CADCAM的发展历程.doc

论文题目 CAD/CAM的发展历程 作者姓名 XXX 指导老师 鞠华 CAD/CAM的发展历程 中文摘要 CAD/CAM（Computer Aided Design and Computer Aided manufacturing)技术是制造工程技术与计算机技术相结合、相互渗透而发展起来的一项综合性应用技术。自20世纪50年代以来，CAD/CAM技术走完半个世纪的发展历程，具有设计知识门类宽、综合性能强、处理速度快、经济效益高的特点，是当今先进制造技术的重要组成部分。CAD/CAM技术的发展和应用，不仅使之成为企业产品设计开发和加工制造的手段和工具，还大大促进了企业的技术进步和管理水平，对国民经济的快速发展、促进科学技术的进步产生了深渊的影响。CAD/CAM技术在1989年被美国工程科学院评为当代最杰出贡献的十项工程技术之一，是衡量一个国家和地区科技现代化和工业现代化的重要标志之一。本文首先从 CAD/CAM的概念入手，介绍了CAD/CAM的产生与它随着历史不断改革创新，以及在各个领域日趋重要的地位，最后对CAD/CAM发展的趋势进行了分析。 关键字：CAD；CAM；产生；发展 ; 趋势 作 者：XXX 指导老师：鞠 华 The Development of CAD/CAMAbstract CAD / CAM technology is a manufacturing engineering technology and computer technology, interwoven and developed a comprehensive application technology. Since the 20th century, since the 50s, CAD / CAM technology has completed half a century, the development process, with broad categories of design knowledge, integrated performance, processingspeed, thecharacteristics of high cost, advanced manufacturing technology is today an important part. CAD / CAM technology development and applications, not only making enterprise product design and development and manufacturing of instruments and tools, but also greatly promote the enterprises technological progress and management level,The rapid development of the national economy, promote science and technology had a deep impact. CAD / CAM Technology in 1989 by the American Academy of Engineering as the ten of the most outstanding contribution to engineering is one measure of a country and regional scientific and technological modernization and the industrial modernization of the important symbols.Firstly, from the CAD / CAM with the concept, introduced the CAD / CAM production with its history of continuous reform and innovation as well as in the increasingly important position in all areas, the last of the paper the CAD / CAM development trends are analyzed. Key words :CAD ; CAM ; Born；Development ; Trends Writer：XXX Faculty Advisor：Ju Hua 机械CAD/CAM的产生与发展 机械CAD/CAM技术形成于20世纪60年代，随着40多年的迅速发展，已经得到广泛应用，其同时带动了机械设计和制造的深刻变革。目前，CAD/CAM技术已被广泛应用于机械、电子、船舶、汽车、航空等领域，其应用水平已经成为衡量一个国家和企业技术水平的重要标志之一。随着人们生活水平的提高，消费者的价值观正发生结构性的变化，呈现出多样化与个性化，用户对各类产品的质量，产品的更新换代速度，以及产品从设计、制造到投放到市场的周期都提出了越来越高的要求。为了适应这种变化，工厂的产品也向着多品种、中小批量方向发展。要适应这种瞬息万变的市场要求，则要求生产更具有柔性。传统的批量法则面临着严重的挑战。计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM)就是满足这种新的要求而产生的一种新的制造方法。一、CAD/CAM技术的基本概念CAD/CAM （Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing）技术以计算机及周边设备和系统软件为基础，它包括二维绘图设计、三维几何造型设计。是制造工程技术与计算机技术的相互结合、相互渗透而发展起来的一项综合性技术。其特点是将人的创造能力和计算机的高速运算能力、巨大存储能力和逻辑判断能力有机地结合起来。CAD /CAM技术随着Internet/Intranet网络和并行高性能计算及事务处理的普及，使异地、协同、虚拟设计及实时仿真技术在CAD/CAE/CAM中得到了广泛应用。 CAD（计算机辅助设计，Computer Aided Design）是指工程技术人员在计算机及其各种软件工具的帮助下，应用自身的知识和经验，对产品进行包括方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑和技术文档管理等一切设计活动的总称。CAD技术是一个在计算机环境及其相关软件的支撑下完成对产品的创造、分析和修改、以期达到预期目标的过程。CAM（计算机辅助制造，Computer Aided Manufacturing）有狭义和广义的两个概念。CAM的狭义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，它包括CAPP、NC编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。这是最初CAM系统的狭义概念。到今天，CAM的狭义概念甚至更进一步缩小为NC编程的同义词。CAPP已被作为一个专门的子系统，而工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订则划分给MRP/ERP系统来完成。CAM的广义概念包括的内容则多得多，除了上述CAM狭义定义所包含的所有内容外，它还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。广义的CAM技术一般是指利用计算机辅助完成从毛胚到产品制造过程中的直接和间接的各种活动，包括工艺准备、生产计划制定、五六过程的运行控制、生产控制、质量控制等方面的内容，其中工艺准备包括计算机辅助工艺规程设计、计算机辅助工装设计与制造、计算机辅助数控编程、计算机辅助工时定额的编制等务。2、 CAD/CAM技术的产生 20世纪50年代初中期，美国麻省理工学院（MIT）研制成功了世界上第一台数控铣床，并为数控机床的自动编程研究开发了APT计算机自动编程系统，从而使机械制造业步入柔性自动化时代，同时也标志着CAM技术的诞生。20世纪60年代初，美国I.E.Sutherland博士成功研制了世界上第一套计算机图形系统，该系统允许设计者坐在图形显示器前操作键盘和光笔，在荧光屏上显示图形，实现人机交互作业。虽然，这项研究在今天看来较为粗糙和不完善，当它标志这CAD技术的诞生。3、 CAD/CAM技术的发展在CAD/CAM技术出现后的3040年内，CAD/CAM系统的硬件和软件技术相辅相成的发展，经历了几个发展阶段：（1） 单元技术的发展 这段时间跨越20世纪6070 年代。在这个阶段，计算机图形软件得到了商品化，出现了各式各样的交互式图形系统，简化图像图表的成产和处理;三围线框模型和曲线模型得到应用，这个时段后推出了三位实体模型；计算机图形技术用在数控加工变成系统;成组技术开始用于计算机辅助设计和工艺规程的编制；许多著名的的商品化CAD/CAM系统被推向市场。这个阶段主要的特征是CAD/CAE/CAM各功能模块已基本形成，但数据结构尚不统一，集成性差，企业尚处于单元技术的应用阶段。（2） CAD/CAM的集成阶段 这个阶段的时间段历经20世纪80年代到90年代初，由于PC微机的问世，促使了CAD/CAM技术进入快速发展和普及应用阶段。在这个阶段内，三位实体造型技术成熟，并发展特征造型技术；人工智能和专家系统开始应用与计算机辅助设计和辅助工程编制等领域；分布式网络工作站已成为流行的硬件平台。（3） 面向产品并行设计制造环境的CAD/CAM发展阶段 自20世纪90年代初以来，随着全球化商品市场的形成，市场竞争更趋激烈。为了提升企业市场响应和应变能力，缩短产品生产周期，CAD/CAM技术从传统的面向零件的CAD/CAM集成阶段朝着面向产品并行设计、协调工作环境的方向发展。面向产品全生命周期的建模技术、基于工程数据库的企业级产品数据管理、由工程工作站或高档微机组成的分布式网络系统、支持群体小组协同作业的工作模式等，是20世纪90年代以来CAD/CAM技术发展的重点问题。（4） 智能CAD 在cad系统中，综合应用正文、图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系统等技术大大提高了自动化设计的程度，出现了智能cad新学科。智能cad把工程数据库及其管理系统、知识库及其专家系统、拟人化用户接口管理系统集于一体。 四、CAM技术的发展趋势 CAM技术的发展趋势将体现在以下几方面 1、面向对象、面向工艺特征的结构体系 以传统CAM曲面为目标的体系结构将被改变成面向整体模型（实体）、面向工艺特征的结构体系。系统将能够按照工艺要求自动识别并提取所有的工艺特征及具有特定工艺特征的区域，使CAD/ CAM的集成化、自动化、智能化达到一个新的水平。2、 基于知识的智能化系统 未来的CAM系统不仅可继承并智能化地判断工艺特征，而且具有模型对比、残余模型分析与判断功能，使刀具路径更优化，效率更高。同时也具有对工件包括夹具的防过切、防碰撞功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的工艺要求，并开放工艺相关联的工艺库、知识库、材料库和刀具库，使工艺知识积累、学习、运用成为可能。 使相关性编程成为可能 尺寸相关、参数式设计等CAD领域的特性，有希望被引伸到CAM系统之中。目前，以Delcam 公司的PowerMILL及WorkNC为代表，采用面向工艺特征的处理方式，系统以工艺特征提取的自动化来实现CAM编程的自动化。当模型发生变化后，只要按原来的工艺路线重新计算，即实现CAM的自动修改。由计算机自动进行工艺特征、工艺区域的重新判断并全自动处理，使相关性编程成为可能。目前已有成熟的产品上市，并为北美、欧洲等发达国家的模具界所接受。由于CAM系统专业化、智能化、自动化水平的提高，将导致机侧编程方式的兴起，将改变CAM编程与加工人员及现场分离的现象。 3、 提供更方便的工艺管理手段 CAM的工艺管理是数控生产中至关重要的一环，未来CAM系统的工艺管理树结构，为工艺管理及即时修改提供了条件。较领先的CAM系统已经具有CAPP开发环境或可编辑式工艺模板，可由有经验的工艺人员对产品进行工艺设计，CAM系统可按工艺规程全自动批次处理。据报道，未来的CAM系统将能自动生成图文并茂的工艺指导文件，并能以超文本格式进行网络浏览。五、 CAD技术的发展趋势主要体现在以下几方面 1、标准化 CAD软件一般应集成在一个异构的工作平台之上，只有依靠标准化技术才能解决CAD系统支持异构跨平台的环境问题。目前，除了CAD支撑软件逐步实现ISO标准和工业标准外，面向应用的标准零部件库、标准化设计方法已成为CAD系统中的必备内容，且向合理化工程设计的应用方向发展。 2、智能化 设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域，智能CAD是CAD发展的必然方向。从人类认识和思维的模型来看，现有的人工智能技术模拟人类的思维活动明显不足。因此，智能CAD不仅是简单地将现有的智能技术与CAD技术相结合，更重要的是深入研究人类设计的思维模型，最终用信息技术来表达和模拟它，才会产生高效的CAD系统，为人工智能领域提供新的理论和方法。CAD的这个发展趋势，将对信息科学的发展产生深刻的影响。 科学发展，永无止境，没有一种技术是“常青树”。CAD技术一直处于不断发展与探索之中，真是在此消彼长的互动，造就了目前CAD技术的兴旺与繁荣，促进了工业高速发展。越来越多的人认识到CAD是一种巨大的生产力，不断加入到用户行列之中。我们现在学习它，使用它就是在体现它的价值，它的优势与与众不同。 参 考 文 献1. 王隆太 机械CAD/CAM技术第三版 北京：机械工业出版社。 2010.22. 卜云峰 cad/cae/cam技术的现状与发展趋势 来源：模具网 发布：2006-12-17 3. 马志亮 土木工程CAD技术基础 来源：百度文库4. CAD/CAM技术发展现状与产品分析 来源：慧聪网 发布：2004-10-15. 张磊 刘东学 论机械CAD的应用现状及其发展趋势6. CAD技术发展史 来源：豆丁网 发布：2010.11