CADCAM的发展及前景

CAD/CAM的发展及前景
院系：工学院
专业：机械设计制造及其自动化
班级： 10机电三班
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学号： 00000000000000
CAD/CAM的发展及前景
摘要：随着社会的发展用户对各类产品的质量、产品更新换代的
速度，以及产品设计、制造到投放市场的周期都提出了越来越高的要求。

为了适应这种瞬息万变的市场要求，则要求生产更具有柔韧性，显然传统的生产方法已经无法满足。

C AD/C AM就这样应运而生。

关键词：市场要求、柔韧性、C AD/C AM
一、CAD/CAM的发展史
1.1 C AD(C omput er Aided Desi gn）诞生于60年代，是美国麻省理工大学提出了交互式图形学的研究计划，由于当时硬件设施的昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统。

70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。

80年代，由于PC机的应用，C AD得以迅速发展，出现了专门从事C AD系统开发的公司。

当时VER SA C AD是专业的C AD制作公司，所开发的CAD软件功能强大，但由于其价格昂贵，故不能普遍应用。

而当时的Aut o d esk 公司是一个仅有员工数人的小公司，其开发的CAD系统虽然功能有限，但因其可免费拷贝，故在社会得以广泛应用。

同时，由于该系统的开放性，该CAD软件升级迅速。

1.2 C AM(com put er Ai ded M anufact uring计算机辅助制造)：利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。

它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。

C AM的核心是计算机数值控制，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。

1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。

数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。

此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道计算机辅助制造发展工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。

加工程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的CAM 便是计算机辅助加工零件编程工作。

麻省理工学院于1950年研究开发数控机床的加工零件编程语言AP T，它是类似FORTR AN的高级语言。

增强了几何定义、刀具运动等语句，应用AP T使编写程序变得简单。

这种计算机辅助编程是批处理的。

二、CAD/CAM的国内的发展
我国C AD/CAM 技术的研究工作起步于20 世纪60 年代末, “六五”期间成套引进了C AD/C AM系统, 并不断开发和应用。

到目前为止, C AD 应用已接近国际先进水平。

商品化二维CAD
软件基本满足了国内企业“甩掉图板”的要求, 并已产生一定的经济效益。

我国三维C AD 软件在功能上也已达到国外同类产品水平。

随着社会经济的发展,国有企业需要对传统的产品、设备和管理模式进行改造, 以提高企业适应市场的能力,而采用C AD/C AM是唯一的出路。

目前机械C AD/C AM软件的发展除了具有不断的扩展功能外,主要基于建模技术、模型技术、数据管理技术、软件技术、智能技术等的优化发展。

由于软件的特性和功能在很大程度上取决于开发人员的想象力, 所以其发展趋势难以预测, 而C AD/C AM软件进一步发展的前提必须是提高性能且减少对用户的依赖性,因此, 必须对C AD/C AM 控制系统的设计方案不断优化。

譬如,寻求最佳参数组合或几种参数的组合对系统中参数优化后,将对系统动作或性能大大改观, 从而使系统在最佳方案上运行。

判断最佳方案的依据是一项或一组评判标准, 有时在作决策时所选方案是制造成本最低, 而有时是保持机器在一最低温度下运行, 因此获得最佳设计的方法就是C AD/C AM在优化设计中的恰当应用。

又譬如,加工过程中的数字控制(NC) 是C AM 中一个深入细致的研究领域, 在生产制造过程中NC 已被广泛运用于机器制造、机械加工、火箭发动机长丝缠绕、电器布线、电子装配等很多方面。

一般地说, 数控系统是由一被控机床的机械结构加上一个控制系统与数据处理装置所组成。

因此, 一个数控系统唯一的误差来源就是机床的响应精度了。

若剔除人为影响因素, 可以使制造精度大大提高。

数控系统具有精确性、重复性、灵活性和多样性。

数字化C AD／C AM技术是计算机、微电子、信息、自动化等技术在产品设计制造领域的渗透、衍生和应用的结果，在国民经济的各个领域中得到了广泛的研究和应用。

随着科学技术的发展，数字化CAD／C AM技术的发展主要体现在集成化、全球化、网络化、智能化和绿色化。

三、CAD/CAM的应用
3.1 C AD在机械制造行业的应用最早,也最为广泛。

采用C AD 技术进行产品设计不但可以使设计人员"甩掉图板",更新传统的设计思想,实现设计自动化,降低产品的成本,提高企业及其产品在市场上的竞争能力 还可以使企业由原来的串行式作业转变为并行作业,建立一种全新的设计和生产技术管理体制,缩短产品的开发周期,提高劳动生产率。

如今世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用C AD/C AM技术进行产品设计,而且投入大量的人力物力及资金进行C AD/C AM软件的开发,以保持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势。

CAD技术还被用于轻纺及服装行业中。

以前我国纺织品及服装的花样设计、图案的协调、色彩的变化、图案的分色、描稿及配色等均由人工完成,速度慢、效率低,而目前国际市场上对纺织品及服装的要求是批量孝花色多、质量高、交货要迅速,这使得我国纺织产品在国际市场上的竞争力不强。

3.2 现在C AD/CAM技术已进入到人们的日常生活中,在电
影、动画、广告和娱乐等领域大显身手。

电影拍摄中利用C AD/C AM技术已有十余年的历史,美国好来坞电影公司主要利用C AD/C AM技术构造布景,可以利用虚拟现实的手法设计出人工不可能做到的布景。

这不仅能节省大量的人力、物力、降低电影的拍摄成本,而且还可以给观众造成一种新奇、古怪和难以想像的环境,获得极大的票房收入。

比如美国的《星球大战》、《外星人》、《侏罗纪公园》等科幻片以及完全用三维计算机动画制作的影片《玩具总动员》,都取得了极大的成功。

轰动全球的大片《泰坦尼克》应用了大量的三维动画制作,用计算机真实地模拟了泰克尼克航行、沉船的全过程。

此外,动画和广告制作中也充分利用了计算机造型技术,实质上也是一种虚拟现实技术。

虚拟现实技术还被用于各种模拟器及景物的实时漫游、娱乐游戏中。

四、CAD/CAM的前景
4.1集成化。

集成化是CAD/C AM技术发展的一个最为显著的趋势。

它是指把CAD、C AE、C AP P、C AM以至PPC生产计划与控制等各种功能不同的软件有机地结合起来用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。

国内外大量的经验表明：C AD系统的效益往往不是从其本身，而是通过C AM和PP C 系统体现出来。

因此CAM系统如果没有C AD系统的支持花巨资引进的设备往往很难得到有效地利用。

PPC系统如果没有CAD和C AM的支持既得不到完整、及时和准确的数据作为计划的依据，订出的计划也较难贯彻执行。

所谓的生产计划和控制将得不到实际效益。

因此人们着手将C AD、CAE、CAPP、C AM和P PC等系统有机地、统一地集成在一起从而消除"自动化孤岛" 取得最佳的效益。

4.2网络化。

21世纪制造业的全球化，从获取需求信息到产
品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造直至营销整个生产过程也将全球化。

C AD/C AM系统的网络化能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的拟实制造系统能开发自动化系统，产生和优化工作计划和车间级控制，支持敏捷制造的制造计划和控制应用系统。

对生产过程中物流能进行管理的物料管理应用系统等。

4.3智能化。

人工智能在C AD中的应用主要集中在知识工程的引入发展专家CAD系统。

专家系统具有逻辑推理和决策判断能力。

它将许多实例和有关专业范围内的经验、准则结合在一起, 给设计者更全面更可靠的指导。

应用这些实例和启发准则根据设计的目标不断缩小探索的范围使问题得到解决。

4.4网络化。

网络化是C AD/DAM发展趋势之一。

Int ernet、Int ranet和Ext ranet技术的发展为C AD/C AM系统开创了一个新天地。

过去那种单人、单机的设计已不适应C AD/DAM技术的发展，既难以实现资源共享，并行工程及敏捷制造的应用，又不利于企
业的管理保密，同时企业内部和企业间的信息交换也日益增多，因此网络化是C AD/DAM系统发展的一个必然趋势，通过网络企业内部将CAD、C AM和C AE以及管理与决策信息系统联成一体，以实现数据交换，共享和集成，提高整个系统从设计到制造全过程的效率。

各企业可形成虚拟企业相互取长补短、发挥各自最大的优质，实现产品的国际化开发和生产，为企业取得更大的效益服务。

五、结束语
综观先进制造技术的发展可以看到未来的制造是基于集成化和智能化的敏捷制造和“全球化”、“网络化”。

制造业未来的产品是基于信息和知识的产品。

C AD/C AM技术是当前科技领域的前沿课题。

中国的制造业在保护知识产权的同时并积极的努力加强研发力量，努力提高创新能力，使中国制造业从中低端产品加工厂转变为世界制造业中心之一。

从而带动制造业技术的快速发展。

参考文献
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[2] 陈兆仁，李迎九. C AD/C APP/C AM 集成方法与应用.机械工艺师.2001
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[4] 宁汝新，徐弘山．机械制造中的C AD/C AM技术.北京理工大学出版社．1990。