CAD與CAM的發(fā)展史

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer aided design,CAD）與計(jì)算機(jī)輔助制作（Computer aided manufacture,CAM）技術(shù)簡稱CAD/CAM，是20世紀(jì)70年代開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化和航空航天領(lǐng)域的高科技技術(shù)，極大地提高了生產(chǎn)效率。

　　CAD與CAM的發(fā)展史

　　CAD和CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)、外圍設(shè)備及其系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，包括二維繪圖設(shè)計(jì)、二維幾何造型設(shè)計(jì)、有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程、仿真模擬及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等內(nèi)容。隨著網(wǎng)絡(luò)和并行工程、高性能計(jì)算及事務(wù)處理的普及，異地、協(xié)同、虛擬設(shè)計(jì)與制造及實(shí)時(shí)仿真也日益得到廣泛應(yīng)用。

　　CAD和CAM技術(shù)的發(fā)展先后走過了大型機(jī)、小型機(jī)、工作站、微機(jī)時(shí)代,每個(gè)時(shí)代都有當(dāng)時(shí)流行的CAD和CAM軟件�，F(xiàn)在微機(jī)平臺(tái)的CAD和CAM軟件占據(jù)著主導(dǎo)地位,國內(nèi)外有一大批優(yōu)秀的CAD和CAM軟件。CAD和CAM技術(shù)應(yīng)用范圍非常廣泛,從最初的機(jī)械制造的廣泛應(yīng)用,到現(xiàn)在建筑、電子、化工等領(lǐng)域也開始大量使用。隨著CAD和CAM技術(shù)在國內(nèi)不斷的研發(fā)和應(yīng)用,CAD和CAM技術(shù)對我國國民經(jīng)濟(jì)起重要的作用。

　　國外發(fā)展歷程

　　早在20 世紀(jì) 50 年代，CAD和CAM技術(shù)就開始進(jìn)入到準(zhǔn)備和醞釀的階段， 1949年，Parsons公司與美國MIT伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室合作開始數(shù)控機(jī)床的研制工作。數(shù)控機(jī)床的開發(fā)從自動(dòng)變成語言的研究起步。1950年，美國麻省理工學(xué)院研制出“旋風(fēng) I號(hào)”類似于示波器的圖形設(shè)備，可以顯示一些簡單圖形。1952年，MIT的伺服實(shí)驗(yàn)室研制成功世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑，首次實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工。1953年，MIT推

　　出APT，并在電子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)編程。1958年美國Keany & Trecker 公司在世界上首次研制成功自動(dòng)刀具交換裝置的數(shù)控機(jī)床，美國 Calcomp公司研制出滾筒式繪圖儀，Gerber公司研制出平板繪圖儀。這些設(shè)備的研制成功，為 CAD和CAM技術(shù)的發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　之后的 60 年代是CAD和CAM技術(shù)的初步應(yīng)用階段。世界上最早的CAD系統(tǒng)是由美國麻省理工學(xué)院于1962年推出“SKETCHPAD”計(jì)算機(jī)圖示設(shè)計(jì)系統(tǒng), 1963年在美國計(jì)算機(jī)聯(lián)合會(huì)上，美國MIT機(jī)械工程系的孔斯提交了“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的要求提綱”的論文，首次提出了CAD概念。1965年，美國洛克希德飛機(jī)制造公司在 IBM公司的支持下推出全球第一套基于大型機(jī)的商品化CAD和CAM系統(tǒng)。與此同時(shí)，數(shù)字化制造技術(shù)也取得進(jìn)展。1962年，人們在數(shù)控機(jī)床技術(shù)的基礎(chǔ)上研制成功第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)物流搬運(yùn)。1967年，英國Molins 公司研制成功由計(jì)算機(jī)集成控制的自動(dòng)化制造系統(tǒng)Molins—24。這是世界上第一條柔性制造系統(tǒng)。

　　七十年代到八十年代, LSI和ULSI大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)不斷提高, 在數(shù)平方毫米的硅片上可以容納數(shù)十萬計(jì)的元件, 于是容量大, 速度高, 體積小, 價(jià)格低廉的計(jì)算機(jī)、自動(dòng)繪圖儀、圖形顯示裝置不斷推陳出新, 為各工業(yè)部門興起CAD和CAM熱創(chuàng)造了條件。美國政府不斷增加撥款, 以支持這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。

　　發(fā)展到80 年代，CAD和CAM技術(shù)走向成熟。80年代后以，個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站開始出現(xiàn)， PC機(jī)級(jí)工作站體積小、價(jià)格便宜、功能更加完善，極大的降低了CAD和CAM技術(shù)的硬件門檻，促進(jìn)了CAD和

　　CAM技術(shù)的迅速普及，實(shí)體建模技術(shù)趨于成熟，并成為CAD和CAM軟件系統(tǒng)的核心功能模塊。各種微機(jī)CAD 系統(tǒng)、工作站CAD系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，CAD技術(shù)在航空、航天、船舶、核工程、模具等領(lǐng)域的得到廣泛應(yīng)用。

　　到了20 世紀(jì)90 年代，CAD和CAM開始了全面的產(chǎn)品開發(fā),達(dá)到100% 的應(yīng)用率。其工作站上運(yùn)行的軟件產(chǎn)品主要以I- DEA S、U GII、Euclid- IS、PRO/Engineer 和CADDS5 為主, AutoCAD 則搶占了微機(jī)CAD 市場。

　　國內(nèi)發(fā)展歷程

　　我國CAD和CAM 技術(shù)的研究工作起步于20世紀(jì)60年代末, “六五”期間成套引進(jìn)了CAD和CAM 系統(tǒng), 并不斷開發(fā)和應(yīng)用。

　　接下來十年是CAD和CAM技術(shù)研究的黃金時(shí)代，計(jì)算機(jī)的硬件功能的提高、價(jià)格的下降，特別是新型圖形顯示器陸續(xù)投放市場，成為推動(dòng)CAD技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。1986年，我國制定了國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（簡稱“863計(jì)劃”）。將CIMS作為自動(dòng)化領(lǐng)域的主題之一，并于1987年成立自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì)和CIMS主題專家組，建立了國家CMIS工程研究中心和七個(gè)單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。

　　90年代，我國在產(chǎn)品計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域有很大的成績。機(jī)械CAD和CAM 軟件的發(fā)展除了具有不斷的擴(kuò)展功能外, 主要基于建模技術(shù)、模型技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、軟件技術(shù)、智能技術(shù)等的優(yōu)化發(fā)展。90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)、信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，制造業(yè)逐步向柔性化、集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)

　　之間、區(qū)域之間乃至國家之間實(shí)現(xiàn)資源共享，異地、協(xié)同、虛擬設(shè)計(jì)和制造開始成為現(xiàn)實(shí)。90年代末，以CAD為基礎(chǔ)的數(shù)字化設(shè)計(jì)，以CAM為基礎(chǔ)的數(shù)字化制造技術(shù)開始拓展到更廣闊的領(lǐng)域、更深的層次上支持的產(chǎn)品開發(fā)。

　　進(jìn)人21世紀(jì)后，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、企業(yè)改制、技術(shù)改造向縱深推進(jìn)，國家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略等，都為我國制造業(yè)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程與 CAD和CAM的應(yīng)用提供了無限廣闊的前景和機(jī)遇，同時(shí)也使我國制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

　　歷史進(jìn)程

　　CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）和CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）的發(fā)展史可以追溯到20世紀(jì)50年代末和60年代初。

　　CAD的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代末，當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)剛剛起步。最早的CAD系統(tǒng)是為航空航天和國防行業(yè)開發(fā)的，用于設(shè)計(jì)和模擬飛機(jī)和導(dǎo)彈等復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使用了早期的圖形繪制和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，但由于計(jì)算機(jī)性能有限，CAD系統(tǒng)的功能和性能都受到了限制。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，CAD系統(tǒng)在20世紀(jì)60年代逐漸得到了推廣和應(yīng)用。圖形繪制技術(shù)得到了改進(jìn)，允許用戶以更直觀、更靈活的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，CAD系統(tǒng)的功能也得到了擴(kuò)展，可以進(jìn)行更復(fù)雜的模擬和分析，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和效率。

　　CAM的發(fā)展始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)。最早的CAM系統(tǒng)主要用于數(shù)控機(jī)床的編程和控制，用于將CAD系統(tǒng)生成的設(shè)計(jì)圖形轉(zhuǎn)化為機(jī)床可以識(shí)別和執(zhí)行的指令。CAM系統(tǒng)的發(fā)展使得制造過程更加自動(dòng)化和精確，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，CAD和CAM系統(tǒng)的功能和性能都得到了大幅度提升。CAD系統(tǒng)可以進(jìn)行更復(fù)雜的三維建模和仿真，支持更多種類的設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用。CAM系統(tǒng)也可以自動(dòng)生成更復(fù)雜的加工路徑和工藝規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)更高效的制造過程。

　　目前，CAD和CAM已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的工具。隨著人工智能、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的發(fā)展，CAD和CAM系統(tǒng)的功能和性能還將繼續(xù)提升，為制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展提供更強(qiáng)大的支持。

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