng)綜合性應(yīng) 用技術(shù)。自20世紀(jì)50年代以來，CAD/CA技術(shù)走完半個世紀(jì)的發(fā)展歷程，具有 設(shè)計(jì)知識門類寬、綜合性能強(qiáng)、處理速度快、經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)，是當(dāng)今先進(jìn)制 造技術(shù)的重要組成部分。CAD/CA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，不僅使之成為企業(yè)產(chǎn)品設(shè) 計(jì)開發(fā)和加工制造的手段和工具， 還大大

2、促進(jìn)了企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和管理水平， 對 國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步產(chǎn)生了深淵的影響。CAD/CAMfe術(shù)在1989年被美國工程科學(xué)院評為當(dāng)代最杰出貢獻(xiàn)的十項(xiàng)工程技術(shù)之一，是衡量一 個國家和地區(qū)科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。本文首先從CAD/CAM勺概念入手，介紹了 CAD/CA啲產(chǎn)生與它隨著歷史不 斷改革創(chuàng)新，以及在各個領(lǐng)域日趨重要的地位， 最后對CAD/CA嗷展的趨勢進(jìn)行 了分析。關(guān)鍵字：CAD; CAM ;產(chǎn)生；發(fā)展；趨勢作 者：XXX 指導(dǎo)老師：鞠華The Developme nt of CAD/CAMAbstractCAD / CAM tech no logy is

3、a manu facturi ng engin eeri ng tech no logy and computer tech no logy, in terwove n and developed a comprehe nsive applicati on techn ology. Since the 20th cen tury, since the 50's, CAD / CAM tech no logy has completed half a cen tury, the developme nt process, with broad categories of desig n

4、kno wledge, in tegrated performa nee, process in gspeed, the characteristics of high cost, adva need manu facturi ng tech no logy is today an importa nt part. CAD / CAM tech no logy developme nt and applicatio ns, n ot on ly making en terprise product desig n and developme nt and manu facturi ng of

5、in strume nts and tools, but also greatly promote the en terprise's tech no logical progress and man ageme nt level,The rapid developme nt of the n ati onal economy, promote scie nee and tech no logy had a deep impact. CAD / CAM Tech no logy in 1989 by the America n Academy of Engin eeri ng as t

6、he ten of the most outsta nding con tributi on to engin eeri ng is one measure of a country and regi onal scie ntific and tech no logical moderni zati on and the in dustrial moder ni zati on of the importa nt symbols.Firstly, from the CAD / CAM with the con cept, i ntroduced the CAD / CAM product io

7、n with its history of con ti nu ous reform and inno vati on as well as in the increasingly important position in all areas, the last of the paper the CAD / CAM developme nt trends are an alyzed.Key words : CAD ; CAM ; Born ； Development ; TrendsWriter: XXXFaculty Advisor : Ju Hua機(jī)械CAD/CAM的產(chǎn)生與發(fā)展機(jī)械CAD

8、/CAM技術(shù)形成于20世紀(jì)60年代，隨著40多年的迅速發(fā)展，已經(jīng)得到廣 泛應(yīng)用，其同時帶動了機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的深刻變革。目前，CAD/CAI技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、船舶、汽車、航空等領(lǐng)域，其應(yīng)用水平已經(jīng)成為衡量一個 國家和企業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)者的價值觀正發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變化， 呈現(xiàn)出多樣化 與個性化，用戶對各類產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度，以及產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制 造到投放到市場的周期都提出了越來越高的要求。為了適應(yīng)這種變化，工廠的產(chǎn) 品也向著多品種、中小批量方向發(fā)展。要適應(yīng)這種瞬息萬變的市場要求，則要求 生產(chǎn)更具有柔性。傳統(tǒng)的批量法則面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。計(jì)算機(jī)輔

9、助設(shè)計(jì) (CAD)與 計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM就是滿足這種新的要求而產(chǎn)生的一種新的制造方法。一、CAD/CAM技術(shù)的基本概念CAD/CAM ( Computer Aided Desig n and Computer Aided Manu facturi ng)技術(shù)以計(jì)算機(jī)及周邊設(shè)備和系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，它包括二維繪圖設(shè)計(jì)、三維幾何造 型設(shè)計(jì)。是制造工程技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的相互結(jié)合、相互滲透而發(fā)展起來的一項(xiàng) 綜合性技術(shù)。其特點(diǎn)是將人的創(chuàng)造能力和計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力、巨大存儲能力 和邏輯判斷能力有機(jī)地結(jié)合起來。 CAD /CAM技術(shù)隨著Internet/lntranet網(wǎng)絡(luò)和 并行高性能計(jì)算及事務(wù)處理的普

10、及，使異地、協(xié)同、虛擬設(shè)計(jì)及實(shí)時仿真技術(shù)在 CAD/CAE/CAM中得到了廣泛應(yīng)用。CAD （計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，Computer Aided Design ）是指工程技術(shù)人員在計(jì)算機(jī)及其各種軟件工具的幫助下，應(yīng)用自身的知識和經(jīng)驗(yàn)，對產(chǎn)品進(jìn)行包括方案構(gòu)思、總體設(shè)計(jì)、工程分析、圖形編輯和技術(shù)文檔管理等一切設(shè)計(jì)活動的總稱。CAD技術(shù)是一個在計(jì)算機(jī)環(huán)境及其相關(guān)軟件的支撐下完成對產(chǎn)品的創(chuàng)造、分析和修改、以期達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的過程。CAM （計(jì)算機(jī)輔助制造，Computer Aided Manufacturing ）有狹義和廣義的兩個概念。CAM的狹義概念指的是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活 動，它包

11、括CAPP、NC編程、工時定額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì) 劃的制訂等。這是最初CAM系統(tǒng)的狹義概念。到今天，CAM的狹義概念甚至更 進(jìn)一步縮小為NC編程的同義詞。CAPP已被作為一個專門的子系統(tǒng)，而工時定 額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì)劃的制訂則劃分給MR巴/ERP系統(tǒng)來完成。CAM的廣義概念包括的內(nèi)容則多得多，除了上述 CAM狹義定義所包含的 所有內(nèi)容外，它還包括制造活動中與物流有關(guān)的所有過程（加工、裝配、檢驗(yàn)、 存貯、輸送）的監(jiān)視、控制和管理。廣義的CAM技術(shù)一般是指利用計(jì)算機(jī)輔助完成從毛胚到產(chǎn)品制造過程中的直接和間接的各種活動，包括工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)計(jì) 劃制定、五六過程的運(yùn)行控

12、制、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等方面的內(nèi)容，其中工藝準(zhǔn) 備包括計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工裝設(shè)計(jì)與制造、計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控 編程、計(jì)算機(jī)輔助工時定額的編制等務(wù)。二、CAD/CAM 技術(shù)的產(chǎn)生20世紀(jì)50年代初中期，美國麻省理工學(xué)院（MIT）研制成功了世界上第一臺數(shù)控銑床，并為數(shù)控機(jī)床的自動編程研究開發(fā)了APT計(jì)算機(jī)自動編程系統(tǒng)，從而使機(jī)械制造業(yè)步入柔性自動化時代，同時也標(biāo)志著CAM技術(shù)的誕生。20世紀(jì)60年代初，美國I.E.Sutherland博士成功研制了世界上第一套計(jì)算機(jī) 圖形系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)者坐在圖形顯示器前操作鍵盤和光筆，在熒光屏上顯示圖形，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互作業(yè)。雖然，這項(xiàng)研究在今天看來較

13、為粗糙和不完善，當(dāng)它標(biāo)志這CAD技術(shù)的誕生。三、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展在CAD/CAM技術(shù)出現(xiàn)后的30 40年內(nèi)，CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件技 術(shù)相輔相成的發(fā)展，經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段：（1）單元技術(shù)的發(fā)展 這段時間跨越20世紀(jì)60 70年代。在這個階段， 計(jì)算機(jī)圖形軟件得到了商品化，出現(xiàn)了各式各樣的交互式圖形系統(tǒng)，簡化圖像圖 表的成產(chǎn)和處理；三圍線框模型和曲線模型得到應(yīng)用，這個時段后推出了三位實(shí)體模型；計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)用在數(shù)控加工變成系統(tǒng)；成組技術(shù)開始用于計(jì)算機(jī)輔助 設(shè)計(jì)和工藝規(guī)程的編制；許多著名的的商品化CAD/CAM系統(tǒng)被推向市場。這個階段主要的特征是CAD/CAE/CAM各功能模塊已基

14、本形成，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不 統(tǒng)一，集成性差，企業(yè)尚處于單元技術(shù)的應(yīng)用階段。（2） CAD/CAM的集成階段這個階段的時間段歷經(jīng) 20世紀(jì)80年代到90年代初，由于PC微機(jī)的問世，促使了 CAD/CAM技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展和普及 應(yīng)用階段。在這個階段內(nèi)，三位實(shí)體造型技術(shù)成熟，并發(fā)展特征造型技術(shù)；人工 智能和專家系統(tǒng)開始應(yīng)用與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助工程編制等領(lǐng)域；分布式網(wǎng)絡(luò)工作站已成為流行的硬件平臺。（3）面向產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)制造環(huán)境的 CAD/CAM發(fā)展階段 自20世紀(jì)90年代初以來，隨著全球化商品市場的形成，市場競爭更趨激烈。為了提升企業(yè)市 場響應(yīng)和應(yīng)變能力，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，CAD/CAM 技術(shù)從傳統(tǒng)的面

15、向零件的CAD/CAM集成階段朝著面向產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)工作環(huán)境的方向發(fā)展。面向產(chǎn)品全生命周期的建模技術(shù)、基于工程數(shù)據(jù)庫的企業(yè)級產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、 由工程工作站或高檔微機(jī)組成的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、支持群體小組協(xié)同作業(yè)的工作 模式等，是20世紀(jì)90年代以來CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)問題。（4） 智能CAD在cad系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用正文、圖形、圖像、語音等多媒體技術(shù)和人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù)大大提高了自動化設(shè)計(jì)的程度， 出現(xiàn)了智 能cad新學(xué)科。智能cad把工程數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)、知識庫及其專家系統(tǒng)、擬 人化用戶接口管理系統(tǒng)集于一體。四、CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下幾方面：1 、面

16、向?qū)ο?、面向工藝特征的結(jié)構(gòu)體系以傳統(tǒng)CAM曲面為目標(biāo)的體系結(jié)構(gòu)將被改變成面向整體模型（實(shí)體）、面向工藝特征的結(jié)構(gòu)體系。系統(tǒng)將能 夠按照工藝要求自動識別并提取所有的工藝特征及具有特定工藝特征的區(qū)域，使CAD/ CAM的集成化、自動化、智能化達(dá)到一個新的水平。2、 基于知識的智能化系統(tǒng)未來的CAM系統(tǒng)不僅可繼承并智能化地判斷工藝特征，而且具有模型對比、殘余模型分析與判斷功能，使刀具路徑更優(yōu)化， 效率更高。同時也具有對工件包括夾具的防過切、 防碰撞功能，提高操作的安全 性，更符合高速加工的工藝要求，并開放工藝相關(guān)聯(lián)的工藝庫、知識庫、材料庫 和刀具庫，使工藝知識積累、學(xué)習(xí)、運(yùn)用成為可能。使相關(guān)性編程成

17、為可能 尺寸相關(guān)、參數(shù)式設(shè)計(jì)等CAD領(lǐng)域的特性，有希望被引伸到 CAM系統(tǒng)之中。目前， 以Delcam公司的PowerMILL及WorkNC為代表，采用面向工藝特征的處理方式， 系統(tǒng)以工藝特征提取的自動化來實(shí)現(xiàn) CAM編程的自動化。當(dāng)模型發(fā)生變化后，只 要按原來的工藝路線重新計(jì)算，即實(shí)現(xiàn)CAM勺自動修改。由計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行工藝 特征、工藝區(qū)域的重新判斷并全自動處理， 使相關(guān)性編程成為可能。目前已有成 熟的產(chǎn)品上市，并為北美、歐洲等發(fā)達(dá)國家的模具界所接受。由于CAM系統(tǒng)專業(yè)化、智能化、自動化水平的提高，將導(dǎo)致機(jī)側(cè)編程方式的興起， 將改變CAMS程 與加工人員及現(xiàn)場分離的現(xiàn)象。3、 提供更方便的工藝

18、管理手段CAM 的工藝管理是數(shù)控生產(chǎn)中至關(guān)重 要的一環(huán)，未來CAM系統(tǒng)的工藝管理樹結(jié)構(gòu)，為工藝管理及即時修改提供了條件。 較領(lǐng)先的CAMS統(tǒng)已經(jīng)具有CAPP開發(fā)環(huán)境或可編輯式工藝模板，可由有經(jīng)驗(yàn)的 工藝人員對產(chǎn)品進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，CAM系統(tǒng)可按工藝規(guī)程全自動批次處理。 據(jù)報道， 未來的CAMg統(tǒng)將能自動生成圖文并茂的工藝指導(dǎo)文件， 并能以超文本格式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)瀏覽。五、CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾方面1、標(biāo)準(zhǔn)化 CAD 軟件一般應(yīng)集成在一個異構(gòu)的工作平臺之上，只有依 靠標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)才能解決 CAD系統(tǒng)支持異構(gòu)跨平臺的環(huán)境問題。目前，除了CAD支撐軟件逐步實(shí)現(xiàn)ISO標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，面向應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)零部件庫、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè) 計(jì)方