cadcam技术的应用及发展趋势

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1、CAD/CAM技术的应用及发展趋势摘要:介绍了CAD/CAM技术的发展过程,预测了该技术在集成化、智能化、网络化、绿色化、综合化等方面的发展趋势，并阐述了CAD/CAM技术未来的应用前景。关键词:数字化;CAD/CAM；发展趋势1引言目前,随着CAD、CAM、CAPP、CAE、CIMS等技术的出现和发展,产品设计和制造的整个过程都可以由计算机辅助完成。特别是CAD技术,从二维绘图向三维仿真模型发展的基础上,逐步发展成熟的零件结构设计和分析、有限元分析、虚拟装配及仿真、数控加工与仿真等许多计算机辅助功能，使CAD/CAE/CAM

2、等逐步集成为综合的计算机辅助设计、制造和管理系统。数字化CAD/CAM技术在机械设计中起到非常重要的作用。在工业发达国家，CAD/CAM技术的应用已迅速从军事工业向民用工业扩展，由大型企业向中小企业推广,由高技术领域的应用向汽车、日用家电、轻工产品等的设计和制造中普及。CAM技术可应用于计算机进行制造信息处理的全部过程,包括采用计算机系统进行生产的规划、管理和控制产品制造的全过程，它包括与加工过程直接联系的计算机监测与控制,如控制数控机床、工业机器人和进行质量的监控等。CAM技术已经成为CAX体系的重要组成部分,可以直接在CA

3、D系统上建立起来的参数化、全相关的三维几何模型（实体+曲面）上进行加工编程,生成正确的加工轨迹。典型的CAM系统有UG、MDT、Pro/E、Inventor和CAXA等。CAM作为整个集成系统的重要一级,向上与CAD、CAPP实现无缝集成，向下可方便、快捷、智能、高效地为数控生产服务，这是CAM技术发展的主题。2CAD/CAM的发展历程2.1CAM的发展历程从时间上看，CAD/CAM的发展是随着计算机软硬件技术的发展而发展的，CAD/CAM的发展历程要从CAM的历史说起。1952年，美国麻省理工学院研制成功了世界上第一台NC机

4、床来取代以往的手工作业。此机床由于控制程序纸带由人工完成，因而花费时间且容易出错。为解决这些问题，麻省理工学院开发了APT（AutomaticallyProgrammedTools）的自动编程系统，根据加工零件的形状，自动计算刀具轨迹。1957年和1961年又相继推出了APT-II和APT-III。伊利诺斯工业大学于1969年研制成功了APT-IV。联邦德国的汉堡大学吸收了APT技术并开发了EXAPT-I、EXAPT-II和EXAPT-III。1969年，雷诺公司开发成功了第一个标准设计系统AUTO-PROS。APT模式是第一

5、代CAM的模式，基本处理方式是人工或辅助式直接计算数控刀路，编程目标与对象也都直接是数控刀路。第二代CAM能处理曲面，系统结构一般是CAD/CAM混合系统，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，自动化、智能化程度得到了大幅度提高，具有代表性的是美国的UG、加拿大的Cimatron、美国的MarsterCAM、法国CATIA。由于工序设计中的一些技术处理问题，CAM技术是CAD/CAE/CAM发展中最缓慢的。1.1CAD的发展概述20世纪50年代后期，麻省理工学院在开发APT的同时，探索了如何把计算

6、机用于设计过程。其开发的计算机图形对话系统叫SKET-CHPAP，可以通过光笔在显示器屏幕上给出一些简单的命令来绘出直线、圆、弧线等几何图形。会话式计算机图形处理，是实现CAD概念的第一步。CAD首先成功地应用在电子工业领域中，利用计算机图形处理的功能，提高了设计的效率。随后，在机械、土木、建筑等领域中也应用CAD来进行二维图形的绘制。这些二维绘图的CAD系统为第一代CAD技术。1973年，布达佩斯国际会议首次公布了一种能与实物一模一样的图形存入计算机中的设计系统——立体模化器，成功实现了三维CAD，这就是第二代CAD系统，主

7、要是进行二维交互式绘图和三维几何绘图。第二代CAD系统在几何造型方面采用了三维线框模型、曲面模型和实体模型，在实体造型上采用实体几何构造法（CSG法）和边界表示法（B-rep法）。第三代CAD系统始于20世纪80年代中期，建模方法上出现了特征建模、基于约束的参数化和变量化建模方法及2种建模方法互相交叉、融合。这种系统常常与CAM系统之间有内部统一的数据结构及共同的数据库,做到了二、三维模型修改时的相互关联性以及CAD/CAM的信息集成。自20世纪90年代后期开始，CAD技术正在向第四代CAD系统发展，以全面支持异地的、数字化的

8、、采用不同设计哲理与方法的产品设计工作。1.1CAD/CAM一体化技术CAD/CAM一体化技术指的是CAD与CAM各模块之间信息的提取、交换、共享和处理的集成。与之有关的技术有CAD、CAPP（计算机辅助工艺过程设计）、GT、Databases等。其中，产品建模技术、CAPP