1、1CAD/CAM 技术的应用机电学院 机制二班 刘亮亮 20120310010205摘 要：CAD/CAM 技术最早产生于上世纪 50 年代后期发达国家的航空和军事工业中。随着计算机技术和信息技术的发展，CAD/CAM 技术在全球迅速普及。CAD/CAM 是提高产品设计品质和制造品质、缩短产品开发周期，降低产品开发成本的强有力手段。因此，研究 CAD/CAM 技术应用现状，探讨其发展前景，以及 CAD/CAM 在未来的工程应用方向和改进之处对加快我国 CAD/CAM 技术推广应用步伐，提高我国的国际竞争力具有深远意义。一、CAD/CAM技术概述CAD/CAM即计算机辅助设计与制造,其含义是指产
2、品设计和制造人员根据产品设计和制造流程,在计算机系统的支持下,进行设计和制造的一项技术。一般讲,一个完整的CAD/CAM系统是由计算机、外围设备及附加生产设备等硬件和控制这些硬件运行的指令、程序即软件组成。CAD/CAM技术经过几十年的发展，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CAD/CAM软件。现在，工作站和微机平台CAD/CAM软件已经占据主导地位，并且出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件。1990 年，美国国家工程科学院对人类 25 年（1964-1989）的工程成就进行评比的结果中，CADCAM 技术开发和应用在十大成就中居第六位。同时，这一新技术及其应
3、用水平也已成为衡量一个国家工业生产技术水平和现代化程度的重要标志。目前，工业发达国家已有 80%以上的企业使用了 CADCAM 技术，国内也有 70%的大中型企业使用了 CADCAM 技术，随着计算机硬件和软件的不断发展，CADCAM 系统的性能价格比不断不断提高，使得 CADCAM 技术的应用领域也不断扩大。二、CAD 技术的发展现状。80 年代 CAD 技术进入迅猛发展时期，这阶段的技术特征是 CAD 技术从大中企业向小企业扩展；从发达国家向发展中国家扩展；从用於产品设计发展到用於工程设计和工艺设计。90 年代以后 CAD 技术进入开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期，这阶段的 CAD
4、 技术都具有良好的开放性，图形接口、功能日趋标准化。微机加视窗操作系统与工作站加 Unix 操作系统在因特网的环境下构成 CAD 系统的主流工作平台，同时网络技术的发展使得 CAD/CAM 集成化体系摆脱空间的约束，能够更好地适应现代企业的生产布局及生产管理的要求。在CAD 系统中，正文、图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系统等高新技术得到综合应用，大大提高了 CAD 自动化设计的程度，智能 CAD 应运而生。智能 CAD 把工程数据库及管理系统、知识库及专家系统、拟人化用户介面管理系统集於一体。 CAD 体系结构大体可分为基础层、支撑层和应用层三个层次。基础层由计算机及外围设备和系
5、统软件组成。随着网络的广泛使用，异地协同虚拟 CAD 环境将是 CAD 支撑层的主要发展趋势。应用层针对不同应用领域的需求，有各自的2CAD 专用软件来支援相应的 CAD 工作。 CAM 中的核心技术是数控技术，编制零件加工程序是数控技术应用的重要环节，靠手工编程无法满足复杂零件数控加工的需求，目前，CAM 技术已经成为 CAX（CAD、CAE、CAM 等）体系的重要组成部分，可以直接在 CAD 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、Pro/E、Cimatron 、MasterCAM 等。其特点是面向局部曲面的
6、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相关关系。CAM 系统仅以 CAD 模型的局部几何特征为目标对象的基本处理形式，已经成为智能化、自动化水平进一步发展的制约因素。只有采用面向模型、面向工艺特征的 CAM系统，才能够突破 CAM 自动化、智能化的现有水平。 3、CAD/CAM 系统的发展方向1.标准化 CAD 软件一般应集成在一个异构的工作平台之上，只有依靠标准化技术才能解决 CAD 系统支持异构跨平台的环境问题。目前，除了 CAD 支撑软件逐步实现ISO 标准和工业标准外，面向应用的标准零部件库、标准化设计方法已成为 CAD系统中
7、的必备内容，且向合理化工程设计的应用方向发展。2.开放性 CAD 技术的集成化将体现在三个层次上其一是广义 CAD 功能，CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP 经过多种集成形式，成为企业一体化解决方案。新产品设计能力与现代企业管理能力的集成，将成为企业信息化的重点；其二是将 CAD 技术采用的算法，甚至功能模块或系统，做成专用芯片，以提高 CAD系统的使用效率；其三是 CAD 基於计算机网络环境实现异地、异构系统在企业间的集成。应运而生的虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业就是该集成层次上的应用。例如，在美国通用汽车公司的生产过程，大量的零部件生产、装配都通过“虚拟工厂” 、 “动
8、态企业联盟”的方式完成，本企业只负责产品总体设计和生产少数零部件，并最终完成产品的装配。3.智能化未来的 CAM 系统不仅可继承并智能化地判断工艺特征，而且具有模型对比、残余模型分析与判断功能，使刀具路径更优化，效率更高。同时也具有对工件包括夹具的防过切、防碰撞功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的工艺要求，并开放工艺相关联的工艺库、知识库、材料库和刀具库，使工艺知识积累、学习、运用成为可能。CAM 的工艺管理是数控生产中至关重要的一环，未来 CAM 系统的工艺管理树结构，为工艺管理及即时修改提供了条件。较领先的 CAM 系统已经具有 CAPP也是利用计算机技术辅助工艺师完成零件从毛胚到成品
9、的设计和制造过程。开发环境或可编辑式工艺模板，可由有经验的工艺人员对产品进行工艺设计，CAM系统可按工艺规程全自动批次处理。据报道，未来的 CAM 系统将能自动生成图文并茂的工艺指导文件，并能以超文本格式进行网络浏览四、我国CAD/CAM技术及产品发展的未来之路经过多年的推广，CAD技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工、建筑等行业。应用CAD技术起到了提高企业的设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期、加强设计的标准化等作用。近年来，我国CAD技术的开发和应用取得了长足的发展，除对许多国外软件进行了汉化和二次开3发以外，还诞生了不少具有自主版权的CAD系统，如高华CA
10、D，开目CAD等，由于这些软件价格便宜，符合本国国情和标准，所以受到了广泛的欢迎，赢得了越来越大的市场份额。但是，我国CAD/CAM软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。由于国外CAD/CAM软件出现得较早，开发和应用的时间也较长，所以它们发展比较成熟，现在基本上已经占领了国际市场。这些国外软件公司利用其技术和资金的优势，开始大力向我国市场进军，目前，国外一些优秀软件，如UG、SolidWorks、Pro/Engineer、CATIA等，已经占领了一部分国内市场。所以，我国CAD/CAM软件前景不容乐观。但是，我们也应该看清自己的优势，比如了解本国市场，提供
11、技术支持方便，价格便宜等。在这些前提下，我们不仅要紧跟时代潮流，跟踪国际最新动态，遵守各种国际规范，在国际国内形成自己独特的优势，更要立足国内，结合国情，面向国内经济建设的需要，开发出有自己特色，符合中国人习惯的CAD/CAM软件。CAD/CAM技术可以应用在许多领域，机械制造是最早也是最广泛应用CAD/CAM技术的领域。随着CAD/CAM技术的发展，建筑、电子、化工的领域也开始应用该技术，在这些新的应用领域中，国外软件的优势并不明显。所以，我国CAD/CAM软件在这些方面还是可以与发达国家竞争的，并且随着CAD/CAM技术应用的深入，越来越多的领域将会使用该技术，所以，如果能够紧跟时代潮流，
12、不断应用于新的领域，那么国产CAD/CAM软件还是很有前途的。总之，我们还有很长的路要走，但我们要时刻记住，开发CAD/CAM软件的最终目的是应用CAD/CAM技术，提高企业的设计和制造水平，所以，CAD/CAM软件不仅要水平高，有自己的特色，更要能够市场化，从市场中收回投入，从而能够根据用户的需求不断地更新发展软件。我相信我们国家在以后的 CAD/CAM 技术的发展和应用中会起到很大的作用，会开发出一些国际化的 CAD/CAM 软件，提高我国在国际市场中的竞争力。注释 CAPP:（Computer Aided Process Planning）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件 机械加工工艺过程。借助于 CAPP 系统，可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化等问题。参考文献1我国 CAD/CAM 技术应用研究综述 张涛依 张会玲 2008-2-20 期刊2国外 CAD/CAM 技术应用概况 黄祖瑷 1989-3-25 期刊3机械制造中的 CAD/CAM 应用 宁汝新，徐弘山编著4 CAD/CAM 技术在工程设计中的应用 周激流,何其超编5 CAD/CAM 应用技术 汤德忠 李正吾编著 机械工业出版社，1988.104
