cadcam技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

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1、CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)摘要:介紹了CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展過(guò)程,預(yù)測(cè)了該技術(shù)在集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、綠色化、綜合化等方面的發(fā)展趨勢(shì)，并闡述了CAD/CAM技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:數(shù)字化;CAD/CAM；發(fā)展趨勢(shì)1引言目前,隨著CAD、CAM、CAPP、CAE、CIMS等技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的整個(gè)過(guò)程都可以由計(jì)算機(jī)輔助完成。特別是CAD技術(shù),從二維繪圖向三維仿真模型發(fā)展的基礎(chǔ)上,逐步發(fā)展成熟的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析、有限元分析、虛擬裝配及仿真、數(shù)控加工與仿真等許多計(jì)算機(jī)輔助功能，使CAD/CAE/CAM等逐步集成為綜合的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和管理系統(tǒng)。數(shù)字化CAD/CA

2、M技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中起到非常重要的作用。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用已迅速?gòu)能娛鹿I(yè)向民用工業(yè)擴(kuò)展，由大型企業(yè)向中小企業(yè)推廣,由高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用向汽車、日用家電、輕工產(chǎn)品等的設(shè)計(jì)和制造中普及。CAM技術(shù)可應(yīng)用于計(jì)算機(jī)進(jìn)行制造信息處理的全部過(guò)程,包括采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)的規(guī)劃、管理和控制產(chǎn)品制造的全過(guò)程，它包括與加工過(guò)程直接聯(lián)系的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制,如控制數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和進(jìn)行質(zhì)量的監(jiān)控等。CAM技術(shù)已經(jīng)成為CAX體系的重要組成部分,可以直接在CAD系統(tǒng)上建立起來(lái)的參數(shù)化、全相關(guān)的三維幾何模型（實(shí)體+曲面）上進(jìn)行加工編程,生成正確的加工軌跡。典型的CAM系統(tǒng)有UG、MDT、Pro/

3、E、Inventor和CAXA等。CAM作為整個(gè)集成系統(tǒng)的重要一級(jí),向上與CAD、CAPP實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，向下可方便、快捷、智能、高效地為數(shù)控生產(chǎn)服務(wù)，這是CAM技術(shù)發(fā)展的主題。2CAD/CAM的發(fā)展歷程2.1CAM的發(fā)展歷程從時(shí)間上看，CAD/CAM的發(fā)展是隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，CAD/CAM的發(fā)展歷程要從CAM的歷史說(shuō)起。1952年，美國(guó)麻省理工學(xué)院研制成功了世界上第一臺(tái)NC機(jī)床來(lái)取代以往的手工作業(yè)。此機(jī)床由于控制程序紙帶由人工完成，因而花費(fèi)時(shí)間且容易出錯(cuò)。為解決這些問(wèn)題，麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)了APT（AutomaticallyProgrammedTools）的自動(dòng)編程系統(tǒng)，根據(jù)加

4、工零件的形狀，自動(dòng)計(jì)算刀具軌跡。1957年和1961年又相繼推出了APT-II和APT-III。伊利諾斯工業(yè)大學(xué)于1969年研制成功了APT-IV。聯(lián)邦德國(guó)的漢堡大學(xué)吸收了APT技術(shù)并開(kāi)發(fā)了EXAPT-I、EXAPT-II和EXAPT-III。1969年，雷諾公司開(kāi)發(fā)成功了第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)AUTO-PROS。APT模式是第一代CAM的模式，基本處理方式是人工或輔助式直接計(jì)算數(shù)控刀路，編程目標(biāo)與對(duì)象也都直接是數(shù)控刀路。第二代CAM能處理曲面，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般是CAD/CAM混合系統(tǒng)，較好地利用了CAD模型，以幾何信息作為最終的結(jié)果，自動(dòng)生成加工刀路，自動(dòng)化、智能化程度得到了大幅度提高，具有代表性的

5、是美國(guó)的UG、加拿大的Cimatron、美國(guó)的MarsterCAM、法國(guó)CATIA。由于工序設(shè)計(jì)中的一些技術(shù)處理問(wèn)題，CAM技術(shù)是CAD/CAE/CAM發(fā)展中最緩慢的。1.1CAD的發(fā)展概述20世紀(jì)50年代后期，麻省理工學(xué)院在開(kāi)發(fā)APT的同時(shí)，探索了如何把計(jì)算機(jī)用于設(shè)計(jì)過(guò)程。其開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)圖形對(duì)話系統(tǒng)叫SKET-CHPAP，可以通過(guò)光筆在顯示器屏幕上給出一些簡(jiǎn)單的命令來(lái)繪出直線、圓、弧線等幾何圖形。會(huì)話式計(jì)算機(jī)圖形處理，是實(shí)現(xiàn)CAD概念的第一步。CAD首先成功地應(yīng)用在電子工業(yè)領(lǐng)域中，利用計(jì)算機(jī)圖形處理的功能，提高了設(shè)計(jì)的效率。隨后，在機(jī)械、土木、建筑等領(lǐng)域中也應(yīng)用CAD來(lái)進(jìn)行二維圖形的繪制。這

6、些二維繪圖的CAD系統(tǒng)為第一代CAD技術(shù)。1973年，布達(dá)佩斯國(guó)際會(huì)議首次公布了一種能與實(shí)物一模一樣的圖形存入計(jì)算機(jī)中的設(shè)計(jì)系統(tǒng)——立體?；鳎晒?shí)現(xiàn)了三維CAD，這就是第二代CAD系統(tǒng)，主要是進(jìn)行二維交互式繪圖和三維幾何繪圖。第二代CAD系統(tǒng)在幾何造型方面采用了三維線框模型、曲面模型和實(shí)體模型，在實(shí)體造型上采用實(shí)體幾何構(gòu)造法（CSG法）和邊界表示法（B-rep法）。第三代CAD系統(tǒng)始于20世紀(jì)80年代中期，建模方法上出現(xiàn)了特征建模、基于約束的參數(shù)化和變量化建模方法及2種建模方法互相交叉、融合。這種系統(tǒng)常常與CAM系統(tǒng)之間有內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及共同的數(shù)據(jù)庫(kù),做到了二、三維模型修改時(shí)的相互關(guān)聯(lián)

7、性以及CAD/CAM的信息集成。自20世紀(jì)90年代后期開(kāi)始，CAD技術(shù)正在向第四代CAD系統(tǒng)發(fā)展，以全面支持異地的、數(shù)字化的、采用不同設(shè)計(jì)哲理與方法的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。1.1CAD/CAM一體化技術(shù)CAD/CAM一體化技術(shù)指的是CAD與CAM各模塊之間信息的提取、交換、共享和處理的集成。與之有關(guān)的技術(shù)有CAD、CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)）、GT、Databases等。其中，產(chǎn)品建模技術(shù)、CAPP