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1、一、CAD/CAM技术的概念计算机辅助设计及制造(CAD/CAM)技术是将计算机迅速、准确地处理信息的特点与人类创造思维及推理判断能力巧妙结合起来,用计算机硬件、软件的新成就,特别是计算机绘图、数据库、智能模拟技术,为现代设计提供理想的手段。1973年国际信息处理联合会(InternationalFederationofInformationProcessing,简称IFIP)对CAD系统的定义:CAD是将人和计算机混编在解题专业组中的一种技术,从而将人和计算机的最优特性结合起来。计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,简称CAD)是利用计算机
2、强大的计算功能和高效率的图形处理能力,辅助工程技术人员进行产品设计和工程分析,以达到理想的目的或取得创新成果的一门技术。它是综合了计算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科。在人和计算机组成的系统中,工程技术人员以计算机为辅助工具,完成产品的描述、设计、分析、绘图等工作,并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的。一般认为CAD系统的功能包括:草图设计、实体零件设计、自由曲面设计、钣金设计、装配设计、工程图绘制、工程分析、图像渲染、数据交换接口等。计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing,简称CAM),
3、广义CAM一般是指利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动,包括工艺过程设计、工装设计、NC自动编程、生产作业计划、生产控制、质量控制等。狭义CAM通常是指NC程序编程,包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成等。计算机辅助工艺过程设计(ComputerAidedProcessPlanning,简称CAPP)是指在人和计算机组成的系统中,根据产品设计阶段给出的信息,人机交互或自动地确定产品加工方法和工艺过程。一般包括毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹具设计等。计算机辅助工艺过程设计已逐渐形成为一门独立的技术分支。
4、CAD/CAM技术可以大大缩短产品的制造周期,显著提高产品的质量,从而产生巨大的经济效益。CAD/CAM技术在制造业广泛应用,其中以汽车、船舶、机床和航空航天等制造业应用最为广泛和深入。二、CAD/CAM技术的发展历程自1946年世界上第一台计算机在美国问世以来,人们就不断地将计算机新技术引入机械设计、制造领域。1.准备和诞生时期(20世纪50年代至60年代)2.蓬勃发展和进入应用时期(20世纪60年代)3.广泛应用的时期(20世纪70年代)4.突飞猛进的时期(20世纪80年代)5.日趋成熟的时期(20世纪90年代以来)计算机辅助几何设计(ComputerAi
5、dedGeometricDesign,简称CAGD)这一术语是1974年由巴恩希尔(Barnhill)与里森费尔德(Riesenfeld)在美国犹他大学的一次国际会议上提出,用以描述计算机辅助设计的数学方面内容。计算机辅助几何设计主要研究的是工程中的几何造型问题,是对各种几何外形信息的计算机表示、分析和综合。20世纪60年代,CAGD主要研究用线框图形和多边形构成三维形体。20世纪70年代末至80年代初,能够精确表达零部件全部属性的实体造型技术出现了,它以美国SDRC公司的I-deas软件为代表,实体造型技术的普及应用标志着CAD发展史上的第二次技术创新。进入
6、20世纪80年代,以基于特征的设计、全尺寸约束、全数据相关、存储驱动设计修改为特征的参数化设计成为第三次CAD技术创新的标志。尤以美国PTC公司的Pro/ENGINEER软件为代表。20世纪90年代,一种更加先进的实体造型技术———变量化技术成为新的发展方向,同时,变量化技术也驱动了CAD发展的第四次技术创新。汽车等产品的几何外形设计,就是要建立产品几何外形的数字模型,并通过计算机对其进行描述、控制和编辑。就数学方法而言,早年的解析几何、微分几何所表达的规则曲线曲面已经不能满足要求。在20世纪70年代出现的计算几何,是由函数逼近论、微分几何、代数几何、计算数学
7、、数控技术、计算机图形学等组成的边缘学科。计算几何提供了自由曲线曲面造型的数学方法,是CAGD的主要数学理论。CAGD的应用日趋广泛,除了围绕汽车、航空、船舶等大工业部门的几何外形设计以外,经过30年的发展,理论研究不断深化,方法日益丰富,应用愈加广泛。除了应用于机械零部件的设计领域外,CAGD在越来越多的技术领域都有了广泛的应用。一、车身CAD的发展历史最早的汽车车身CAD的例子是通用汽车公司于20世纪60年代用DAC-1系统来设计汽车前风窗玻璃的形线。20世纪70年代,通用汽车公司的CADANCE、FBX等系统先后研制完成并进入应用阶段。这一时期的特点是软
8、件在企业内部开发,应用范围也局限于汽车
