計算機輔助設計及輔助制造的發展

計算機輔助設計及輔助制造的發展

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　　在機械設計中,人們越來越多地使用計算機輔助設計及輔助制造,市場上也有許多應用軟件,如德國的UG軟件,以色列的Cimatron,美國的MasterCam、Pro/E等。CAD/CAM(計算機輔助設計及輔助制造)軟件可以預設加工參數,評價加工裝配方案,計算機輔助設計將是未來發展趨勢。由于加工及裝配中的各種誤差問題本身的復雜性和計算機的局限性,目前我國的輔助設計軟件研究尚處于起步階段,還不能完全代替理論分析和實踐經驗。因此,深入了解計算機輔助設計的原理,強調其參考價值和局限性并重,注重與加工實踐經驗相結合,是非常重要的。

　　一、CAD/CAM的重要性

　　在當今的市場競爭中,誰能滿足用戶的要求,誰就能占有優勢。人們對產品的質量,更新換代的速度,以及產品從設計、制造到投入市場的周期要求越來越高。為滿足消費者多樣化、個性化和中小批量化的要求,軟件必須設計周期短,生產更柔性。傳統的設計及批量生產方式面臨著嚴峻的挑戰。CAD/CAM技術就是為了滿足這些需求而采用的一種新方法。CAD/CAM的發展必將有利于發揮設計人員的創造性,提高企業的設計、生產及管理的水平,提高企業的市場競爭力。

　　計算機輔助設計及計算機輔助制造是計算機技術在機械加工領域中的主要兩個方面。它的出現使人們在產品的設計和產品生產中大大節省了時間,提高了效率,使產品的設計和制造實現了自動化,人們通過整個系統(CAD/CAM)實現了對產品的設計、制造全過程的信息進行處理。具體來說,CAD/CAM可以實現零件造型、計算分析、工程繪圖、結構分析、優化設計、計算機輔助工藝規程設計、計算機輔助編程、模擬仿真、工程數據管理、信息傳輸與交換、特征造型等。

　　二、CAD/CAM的發展過程和應用現狀

　　二十世紀四五十年代計算機的出現為CAD/CAM的發展奠定了物質基礎。六十年代美國人提出了人機交流、計算機圖形及交互技術等理論,從而為CAD/CAM技術的發展奠定了理論基礎。七十年代,交互計算機圖形學及計算機繪圖技術日趨成熟,并得到廣泛發展,面向中小企業的CAD/CAM開始出現。在制造領域,美國辛辛那提公司研制出了一種柔性制造系統(FMS),但由于計算機技術的限制,其所能解決的問題只是一些簡單的產品設計制造問題。八十年代由于各種新的技術發展,在制造領域出現了產品設計過程相關的輔助軟件,如計算機輔助工藝規劃(CAPP)、計算機輔助質量控制(CAQ)等。特別值得一提的是,在這些輔助技術的基礎上,八十年代后期出現了計算機集成制造系統(CIMS),它將CAD/CAM技術推向了一個更高的層次。到了九十年代,CAD/CAM已經走出了它的初級階段,進一步向標準化、集成化、智能化發展。到了二十一世紀,CAD/CAM已經發展并應用于各行各業,其銷售收入也節節攀升,僅2002年其全球銷售額就達近100億美元,并且以每年10%左右的速度增長。綜上所述,我們不難發現CAD/CAM系統的社會需求量非常大,發展應用的前景也十分廣闊。

　　三、CAD/CAM在我國發展的情況

　　我國早在二十世紀七十年代就已經開展了CAD/CAM技術的研究。在八十年代,我國進行了大規模的CAD/CAM技術研究和開發。在“九五”計劃期間,國家科委將CAD應用作為四大工程之一(先進制造技術、先進信息工程、CIMS工程、CAD應用工程)。

　　四、CAD/CAM技術在工業中的應用

　　隨著科學技術的發展,CAD/CAM技術日益成熟,已經廣泛應用于工程技術、機械制造等領域,成為一個技術含量密集的產業,特別是在機械、農業、化工、航天、航空、軍事、汽車、電力、船舶、建筑等行業中的應用已經較為普遍。

　　CAD系統的應用解決了產品設計數字化問題,影響和改變著工業的各個方面,使傳統的產品設計技術及方式發生了深刻的變革,大大提高了設計的質量和效率。CAM系統的應用解決了實際產品的加工制造問題,提高了零部件的加工精度和產品的制造質量。CAD/CAM技術的應用,充分發揮了計算機及外圍設備的能力,把計算機的高速度、準確性和大存儲量與技術人員的思維能力、綜合分析能力結合起來,從而大幅提高了生產效率,縮短了產品的研發周期,提高了設計和制造的質量,節約了原材料和能源,加速了產品更新換代,提高了企業的競爭能力。

　　近年來,一批反映時代潮流的商品化CAD/CAM軟件在我國廣泛使用,如Pro/E、CATIA、UG、Cimatron等。另外,國內一些公司開發出了一批具有自主知識產權的CAD/CAM系統,如廣州紅地技術公司推出的金銀花CAD系統、北航海爾公司開發的CAXA系列軟件、武漢開目系列軟件等。這些系統已具有很強的實用性和先進性,價格大大低于國外軟件,進一步促進了CAD/CAM技術在我國的應用和發展。

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