我國CAM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、問題和發(fā)展趨勢淺析《機械CAD與CAM》課程論文

1、機機械械 C CA AD D 與與 C CA AM M課課程程論論文文學(xué)生姓名學(xué)生姓名 專專 業(yè)業(yè)_ 學(xué)學(xué) 號號_ 班班 級級_ 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 成成 績績_ 2 20 00 09 9 年年 1 12 2 月月淺析我國 CAM 技術(shù)應(yīng)用狀況、問題和發(fā)展趨勢摘要：摘要： CAM 技術(shù)作為一門多學(xué)科綜合性技術(shù)，近幾十年來發(fā)展迅速，對制造業(yè)產(chǎn)生了深遠的影響。本文較全面地介紹了 CAM 技術(shù)在我國的應(yīng)用狀況，通過對比國外先進國家 CAM 技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀、技術(shù)特點和發(fā)展趨勢，分析指出我國 CAM 技術(shù)應(yīng)用推廣中存在的問題，并對其發(fā)展方向提出建議。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：CAM、應(yīng)用、現(xiàn)狀、問題、趨勢、分析AB

2、STRACT: The CAM technology has been multidisciplinary one comprehensiveness technology , development in recent almost several tens years has been prompt , has produced far-reaching influence to manufacturing industry. The main body of a book have a serious trial with the situation having introduced

3、that the CAM technology is in application of our country all round, analysis points out middle have problem of our country CAM technology application extension, and direction brings forward suggestion to its development by the fact that advanced country CAM technology application current situation ,

4、 technology characteristic compose in reply a developing trend contrast abroad.KEYWORDS: CAM,Application,Current situation,Problem,Trend,Analysis1 1 引言引言CAM技術(shù)，即計算機輔助制造技術(shù)，是指借助計算機來完成從生產(chǎn)準備到產(chǎn)品制造出來的過程中的各項活動，如計算機輔助數(shù)控加工編程、制造過程控制、質(zhì)量檢測與分析等。CAM是CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)中重要的組成部分，涉及到許多學(xué)科領(lǐng)域, 如計算機科學(xué)與工程、計算數(shù)學(xué)、機誡設(shè)計、人機工程、電子技術(shù)

5、及其他很多工程技術(shù)。經(jīng)過四十余年的發(fā)展,CAM 技術(shù)在機械制造、航空航天等技術(shù)領(lǐng)域起到了相當重要的作用。2 2 CAMCAM技術(shù)發(fā)展歷程簡介技術(shù)發(fā)展歷程簡介CAM技術(shù)發(fā)展的兩個主要階段。第一代是APT階段，20 世紀60 年代在專業(yè)系統(tǒng)上開發(fā)的編程機及部分編程軟件如:FANOC、Semems 編程機,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為專機形式,基本處理方式是人工或輔助式直接計算數(shù)控刀路,編程目標與對象也都是直接是數(shù)控刀路。但其存在功能差、操作困難、專機專用等缺陷。第二代是曲面CAM系統(tǒng)階段，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般是CAD/ CAM 混合系統(tǒng),較好的利用了CAD 模型,以幾何信息作為最終的結(jié)果,自動生成加工刀路。自動化、智能化

6、程度得到了大幅度提高,具有代表性的是UG、DUCT、Cimatron、MarsterCAM 等?；咎攸c是面向局部曲面的加工方式,表現(xiàn)為編程的難易程度與零件的復(fù)雜程度直接相關(guān),而與產(chǎn)品的工藝特征、工藝復(fù)雜程度等沒有直接相關(guān)關(guān)系。3 3 我國我國CAMCAM技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀我國CAM技術(shù)的研究工作起步于60年代末, 可以說與工業(yè)發(fā)達國家基本同步?！?六五”期間, 個別大型企業(yè)和設(shè)計部門成套引進了CAM系統(tǒng), 并在此基礎(chǔ)上開發(fā)和應(yīng)用。但國內(nèi)CAM技術(shù)的應(yīng)用不是很普遍, 原因是許多國有企業(yè)效益不佳, 沒有經(jīng)濟實力購買數(shù)控設(shè)備或軟件, 而大多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)缺少像國企那樣的技術(shù)隊伍, 使CAM技

7、術(shù)得不到推廣應(yīng)用。當前, 我國使用CAM技術(shù)最多的仍然是國家扶持的航空航天工業(yè)、造船業(yè)、大型民用企業(yè)和科研院所。4 我國我國CAMCAM技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題由于我國的體制、經(jīng)濟模式、以及CAM技術(shù)的研究起步較晚、經(jīng)驗不足等原因, 使軟件技術(shù)發(fā)展受到了一定的影響。目前存在的主要間題有：4.14.1 發(fā)展模式的制約發(fā)展模式的制約現(xiàn)代計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展, 使產(chǎn)品更新?lián)Q代周期不斷縮短。而在我國, 這種快速反應(yīng)能力和應(yīng)變能力卻很差, 加上行業(yè)內(nèi)部存在的宏觀失控和短期行為, 較大地影響了計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展, 使得軟件產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、品種, 以及推廣應(yīng)用等都大大落后于世界水

8、平。另外企業(yè)和商品經(jīng)濟發(fā)展的“ 大而全” 、“ 小而全” 、“ 自成系統(tǒng)”的自然經(jīng)濟特征,也制約了軟件技術(shù)的正常發(fā)展。絕大多計算機應(yīng)用項目從立項、投資、開發(fā)到應(yīng)用都是封閉型的。這樣做, 勢必保護了一些本來可以由社會分工來取代的落后環(huán)節(jié), 削弱了企業(yè)與社會的商品聯(lián)系, 反過來也使開發(fā)的軟件產(chǎn)品難以大面積推廣應(yīng)用, 阻礙了應(yīng)用軟件的商品不七進程。同時各企業(yè)、部門之間的軟件開發(fā)重復(fù)現(xiàn)象也較為嚴重, 使本來就有限的軟件開發(fā)人員和資金更加不足。4.24.2 軟件開發(fā)人員力量分散軟件開發(fā)人員力量分散我國的CAM軟件開發(fā)人員主要分布于各行各業(yè)的應(yīng)用部門和高等院校。在應(yīng)用部門工作的軟件技術(shù)人員, 包括各企業(yè)、

9、各部門的計算中心、信息中心、計算站等, 其主要任務(wù)是使用計算機宋參與本單位的管理、科研和生產(chǎn)等活動, 但在多數(shù)單位表現(xiàn)出技術(shù)月良務(wù)的性質(zhì), 處于配角地位。并且他們大多數(shù)只是在各自單位的使用范圍內(nèi)參與軟件技術(shù)工作, 主要是為了滿足本單位生產(chǎn)、管理的需求。加上各行業(yè)、企業(yè)之間的應(yīng)用軟件的使用環(huán)境差別, 開發(fā)出的大多數(shù)軟件難以作為商品軟件進入市場。在高等院校工作的軟件開發(fā)人員, 由于各種信息比較多, 思想活躍, 了解國內(nèi)外CAM技術(shù)的發(fā)展動態(tài), 在理論水平和軟件開發(fā)經(jīng)驗上都占有優(yōu)勢。但由于設(shè)備、資金、人員編制和政策上的限制, 多數(shù)人員只能作為軟件需求者或計算機公司“ 雇傭”的廉價勞力的身份進行開發(fā)工

10、作, 這樣大大限制了技術(shù)水平的發(fā)揮, 處于非常被動的地位。再加上缺乏有力的軟件開發(fā)法律保護雖已頒布了“ 計算機軟件保護條例” , 但未能得到很好地落實, 開發(fā)者的成果和應(yīng)有的權(quán)益沒有得到很好的保護, 這在一定程度上也挫傷了廣大軟件開發(fā)人員的工作積極性, 影響了工作的正常開展。4.34.3 CAMCAM系統(tǒng)開發(fā)過程中存在認識誤區(qū)系統(tǒng)開發(fā)過程中存在認識誤區(qū)這些錯誤認識主要表現(xiàn)在以下兩個方面：4.3.1 缺乏重微機軟件思想一些購買微機的企業(yè), 只重硬件不重視軟件, 常選擇使用盜版圖形軟件的辦法。由于得不到很好的技術(shù)培訓(xùn), 常導(dǎo)致CAM工作停滯不前。因為軟件是一種特殊的產(chǎn)品,它的使用需要相當技能, 如

11、能得到軟件公司或代理商的技術(shù)援助, 常取得事半功倍的效果。4.3.2 CAM未能與CAD數(shù)據(jù)共享一些CAD 工作開展得好的企業(yè), 已在微機上實現(xiàn)了二維繪圖工作,在工作站上實現(xiàn)了三維造型工作, 也在工藝自動生成和數(shù)控加工的計算機控制方面作了許多工作。但這些工作是分別在不同的軟件上, 由不同部門分別實施, 未能進行有效的二次開發(fā), 未能使其數(shù)據(jù)共享, 集成為一個整體。4.44.4 引進國外引進國外CAMCAM系統(tǒng)時存在問題系統(tǒng)時存在問題目前, 國內(nèi)實際應(yīng)用的CAM系統(tǒng), 一類是國內(nèi)自主版權(quán)的CAM系統(tǒng), 另一類是國外商品化的CAM系統(tǒng)。由于國外的CAM系統(tǒng)功能齊全、性能優(yōu)良, 并完成了商品化及工程

12、化要求,所以在國內(nèi)占得了很大市場分額。從對引進CAM系統(tǒng)的使用情況看, 大多企業(yè)沒有充分利用起來, 并沒有發(fā)揮出應(yīng)有的效益。問題表現(xiàn)在以下方面：4.4.2 國外的CAM軟件沒有全方位漢化和進行二次開發(fā)現(xiàn)在從事設(shè)計的工作人員中, 一部分年齡較大的設(shè)計人員, 他們具有豐富的設(shè)計經(jīng)驗, 但由于各種原因,他們的外語水平較低, 讓他們很快掌握CAM軟件的使用存在很大的難度。另一部分年輕的設(shè)計人員, 他們外語基礎(chǔ)較好, 但經(jīng)驗欠佳。再加上設(shè)計之后的加工很多還靠圖紙來加工, 加工人員的外語水平也是一個現(xiàn)實問題, 故漢字標準亦是一大問題。因此, 從我國使用的實際情況出發(fā), 引進CAM系統(tǒng)之后, 必須做到從菜單

13、、提示、錯誤信息到標注的全方位漢化二次開發(fā)。4.4.3 CAM應(yīng)用中缺乏管理的系統(tǒng)化 隨著CAM新技術(shù)的應(yīng)用, 設(shè)計管理過程和方式也必須隨之而變, 這些管理包括設(shè)計過程管理, 設(shè)計人員管理、設(shè)計圖紙的管理。因此, 引進系統(tǒng)之后必須進行管理方面的二次開發(fā)。管理系統(tǒng)化有利于保證設(shè)計質(zhì)量, 有利于設(shè)計過程并行工程實施, 有利于產(chǎn)品更新?lián)Q代。從而達到提高設(shè)計質(zhì)量和效率的目的。4.4.4 缺乏人員培訓(xùn)與人才培養(yǎng)CAM 是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物, 這對一些老設(shè)計人員來說, 肯定存在一個適應(yīng)的問題。要想使軟件發(fā)揮最大的作用, 這就必須對有關(guān)使用者進行專業(yè)培訓(xùn), 否則可能設(shè)計效率提高不理想, 嚴重者可能效率下降。人才

14、培訓(xùn)則是另一個關(guān)鍵, 系統(tǒng)的維護以及CAM軟件的二次開發(fā)需要既懂計算機知識又有相關(guān)專業(yè)水平的人員來完成。企業(yè)如果沒有這樣的得力人才, CAD/CAM軟件只是一個“電子圖板”, 其使用效率也會大打折扣。5 5CAMCAM 技術(shù)發(fā)展趨勢及我國技術(shù)發(fā)展趨勢及我國 CAMCAM 技術(shù)發(fā)展建議技術(shù)發(fā)展建議5.15.1 制造業(yè)新技術(shù)對制造業(yè)新技術(shù)對CAMCAM提出新要求提出新要求眾所周知,近年來制造業(yè)新技術(shù)的最大熱點是高速加工技術(shù),該技術(shù)在簡化生產(chǎn)工藝與工序、減少后續(xù)處理工作量、提高加工效率、提高表面質(zhì)量等幾個方面能極大地提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期,已經(jīng)得到廣泛的認可及應(yīng)用,其對 CAM 也提出了新的特殊

15、要求,主要分析如下:5.1.1 安全性要求高速加工采用小切削度、小切削量、高進給速度,特征加工的一般切削速度( F 值) 為傳統(tǒng)加工的 10 倍以上( F 可達到 20008000mm/ min) ,在高速進給條件下,一旦發(fā)生過切、幾何干涉等,后果相當嚴重,故安全性要求是第一位的。傳統(tǒng)的 CAM系統(tǒng)靠人工或半自動防過切處理方式,沒有從根本上杜絕過切現(xiàn)象的發(fā)生,所以無法滿足高速加工安全性的基本要求。5.1.2 工藝性要求高速加工要求刀路的平穩(wěn),避免刀路軌跡的尖角(刀路突然轉(zhuǎn)向) 、盡量避免空刀切削、減少切入/ 切出等,故要求 CAM 系統(tǒng)具有基于殘余模型的智能化分析處理功能、刀路光順化處理功能、

16、符合高速加工工藝的優(yōu)化處理功能及進給量( F 值) 優(yōu)化處理功能(切削優(yōu)化處理) 等。為適應(yīng)高速加工設(shè)備的高檔數(shù)控系統(tǒng),CAM 應(yīng)支持最新的 NURBS 編程技術(shù)。5.1.3 高效率要求高效率體現(xiàn)在兩個方面:(a) 編程的高效率高速加工的工藝性要求比傳統(tǒng)數(shù)控加工高了很多,刀路長度是傳統(tǒng)加工的上百倍,一般編程時間遠大于加工時間,故編程效率已成為影響總體效率的關(guān)健因素之一。傳統(tǒng)的 CAM 系統(tǒng)采用面向局部曲面的編程方式,系統(tǒng)無法自動提供工藝特征,編程復(fù)雜程度很大,對編程人員除工藝水平之外(基本要求) ,還要求有很高的使用技巧。迫切需要具有高速加工知識庫的、智能化程度的、面向整體模型的、新一代的 C

17、AM 系統(tǒng)。(b) 優(yōu)化的刀路確保高效率的數(shù)控加工,如基于殘余模型的智能化編程可有效地避免空刀,進給量( F 值) 優(yōu)化處理可提高切削效率 30 %等。5.25.2 CAMCAM技術(shù)發(fā)展趨勢技術(shù)發(fā)展趨勢CAM 技術(shù)的更新發(fā)展迫在眉睫,主要有以下幾個方面。5.2.1 軟硬件平臺WinTel 結(jié)構(gòu)體系因優(yōu)異的價格性能比、方便的維護、優(yōu)異的表現(xiàn)、平實的外圍軟件支持,已經(jīng)取代 UNIX 操作系統(tǒng)成為 CAD/ CAM 集成系統(tǒng)的支持平臺。OLE 技術(shù)及O&M 技術(shù)的應(yīng)用將會使系統(tǒng)集成更方便。今后 CAM 的軟件平臺無疑將是 WindowsNT 或 Windows 2000 ,硬件平臺將是高檔

18、PC 或 NT 工作站系列。隨著高檔 NC 控制系統(tǒng)的 PC 化、網(wǎng)絡(luò)化及 CAM 的專業(yè)與智能化的發(fā)展,甚至機上編程也可能會有較大的發(fā)展。5.2.2 面向?qū)ο?、面向工藝傳統(tǒng) CAM 局布曲面為目標的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)被改變成面向整體模型(實體) 、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(CAPP 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/ CAPP/ CAM 的集成化、一體化、自動化、智能化成為可能。5.2.3 智能化CAM 系統(tǒng)應(yīng)發(fā)展為不僅可繼承并智能化判斷工藝特征,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。同時面向整體的形式也具

19、有對工件包括夾具的防過切、防碰撞修理功能,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)、運用成為可能。5.2.4 網(wǎng)路化近年來,計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)得到了空前的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲入到全球的各個角落,并時刻影響和推動著制造的發(fā)展、改變著制造環(huán)境,面對這種變化,迫切的需要建立一種以市場需求驅(qū)動的、具有快速響應(yīng)機制的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)模式。制造企業(yè)將利用 Interner 進行產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計和制造。而 CAM 作為制造的核心部分更是需要建立起 CAM2NET,通過 Interner 提供多種制造支撐服務(wù),如產(chǎn)品設(shè)計的可制造性、加工過

20、程仿真及產(chǎn)品的試驗等,使得集成企業(yè)的成員能夠快速連接和共享制造信息。建立敏捷制造的支撐環(huán)境在網(wǎng)絡(luò)上協(xié)調(diào)工作,將企業(yè)中各種以數(shù)據(jù)庫文本圖形和數(shù)據(jù)文件存儲的分布信息集成起來以供合作伙伴共享,為各合作企業(yè)的過程集成提供支持。CAM 技術(shù)要得到全面的發(fā)展,還有很長的路要走,開發(fā) CAM 技術(shù)的最終目的是應(yīng)用 CAM 技術(shù),提高企業(yè)的制造技術(shù)。經(jīng)過多年的積累,CAM 在市場需求、理論基礎(chǔ)及外圍技術(shù)等方面的準備已經(jīng)成熟,我們有理由相信今后的 CAM 一定會朝著方便、快捷、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、專業(yè)集成化的方向不斷發(fā)展!5.35.3 對我國對我國CAMCAM技術(shù)發(fā)展建議技術(shù)發(fā)展建議要使我國 CAM 技術(shù)有長足的發(fā)

21、展，應(yīng)從以下幾方面加以考慮:5.3.1 要在觀念上打破“ 重硬輕軟”的傳統(tǒng),大力發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)軟件開發(fā)是計算機應(yīng)用中非常重要的一個環(huán)節(jié), 過去由于思想觀念上的原因, 沒能將其提到應(yīng)有的地位, 致使計算機硬件的功能也沒有得到充分發(fā)揮。今后要對軟件產(chǎn)業(yè)適當給予傾斜扶植政策與必要的投資, 使人們從思想上認解倒軟件開發(fā)工作的重要性與必要性, 給軟件開發(fā)創(chuàng)造一個有利的環(huán)境, 盡快將我國的 CAM 應(yīng)用技術(shù)搞上去。條件成熟時可重點建設(shè)一批具有國際競爭力的軟件開發(fā)實體, 使之成為外向型的軟件產(chǎn)業(yè)基地。5.3.2 科研與生產(chǎn)相結(jié)合, 加速研究成果的商品化科研和生產(chǎn)是相互促進的統(tǒng)一體, 而我國在科研與生產(chǎn)結(jié)合上,

22、 在科研成果向商品化轉(zhuǎn)化上恰恰是一個薄弱環(huán)節(jié)。要使科研真正起到先導(dǎo)作用, 就必須扣破以往的“ 自立課題、自己開發(fā)、自己應(yīng)用”的狀況, 走出“ 自我”的小天地, 全面地考慮間題, 在重視產(chǎn)品開發(fā)的同時, 還要重視生產(chǎn)技術(shù)、工藝化意識, 才能真正發(fā)揮科研的作用, 促使科研與生產(chǎn)形成良性循環(huán)。5.3.3 采取必要的行政、法律手段, 促進和保護計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展要想盡快將計算機應(yīng)用技術(shù)搞上去, 必須采取必要的行政手段, 協(xié)調(diào)各種軟件開發(fā)部門, 合理分工, 密切配合, 減少不必要的重復(fù)研究集中資金, 在關(guān)鍵項目上打“ 攻堅”戰(zhàn), 組織科研、高校和生產(chǎn)應(yīng)用部門等各方面力量, 進行技術(shù)攻關(guān), 爭取拿出質(zhì)量過硬的軟件產(chǎn)品。同時制定更加嚴格的法律, 來維護開發(fā)者的合法權(quán)益, 創(chuàng)造一個軟件開發(fā)工作的良好環(huán)境。要密切注意世界上知左國家技術(shù)的發(fā)展,高度重視基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)的突破, 跟上世界技術(shù)的潮流, 以使我們能夠認清方向, 少走彎路, 盡快赴上世界水平。5.3.4 高度重視軟件開發(fā)人才的培養(yǎng)及人才隊伍的穩(wěn)定性發(fā)展我國計算機應(yīng)用技術(shù), 人才是關(guān)鍵沒有堅實的人才基礎(chǔ), 一