基于CAD与CAM发展史论文.doc

课 程 论 文论文标题: 基于CAD与CAM发展史论文 课程名称： 机械原理 课程编号： BT1601012-01 学生姓名： 学生学号： 所在学院： 学习专业： 机械设计制造及其自动化 课程教师： 2017 年 4 月 8 日基于CAD与CAM发展史官博（桂林电子科技大学 海洋信息工程学院 广西 北海 53600）摘要：机械CADCAM技术是随着计算机和信息技术的发展而形成的新技术。纵观人类制造业的发展史，机械CADCAM技术是20世纪最杰出的工程成就之一，也是计算机技术在制造业中的重要应用，其对制造业的发展产生了巨大影响和推动作用，使产品从设计到加工整个过程产生了根本性变革。自20世纪60年代问世以来已经过40多年的快速发展，现已成为一种高新技术产业。也是计算机技术在制造业中的重要应用，其对制造业的发展产生了巨大影响和推动作用，使产品从设计到加工整个过程产生了根本性变革。目前，机械CADCAM技术已被广泛应用于机械、电子、航天、汽车、船舶、航空、轻工等各个领域。关键词：机械CADCAM、基本功能、软硬件配置和CAD/CAM技术的发展Based on the development history of CAD and CAMGuanBo(School of ocean and information engineering, Guilin University of Electronic Technology, Guangxi 53600, Beihai, China)Abstract: Mechanical CAD / CAM technology is a new technology with the development of computer and information technology. Throughout the history of human development of the manufacturing industry, mechanical CAD / CAM technology is one of the most outstanding engineering achievements in twentieth Century, is an important application of computer technology in manufacturing industry, has a great impact on the development of the manufacturing industry and promote the development of the product from design to processing the whole process produced fundamental change. Since 1960s, it has been developed for over 40 years and has become a high-tech industry. It is also an important application of computer technology in the manufacturing industry, which has a great impact on the development of the manufacturing industry. At present, the mechanical CAD / CAM technology has been widely used in machinery, electronics, aerospace, automotive, shipbuilding, aviation, light industry and other fields.Key words: Mechanical CAD / CAM, basic function, hardware and software configuration and development of CAD/CAM Technology机械CADCAM技术是计算机辅助设计与计算机辅助制造的英文缩写，CAD/CAM技术是以计算机、外围设备及其糸统软件为基础，包括二维绘图设计、三维几何造型设计、有限元分析(FEA)及优化设计、数控加工编程(NCP)、仿真模拟及产品数据管理等内容。CAD / CAM technology is based on computer, peripheral equipment and its system software, including two-dimensional drawing design, three-dimensional geometric modeling design, finite element analysis (CAD / CAM) technology is computer-aided design and computer aided manufacturing English abbreviation, (FEA) and optimization design, CNC machining programming (NCP), simulation and product data management and so on.一、CAD发展史随着正版化的日益来临，很多公司都在致力于CAD行业软件的研发，国内公司在这方面几乎是群雄并起。但都摆脱不了国外软件的模式和核心。 要开发出适合国人的CAD、CAM设计软件呢，需要一个艰苦的摸索过程。 这里先介绍一下CAD的发展历程 在CAD软件发展初期，CAD的含义仅仅是图板的替代品，即：意指Computer Ai ded Drawing(or Drafting)而非现在我们经常讨论的CAD(Computer Aided Design)所包含的全部内容。CAD技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到70年代末期，以后作为CAD技术的一个分支而相对单独、平稳地发 展。早期应用较为广泛的是CADAM软件，近十年来占据绘图市场主导地位的是 Autodesk公司的AutoCAD软件。在今天中国的CAD用户特别是初期CAD用户中，二维绘图仍然占有相当大的比重，由四次技术革命造就了现在的CAD。1. 第一次CAD技术革命贵族化的曲面造型系统60年代出现的三维CAD系统只是极为简单的线框式系统。这时法国的达索飞机制造公司开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIA。它的出现，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAM技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来近似准确表达曲面的落后的工作方式。2.第二次CAD技术革命实体造型技术从70年代末到80年代初，随着计算机技术的前进，同时在CAD技术方面也进行了许多开拓，1979年世界上出现了第一个完全基于实体造型技术的大型CAD软件I-DEAS。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于CAD的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来CAD技术的发展的方向。3. 第三次CAD技术革命 参数化技术实体造型技术逐渐普及时，CAD技术的研究又有了重大进展。在80年代中期，以PTC的Pro/Engineer为代表的系统帅先使用了参数化实体造型方法。它主要有以下特点：基于特征的设计、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。进入90年代，参数化技术变得比较成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上存在的简便易行的优势。4.第四次CAD技术革命变量化技术由于计算机技术的不断成熟，使得现在的CAD技术和系统都具有良好的开放性。图形接口、图形功能日趋标准化。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。二、CMD发展史一般来说，计算机辅助制造（computer aided manufacturing，CAM）是指应用计算机来进行产品制造的统称。有广义CAM和狭义CAM之分。广义CAM是指利用计算机辅助完成从原材料到产品的全部制造过程，其中包括直接制造过程和间接制造过程。狭义CAM是指制造过程中某个环节应用计算机，在计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）中，通常是指计算机辅助机械加工（computer aided machining），更明确地说，是指数控加工，它的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。CAM技术从产生发展到现在，无论是在硬件平台，还是在系统结构上，CAM在其功能和特点上都发生了较大的变化。从CAM的发展历程看，CAM在其基本处理方式与目标对象上主要可分为两个主要发展阶段： 1.第一阶段的CAM：APT。20世纪60年代CAM以大型机为主，在专业系统上开发的编程机及部分编程软件如：FANOC、Semems编程机，系统结构为专机形式，基本的处理方式是以人工或计算机辅助式直接计算数控刀路为主，而编程目标与对象也都是直接数控刀路的。因此其缺点是功能相对比较差，而且操作困难,只能专机专用。 2.第二阶段的CAM：曲面CAM系统。在第一阶段缺陷的基础上，人们又不断完善，创造出了曲面CAM系统。系统结构一般是CAD/CAM混合系统，同时较好地利用了CAD模型，以几何信息作为最终的结果，自动生成加工刀路。于是在此基础上，自动化、智能化程度取得了较大幅度的提高，具有代表性的是UG、DUCT、Cimatron、MarsterCAM等。其基本特点是面向局部曲面的加工方式，表现为编程的难易程度与零件的复杂程度直接相关，而与产品的工艺特征、工艺复杂程度等没有直接的相关关系。 三、CAD/CAM技术的应用现状CAD/CAM技术20世纪50年代起源于美国,经过近50年的发展,其技术和水平已经到达了相当成熟的阶段。日本、法国、德国也相继在机械制造、航空航天、汽车工业、建筑化工等行业中广泛使用CAD/CAM技术。CAD/CAM技术在发达国家已经成为国民经济的重要支柱。CAD/CAM技术的应用起步于20世纪60年代末,经过40多年的研究、开发与推广应用,CAD/CAM技术已经广泛应用于国内各行各业。综合来看,CAD/CAM技术的在国内的应用主要有以下几个特点: (1)起步晚、市场份额小;(2)应用范围窄、层次浅;(3)功能单一、经济效益不突出。四、CAD/CAM技术的发展方向CAD/CAM技术应与多媒体更好的结合,增强使用的灵活性。未来的人机交互界面将会更加友善和方便,还可引入触摸式、声控式等各种操作方式。把多媒体技术与CAD/CAM软件相结合,将CAD/CAM走进有声有色的世界,不仅具有强大的设计、分析、制造功能,还能使工作人员在声像结合的丰富多彩的计算机环境中工作,工作更加轻松有效。 CAD/CAM系统应具有高度的开发性。智能化设计功能是未来CAD/CAM软件的一个重要标志。CAD/CAM系统将包括专家系统、经验储存、智能库、推理规则和自动学习功能。软件开发要将产品设计加工过程直接与系统相结合,使用户轻松完成工作任务。五、CADCAM系统的制作过程与未来CADCAM系统是设计、制造过程中的信息处理系统，它主要研究对象描述、系统分析、方案优儿、计算分析、工艺设计、仿真模拟、NC编程以及图形处理等理论和工程方法，输人的是产品设计要术，输出的是零件的制造加工信息。而CADCAM的制作过程如下：（1）设计人员根据市场需求调查以及用户对产品性能的要求，向CAD系统输人设计要求，利用几何建模功能，构造出产品的几何模型，计算机将此模型转换为内部的数据信息，存储在系统的数据库中。 （2）调用系统程序库中的各种应用程序对产品模型进行详细设计计算及结构方案优化分析，以确定产品总体设计方案及零部件的结构、主要参数，同时，调用系统中的图形库。 （3）根据屏幕显示的内容，对设计的初步结果做出判断，如果不满意，可以通过人机交互的方式进行修改，直至满意为止，修改后的数据仍存储在系统的数据库中。 （4）系统从数据库中提取产品的设计制造信息，在分析其几何形状特点及有关技术要术的基础上，对产品进行工艺过程设计，设计的结果存人系统的数据库，同时在屏幕上显示。（5）用户可以对工艺过程设计的结果进行分析、判断，并允许以人机交互的方式进行修改。最终的结果可以是生产中需要的工艺卡片，或是以数据接口文件的形式存人数据库，供后续模块读取。 （6）利用外部设备输出工艺卡片，成为车间生产加工的指导性文件，或计算机辅助制造系统从数据库中读取工艺规程文件，生成NC加工指令，在相应的数控设备上加工制造。 （7）有些CADCAM系统在生成了产品加工的工艺规程之后，对其进行仿真、模拟，验证其是否合理、可行。同时，还可以进行刀具、夹具、工件之间的干涉、碰撞检验。（8）在数控机床或加工中心上制造出产品的零件。CADCAM技术经过40余年的发展，得到了深入广泛的研究与应用，从早期单一的CAD（计算机绘图）与CAM（数控加工），发展到今天的 CADCAM集成技术。 CADCAM技术是不断发展的高新技术，随着科学技术的发展和工程应用的日益增长，其内涵也在不断的变化和丰富，人们对它的理解也会越来越深入。 CADCAM软件先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，每个时代都有当时流行的CADCAM软件。现在，工作站和微机干台 CADCAM软件已经占据主导地位，并出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件。六、结论计算机技术日新月异，硬件更新速度很快。在这短短的四十几年中，计算机分别经历了大型机、小型机、工作站、微机时代，每个新时代都出现了新的流行的 CADCAM软件。在工作站时代， Ellgilleer是工作站台三维CA DCAM软件的佼佼者，在当今微机时代，Solid Works在 Windows NT工作站台的三维CADCAM软件中处于颂先地位。由于国外在Unix工作站台上开发CADCAM软件已有一定的时间和投入，我国软件在这方面比美国等发达国家落后许多。但是，在微机台上开发CADCAM软件是一个全新的颂域，CAD/CAM(计较机辅助设计与制造)技术发生于20世纪50年月后期蓬勃国家的航空和军事工业中。随着计较机技术和信息技术的成长，CAD/CAM技术在全球迅速普及开来。对制造业来说，CAD/CAM是提高产物设