文献综述基于SolidWorksMastercam三维零件CADCAM.docx
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文献综述基于SolidWorksMastercam三维零件CADCAM
基于SolidWorks/Mastercam三维零件CAD/CAM
前言
制造业是一个国家经济发展的基础，当今世界任何经济实力强大的国家都拥有发达的制造业，美、日、德、英、法等国家之所以被称为发达国家，很大程度上是由于他们拥有世界上最发达的制造业。
因此，我国在大力推进国名经济信息话化的同时，必须清醒认识到，制造业是现代经济的支柱，加强和提高制造业科技水平是一项长期而艰巨的任务。
发展信息化产业，首先要把信息技术应用到制造业。
众所周知，制造业信息化是企业发展的必要手段，国家将制造业信息化提到关系到国家生存的高度上来。
信息化是时代发展和进步的突出标志。
以信息化带动工业化，使信息化与工业化融为一体，互相促进，共同发展，是具有中国特色的跨越式发展之路。
信息化主导着新时期工业化的方向，使工业朝着高附加值化发展；工业化是信息化的基础，为信息化德发展提供物资、能源、资金、人才以及市场，只有用信息化武装起来的自主和完整的工业体系，才能为信息化提供坚实的物质基础。
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制造业信息化集成平台是通过并行工程、网络技术、数据库技术等先进技术将CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM/ERP等与制造服务的软件个体有机地集成起来，采用统一的架构体系和统一的基础数据平台，涵盖目前常用的CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM/ERP软件，使软件交互和信息传递顺畅，从而有效提高产品开发、制造等各个领域的数据集成管理和共享水平，提高产品开发、生产和销售全过程的数据整合流程的组织管理水平以及企业的综合实例，为营造一流的企业提供现代化的技术保证。
本文主要涉及的是CAD/CAM技术发展状况和发展趋势。
20世纪60年代，产生形成了的机械CAD/CAM技术，经过将近40年的快速发展，现在已经成为一种高兴技术产业。
该技术的迅猛发展和广泛应用，给机械制造业从产品设计到加工制造整个生产过程带来了非常深刻的变化。
目前CAD/CAM技术广泛应用于机械、电子、汽车、船舶、航天、航空、轻工等等各个领域，其应用和开发能力反映了一个国家、一个企业的技术水平。
CAD/CAM技术在我国的推广和应用已经有20多年的历史了，如何让它进一步发展是应用企业、学术界和解决方案提供商共同关注的问题。
本文主要介绍了国内外CAD/CAM技术的发展动态和应用现状，分析国内CAD/CAM技术应用的发展趋势，为CAD/CAM技术的开发及应用提供参考依据。
正文
一、CAD/CAM技术的产生与发展
CAD／CAM技术首先是从CAM开始发展的。
作为CAM技术之一的数控机床的研制可以追溯到第一台计算机诞生不久的20世纪40年代末。
那时美国麻省理工学院（以下简MIT）对铣床轨迹的控制进行了研究。
当时就认识到“利用纸带控制的机床以及通过改变程序而改变工件形状”这一技术的意义可同产业革命并列。
1952年在MIT的林肯实验室完成了数控铣床的研制，由于制作数控纸带很费工时。
该室的D．T．Ross在1957年研究出了一种自动产生数控纸带的工具。
这就是CAM技术的开始。
由于CAD技术对计算机的要求较高，它的发展较CAM晚。
20世纪50年代末开始采用的计算机分时控制使得联机使用和人与计算机协同工作有了可能性。
50年代中期研制出了CRT、键盘、光笔等交互工具。
CDC公司、IBM公司以及通用汽车公司等开展了计算机图学方面的工作。
1962年，MIT的林肯实验室212的I．E．Sutherland完成了SKETCHPAD系统，把CRT显示器和光笔技术应用于计算机显示图形的输入／输出和命令指示上，为人和计算机协同解决设计问题（即CAD）提供了技术上的保证。
1963年，在美国计算机联合会上，S．A．Coons发表了《AnOutlineoftheRequirementsfortheComputerAidedDesign》，报告中Coons对CAD进行了这样的描述：
“设计者坐在CRT的控制台前用光笔操作，从概念设计进而到生产设计以至于到制造为止，都可以做成与计算机对话的形式”，“计算机图学不仅仅限于设计，即使对任何创造性的活动也适用，可以称为带有人工智能的奇迹变化。
”，Sutherland也发表了题为
《SKETCHPAD：
AMan—MachineGraphicalCommunicationSystem》的著名论文。
他们的工作虽然有些属于想象性的描述，也许显得粗糙，但确实宣告了一门生机勃勃的新学科的开始。
20世纪60年代的CAD技术还处于实验室阶段。
早期的资料中只有MIT和通用汽车公司的CAD系统。
由于S．A．Coons的大力提倡，使得人们认识到了CAD系统的重要性。
到了60年代中期，美国的很多大学、公司纷纷合作进行了CAD系统的研制，使得这一时期CAD的软件和硬件方面发展都很快。
软件方面的代表有通用汽车公司在1964年推出的DAC一1系统。
麦克唐纳一道格拉斯公司的CAD系统，洛克希德公司的CAD／CAM系统。
1965年，由IBM、洛克希德、麦克唐纳、北美岩石公司等联合开展了一个叫DEMAND的研究CAD软件的计划。
该计划延续到1969年，对CAD技术的发展有很大的促进。
上面提到的CADD和CADAM都直接受到它的影响。
这一时期提出的曲面理论和几何模型概念直到现在人们还十分关注。
60年代末还开展了研制“独立于计算机”的CAD系统的计划。
这个时期的软件主要特点是只能处理二维图形。
一般可以满足制图等二维图纸的显示、绘制和编辑等技术要求。
由于CAD技术对数据的处理量大，这时的计算机技术水平还较低，使得CAD系统一般都安装在当时的大型机上。
在理论上提出了Bezier
曲线和曲面（1962年）以及Coons曲面（1967年）等新的构造空间曲线曲面的方法。
硬件方面，新式存贮管式显示器代替了原来的CRT，使得成本大大降低。
新式显示器的发展使得动态
显示得以实现。
人们还实现了数据纸带的自动输出。
在有限元分析中也可以利用图形显示技术。
在20世纪60年代末出现了一种所谓的“Turnkey”系统。
这种系统通常包括有几个通用软件：
硬件则为固定机型、固定配置、由经销商安装检测，用户只须“转动钥匙”（Turnkey）就可以使用。
最初的Turnkey系统由Calma公司1968年推出。
Applicon公司和ComputerVision公司（以下简称CV）在1969年也推出了各自的Turnkey系统。
CV公司也由此而一度发展为CAD技术市场上的最大公司。
这种系统由于简单方便，20世纪70年代曾风靡一时，目前已日趋衰落。
从1969年开始，随着各种CAD系统的推出，CAD／CAM技术进入了应用时期。
由于当时的CAD／CAM系统主要功能是二维交互式绘图，其应用领域主要集中在电子工业，如印制线路板和集成电路的掩膜设计等。
70年代的CAD领域异常活跃，研究工作的重点多放在三维模型的表示及绘图方面。
几何模型和工程的联合产生了各种分析与模拟方法。
CAD技术应用的经济学评价也开展起来。
以数控设备为主的CAM同CAD的联合在很多系统上得到实现。
1975年以后，CAD／CAM的重点已从研究逐渐转向应用开发，这时软、硬件技术比较成熟，由于三维模型技术的突破，开拓了CAD／CAM在机械、建筑中的新的应用领域。
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在20世纪70年代开发的软件中，大部分已经有了三维图形彩色显示、隐藏线／面的消除和形成浓淡阴影图形等功能，有些还可以利用数据库技术管理几何数据文件。
软件方面的代表是CDC公司的CD2000系统。
1975年美国空军开始的ICAM（IntegratedComputerAidedManufacturing）计划是迈向更高层次的计算机集成制造技术的第一步。
为了解决不同系统之间的数据交换，1979年美国国防部开始研制IGES系统，这个项目得到了美国国家标准局的支持，成为“初始图形交换规程”（InitialGraphicExchangeSpecification）。
在硬件方面，1976年出现了激光图学技术，它可提供非常高分辨率的显示器。
进入20世纪80年代，CAD／CAM系统更加成熟，一般都有实体模型分析模拟和动态显示等功能。
大部分CAD／CAM系统都有同大型有限元程序的接口。
新的CAD／CAM的概念已经是同工程数据库、设计方法学、仿真模拟、人工智能等学科紧密相关的技术。
20世纪80年代的CAD／CAM系统有两大特点：
硬件的小型化和软件的标准化。
由于计算机技术的发展，使得现在的CAD系统已不只依靠大中型计算机了。
在小型机、超小型机，甚至个人计算机上也有大量的CAD系统运行。
80年代初．由Tektronic公司率先推出了工程工作站系统——以一个32位超级小型机、一个高分辨率的图形显示器和一个数字化仪为基本配置的计算机系统。
由于这种系统的性能价格比高．交互性能好，很快成为CAD／CAM系统硬件的一个重要发展趋势。
很多专门从事CAD／CAM技术的公司都推出了工程工作站系统。
随着计算机网络技术的发展，人们对资源共享的需要和新的CAD／CAM技术对数据库的依赖，使得CAD软件正在逐渐向标准化靠拢。
美国制订了
Core标准；1985年英国推出了GKS标准，这两种标准得到了国际标准化组织（ISO）的承认。
已开发的系统大部分都加入新模块以便利用IGES交换文件，并能利用数据库技术管理几何模型。
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二、CAD/CAM技术概述
CAD（计算机辅助设计，ComputerAidedDesign）是指工程设计人员以计算机为工具，应用自身的知识和经验，对产品进行包括方案构思、总体涉及、工程分析、图形编辑和技术文档整理等一切设计活动的总称。
一般认为，CAD系统具有几何建模、工程分析、模拟仿真、工程绘图等主要功能。
就目前CAD技术可实现的功能而言，CAD作业过程是在设计人员进行产品概念设计的基础上从事产品的几何造型，完成产品几何模型的建立；提取模型中的相关数据进行工程分析和计算，例如有限元分析、仿真模拟等；根据计算结果决定对设计结果的修改，满意后编辑全部设计文档，输出工程图的一个完整过程。
从CAD作业过程可以看出，CAD技术也是一项产品建模技术，它是将产品的物理模型转化为计算机内部的数据模型，以供后续的产品开发活动所共享，驱动产品生命周期的全过程。
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一个功能完备的CAD系统应包含产品设计数据库、应用程序库和多功能交互图形库。
产品设计数据库存储有各类标准规范、计算公式、经验曲线等产品设计信息；应用程序库包含有常规的设计程序、优化方法、有限元分析、可靠性分析等通用或专用的设计分析和计算程序；多功能交互图形库用于图形处理、工程图绘制、标准零部件图库的建立等图形处理作业。
在CAD系统中，若加入人工智能技术，用计算机模拟人类专家解决问题的思路和方法进行设计过程中的推理和决策，可大大提高设计过程自动化水平，可对产品进行功能设计、总体方案设计等产品的概念设计过程，以实现对产品设计全过程提高有力的支持。
CAM（计算机辅助制造，ComputerAidedManufacturing）到目前为止尚无统一的定义。
一般而言，CAM是指计算机在制造领域有关应用的通常，有广义CAM和狭义CAM之分。
所谓广义CAM，一般是指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种活动，包括工艺准备、生产作业计划制定、物流过程的运行控制、生产控制、
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