CAD与CAM发展史.doc

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CAD与CAM发展史

现代社会中无论是哪方面的设计都离不开图形，但是传统的手工图形绘制不仅速度慢，而且质量也不高。对于传统制图有个最大的缺点就是所花费的精力非常大。而随着时代的进步，科技的发展，尤其是计算机技术的进步，使得以计算机为辅助系统的绘图工具的优点和效率日渐突出。也因为如此， CAD/CAM成为计算机在绘图方面应用最广泛的工具。
CAD是指计算机辅助设计。对于CAD的定义,国际信息处理联合会认为：CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。
CAD技术的发展和形成至今有50多年的历史了，自20世纪50年代在美国诞生了第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术，即CAD技术。到目前，CAD的发展经历了四次技术革命。
第一次CAD技术革命──曲面造型系统， 在60年代出现的三维CAD系统只是极为简单的线框式系统，它只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。进入70年代，只能采用多截面视图、特征纬线的方式来近似表达所设计的自由曲面。随着计算机的发展，当三维曲面造型系统出现时，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息的方式。促使了第一次CAD技术革命的发生
第二次CAD技术革命──实体造型技术， 从70年代末到80年代初，随着计算机技术的前进，同时在CAD技术方面也进行了许多开拓，1979年世界上出现了第一个完全基于实体造型技术的大型CAD软件──I-DEAS。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于CAD的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来CAD技术的发展方向。
第三次CAD技术革命 ─—参数化技术，在实体造型技术逐渐普及时，CAD技术的研究又有了重大进展。在80年代中期，人们提出了参数化实体造型方法。进入90年代，参数化技术变得比较成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上存在的简便易行的优势。
第四次CAD技术革命──变量化技术，由于计算机技术的不断成熟，使得现在的CAD技术和系统都具有良好的开放性。图形接口、图形功能日趋标准化。在CAD系统中，综合应用正文、图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系统等技术大大提高了自动化设计的程度，出现了智能CAD新学科。智能CAD把工程数据库及其管理系统、知识库及其专家系统、拟人化用户接口管理系统集于一体。在CAD发展历史中我们可以看到其技术一直处于不断的发展与探索之中，促使了CAD技术的繁荣。
目前CAD技术仍在不断发展，未来的CAD技术将为新产品设计提供一个综合性的环境支持系统，它能全面支持异地的，数字化的，采用不同的设计哲理与方法来设计工作。
CAD系统既可以按系统的功能分类，也可以按系统中使用的计算机的性能和类型分类。目前，CAD 已在电子和电气、科学研究、机械设计 、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、土木建筑、地质、计算机艺术等各个领域得到广泛应用。
CAM是指计算机辅助制造。它是计算机应用于生产设备管理控制和操作的系统，其核心是计算机数值控制(数控)。CAM作为整个集成系统的重要一级，向上与CAD实现无缝集成，向下智能、高效地为数控生产提供服务，这是CAM技术在今后发展的主要理论依据。
CAM技术从产生发展到现在，无论是在硬件平台，还是在系统结构上，CAM在其功能和特点上都发生了较大的变化。从CAM的发展历程看，CAM在其基本处理方式与目标对象上主要可分为两个主要发展阶段：
第一阶段的CAM：APT。20世纪60年代CAM以大型机为主，在专业系统上开发的编程机及部分编程软件如：FANOC、Semems编程机，系统结构为专机形式，基本的处理方式是以人工或计算机辅助式直接计算数控刀路为主，而编程目标与对象也都是直接数控刀路的。因此其缺点是功能相对比较差，而且操作困难，只能专机专用。
第二阶段的CAM：曲面CAM系统。在第一阶段缺陷的基础上，人们又不断完善，创造出了曲面CAM系统。系统结构一般是CAD/CAM混合系统，同时较好地利用了CAD模型，以几何信息作为最终的结果，自动生成加工刀路。于是在此基础上，自动化、智能化程度取得了较大幅度的提高，具有代表性的是UG、DUCT、Cimatron、MarsterCAM等。其基本特点是面向局部曲面的加工方式，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的相关关系。
科技在不断的发展，因此CAM技术也是一个不断发展的过程。通过提高CAM的技术，其自动化，智能化水平也不断提高。由于第二阶段的CAM存在一定的缺陷性，人们正在酝酿最新一代的CAM。可以认为是第三阶段的CAM：新一代的CAM系统不仅可继承并智能化判断工艺特征，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。同时面向整体模型的形式也具有对工件包括夹具的防过切、防碰撞修理功能，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。
无论是CAD还是CAM，都是我们需要学习并且运用在专业知识上的辅助工具。通过了解了CAD和CAM的发展史，更好的了解了CAD和CAM系统的功能，更加便于以后对它们的运用。

参考文献：
1. 《计算机辅助设计与工程分析》 --化学工业出版社
2. 《计算机辅助设计基础及应用》（第二版） 崔洪斌 方忆湘 张嘉钰编著 —清华大学出版社
3. 《计算机辅助设计》 —机械工业出版社
4. 《计算机辅助设计教程》 - --清华大学出版社
5．《计算机图形学原理教程》 李建平著 电子科技大学出版社