發(fā)布時間：2020-08-12所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：2010年，隨著我國經(jīng)濟(jì)超越日本成為了世界上第二大經(jīng)濟(jì)體，我國實體經(jīng)濟(jì)和虛擬經(jīng)濟(jì)也來到了一個飛速發(fā)展的時期。我國的工業(yè)也迎來了一個全新的信息時代。隨著電子計算機(jī)的全民普及，計算機(jī)技術(shù)也得到了廣泛的普及。在工業(yè)領(lǐng)域中，CAD/CAM技術(shù)也得到了廣
摘要：2010年，隨著我國經(jīng)濟(jì)超越日本成為了世界上第二大經(jīng)濟(jì)體，我國實體經(jīng)濟(jì)和虛擬經(jīng)濟(jì)也來到了一個飛速發(fā)展的時期。我國的工業(yè)也迎來了一個全新的信息時代。隨著電子計算機(jī)的全民普及，計算機(jī)技術(shù)也得到了廣泛的普及。在工業(yè)領(lǐng)域中，CAD/CAM技術(shù)也得到了廣大公司的認(rèn)可得到了廣泛的使用。在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、機(jī)械設(shè)計制造及自動化，機(jī)械電子工程、車輛工程、電子控制工程等諸多方向都有廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過多年的發(fā)展，CAD/CAM已經(jīng)在我國航空航天、導(dǎo)彈外形設(shè)計等高精尖領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。本文對CAD/CAM技術(shù)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的描述以及未來的發(fā)展做了展望。
關(guān)鍵詞： CAM、 CAD、 發(fā)展、 現(xiàn)狀、 問題、 展望
在目前我國實行一帶一路政策下，帶動周邊國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為亞太地區(qū)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量體現(xiàn)自己的大國擔(dān)當(dāng)。在改革開放只會越開越大的形式下，中國的各大企業(yè)也面臨著前所未有的市場競爭壓力，提高本身的應(yīng)變能力和生存能力成為了各位企業(yè)家所面臨的最現(xiàn)實也是最緊迫的問題。CAD/CAM技術(shù)從根本上改變了我國自建國以來的傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、出廠模式，推動現(xiàn)代企業(yè)的技術(shù)改革，促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的更新?lián)Q代，發(fā)展新型技術(shù)。
CAD/CAM的發(fā)展概況
CAD/CAM從無到有再到現(xiàn)在，經(jīng)歷了形成、發(fā)展、提升和集成四個階段。
美國在1946年成功研究出第一臺電子計算機(jī)，計算機(jī)技術(shù)由此開始被研究人員引入到機(jī)械設(shè)計、制造領(lǐng)域。1952年，人們首次研制成功第一臺數(shù)控機(jī)床，(主要指將金屬工件以自動切削或輪磨等的機(jī)械制造方法制造出所需形狀、尺寸及 表面精度為目的的機(jī)械)，后來，研究人員嘗試通過描述出金屬工件的外表面形狀而實現(xiàn)計算機(jī)輔助數(shù)控編程，故而實現(xiàn)金屬工件的自動加工。但當(dāng)時計算機(jī)還處于初級階段(電子管時期)，所以CAD/CAM還處于醞釀階段
相關(guān)期刊推薦：《機(jī)械制造與自動化》Machine Building & Automation(雙月刊)曾用刊名：南京機(jī)械;機(jī)械制造與自動化;江蘇機(jī)械制造與自動化，1972年創(chuàng)刊，是傳播機(jī)械與電氣行業(yè)新成果、新技術(shù)、新產(chǎn)品、新材料、新工藝、新設(shè)備，以及國內(nèi)外機(jī)電行業(yè)前沿信息和企業(yè)管理、人才培養(yǎng)、教學(xué)研究與實踐經(jīng)驗的綜合性機(jī)電技術(shù)期刊，也是江蘇省機(jī)電行業(yè)唯一的集數(shù)控、智能化、機(jī)電一體化和敏捷制等先進(jìn)制造技術(shù)的技術(shù)期刊。
1960年代，二維SKETCHPAD系統(tǒng)被MIT的研究生I. E. Sutherland成功推出并成功發(fā)表了《人機(jī)對話圖形通信系統(tǒng)》論文。計算機(jī)圖形學(xué)、交互技術(shù)及圖形符號存貯采用分層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等思想在這篇論文中被首次提出。為CAD/CAM技術(shù)的產(chǎn)生和后續(xù)發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。隨后科技人員進(jìn)行了艱苦研究。相繼出現(xiàn)了商品化的CAD/CAM的設(shè)備及系統(tǒng)。
1960年代中期到1970年代中期，CAD/CAM技術(shù)在這個階段逐漸來到了一個性能不斷完善的過程，計算機(jī)硬件在這個時期也廣泛普及，性能的不斷提升。CAD/CAM數(shù)控系統(tǒng)專門服務(wù)于小型微型設(shè)備的產(chǎn)品相繼進(jìn)入市場，其中也包括解決一些復(fù)雜特定問題的CAD/CAM系統(tǒng)，也成為交鑰匙系統(tǒng)。市場中三維幾何設(shè)計處理軟件也大量出。1970年代初期，美國辛辛那提公司成功研制出了第一條FMS系統(tǒng)，即柔性制造系統(tǒng)。
1980年代以后，CAD/CAM技術(shù)迅猛發(fā)展，走上了高度集成化道路。隨著超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使得硬件成本大幅度下降，使得大量資金用于發(fā)展軟件。同時CAD/CAM技術(shù)的配套技術(shù)也快速發(fā)展起來(有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、數(shù)據(jù)庫技術(shù))。使得CAD/CAM技術(shù)從計算機(jī)輔助繪圖到計算機(jī)輔助設(shè)計， 從二維繪圖到三維造型， 進(jìn)而到三維集成的轉(zhuǎn)變速度迅速加快。CAD/CAM系統(tǒng)也由開始的APT階段轉(zhuǎn)而向曲面系統(tǒng)階段、特征造型階段發(fā)展UG、DUCT、 Cimatom 、 MarsterCAM 等軟件的出現(xiàn)，標(biāo)志著CAD/CAM向局部曲面的加工方式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了質(zhì)的提升。
3.我國CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀
60年代，首次引進(jìn)CAD/CAM技術(shù)投入到我們的生產(chǎn)中。最早由于我國正處于建國初期，國家經(jīng)濟(jì)還很不景氣，所以航空航天工業(yè)、大型民用企業(yè)、造船業(yè)和科研院所等一些受國家資金支持的重點(diǎn)企業(yè)才有資金使用CAD/CAM技術(shù)。許多中小型企業(yè)效益不佳, 沒有經(jīng)濟(jì)實力購買數(shù)控設(shè)備或軟件更缺少像國企那樣卓越的技術(shù)隊伍, 就沒有成規(guī)模的使用CAD/CAM技術(shù)，使CAD/CAM技術(shù)得不到全國的推廣使用。改革開放后，中國與世界的聯(lián)系逐漸緊密了起來，隨著進(jìn)出口貿(mào)易的瘋狂猛漲，國家GDP倍數(shù)式增長，使得許多中小型企業(yè)收益良好，開始引進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)，CAD/CAM技術(shù)這才開始走入中國工業(yè)的深層次企業(yè)，逐漸成為研究設(shè)計人員主要的工作工具。經(jīng)過最近幾年的快速發(fā)展，目前在我國服裝、產(chǎn)品設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、汽車工程、鐵道軌道、建筑工程、機(jī)械設(shè)計制造、機(jī)械電子等諸多行業(yè)已經(jīng)逐步進(jìn)入了實用階段。90年代初國務(wù)院批準(zhǔn) 由國家科技委員會牽頭開始實施以“甩掉圖板”為突破口的CAD 應(yīng)用工程 ，“十五” 期間 CAD應(yīng)用工程與 CIMS 工程合并實施制造業(yè)信息化工程更加帶動了我國CAD/CAM在我國的發(fā)展。 中國企業(yè)進(jìn)行兩種方式齊頭并進(jìn)的方法，一方面，中國直接引進(jìn)國外先進(jìn)的商品軟件直接進(jìn)行工廠使用，進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)。另一方面，投入大量資金，引進(jìn)高水平科研人員，與國內(nèi)知名高校合作自主研發(fā)先進(jìn)的，具有國際一流水平的自主知識產(chǎn)權(quán)的CAD/CAM系統(tǒng)。這樣以來，更一步擴(kuò)大了CAD/CAM在我國的知名度，提高了民眾對CAD/CAM技術(shù)的認(rèn)知。
4.目前我國CAD/CAM技術(shù)存在的問題
從1960年至今，雖然我國發(fā)展CAD/CAM技術(shù)的時間只有短短的幾十年時間但已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。這種表面巨大成功的同時，在工業(yè)內(nèi)部一定存在著各種各樣的小漏洞，以及各方面之間發(fā)展的不平衡。我國研究人員研究課題時間較短，經(jīng)驗不足并不能完全掌握技術(shù)的完整要義，目前我國出現(xiàn)了如下幾個主要的問題：
4.1 我國軟件研發(fā)完善的研究人員無法對軟件進(jìn)行有效的研發(fā)完善。
目前我國科研人員大都集中在各大高校以及科研所和各大企業(yè)中。在企業(yè)中的研發(fā)人員面臨的首要問題為薪資待遇不夠理想，與其他工作崗位的職工豐厚的報酬相比感到付出與收入不成正比。企業(yè)對研發(fā)人員的作用不夠重視容易導(dǎo)致研發(fā)人員心生倦意，科研情緒不高導(dǎo)致研發(fā)進(jìn)度和研發(fā)質(zhì)量都受到一定的影響。另一方面企業(yè)中人員流動較大，研發(fā)人員往往不能在同一個企業(yè)或同一個崗位上面工作一個完整的機(jī)器使用周期，使得在實際生產(chǎn)生活中系統(tǒng)所面臨的不能很好解決或不能解決的問題及時反饋到它的研發(fā)人員手里面，不能對此問題進(jìn)行有效的完善升級，導(dǎo)致軟件系統(tǒng)的升級換代進(jìn)展緩慢。在各大高校以及科研所的研發(fā)人員大都多年受高等教育，在高校平臺可多次參加國內(nèi)國外的先進(jìn)技術(shù)和成果的交流會議。具有見識高、知識淵博、科研時間充足等特點(diǎn)。但是他們接觸的大都是完備的軟件系統(tǒng)，而并不清楚這些看似完備的軟件系統(tǒng)在實際生產(chǎn)生活中會遇到哪些的問題。自己本身并不是熟練掌握在實際生產(chǎn)中的各工步以及哪些在實際加工中才會出現(xiàn)的一些特殊問題，這些問題是在書本以及文獻(xiàn)中所沒有的。所以研發(fā)出的軟件系統(tǒng)遇到實際加工中的復(fù)雜問題時往往不能很好地解決。
4.2 國內(nèi)外軟件系統(tǒng)發(fā)展的巨大差距。
國內(nèi)外軟件系統(tǒng)的差距就是國內(nèi)外工業(yè)水平差距的一個縮影。我國的工業(yè)水平發(fā)展速度很快，一句話：用幾十年的時間走完了發(fā)達(dá)國家?guī)装倌曜哌^的路。但是我國的工業(yè)水平距離美國、德國、日本等這些工業(yè)強(qiáng)國還有不小的差距，這一點(diǎn)在軟件水平上面就可以看出來，國外等工業(yè)強(qiáng)國的CAD/CAM軟件系統(tǒng)的功能齊全能覆蓋絕大多數(shù)加工生產(chǎn)中的需求、性能水平極高、價格也較低在市場競爭中占據(jù)非常大的優(yōu)勢，而我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件系統(tǒng)，無論是在性能方面還是在功能方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及國外的產(chǎn)品。但是由于我國研究人員水平有限，且沒有成功人員帶領(lǐng)、沒有成功經(jīng)驗，故導(dǎo)致我國的研發(fā)過程導(dǎo)致的經(jīng)費(fèi)支出數(shù)額并不比國外的研發(fā)團(tuán)隊少，所以導(dǎo)致我們的軟件系統(tǒng)在市場中實際出售中價格基本與國外持平甚至高于他們。導(dǎo)致市場中的競爭力不佳，則企業(yè)的效益不好，研發(fā)經(jīng)費(fèi)不足更會使研發(fā)出的軟件系統(tǒng)質(zhì)量高。如此惡性循環(huán)下去，導(dǎo)致CAD/CAM技術(shù)軟件系統(tǒng)我國始終走在發(fā)達(dá)國家后面。
4.3 我國企業(yè)思維方式的制約
我國的企業(yè)家做不到軟件與硬件的平等對待。在一家企業(yè)的發(fā)展中往往不會投入大量資金用于購買正版軟件用于自己的設(shè)計人員進(jìn)行使用，覺得買這些摸不著的東西不劃算不值，忽視軟件的重要性。反而會購買大量價格昂貴的高端計算機(jī)、 先進(jìn)打印機(jī)、智能繪圖儀， 引進(jìn)大屏幕工作站，在公司的各部門建立數(shù)量超標(biāo)準(zhǔn)的計算機(jī)房等硬件設(shè)施。設(shè)計人員使用廉價的盜版軟件，在許多功能上面不能完全體現(xiàn)正版軟件才能體現(xiàn)出來的技術(shù)服務(wù)。在遇到技術(shù)問題時也得不到來自軟件公司的專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)，也無法和軟件公司進(jìn)行交流，以使得自己公司的問題得到有效的解決，導(dǎo)致公司的效益降低。我國的企業(yè)家應(yīng)該把硬件與軟件有機(jī)地結(jié)合起來以求企業(yè)效益的最大化。增加企業(yè)在市場中長期保持較強(qiáng)的競爭力。
5. CAD/CAM技術(shù)的未來展望
隨著科技進(jìn)步的不斷加快，各類產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快。CAD/CAM軟件系統(tǒng)的換代升級速度也應(yīng)順應(yīng)時代潮流，加快自己的更新?lián)Q代。
5.1 CAD/CAM技術(shù)智能化發(fā)展
CAD/CAM技術(shù)是否可以更上一層臺階取決于是否可以更加智能化，使得普通大眾(知識水平并不是特別突出的人們)也能夠輕松使用它。達(dá)到高智能化更有利于打開更大的市場使得更多的中小型企業(yè)也參與到CAD/CAM技術(shù)的使用中來，增大更多用戶對它的認(rèn)知程度和使用程度。在未來CAD/CAM技術(shù)可以通過掃描儀器直接對工件進(jìn)行掃描而不再進(jìn)行三維繪圖就可以得出工件的各部分尺寸和工件的加工軌跡，可以將二維圖紙直接轉(zhuǎn)化為三維實體模型，并且可以在眾多的加工方案中進(jìn)行智能分析得出一個最優(yōu)的方案，大大省去了設(shè)計時間。可以時刻監(jiān)督生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況，出現(xiàn)危險情況可以自動解決，遇到解決不了的情況時及時報警并自動停止減少造成的損失。
5.2 CAD/CAM技術(shù)信息共享化發(fā)展
當(dāng)今世界是一個信息化的世界，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)空前發(fā)達(dá)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改變我們生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，近些年大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能飛速發(fā)展，使得我們生活中的每個人都可以享受到它所帶來的便利。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也推動者著全球制造業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)從傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)向高端制造業(yè)發(fā)展。精密加工、超精密加工、特種加工已經(jīng)得到了空前的發(fā)展，對CAD/CAM技術(shù)也提出了更高的要求。CAD/CAM技術(shù)要順應(yīng)時代潮流建立起自己的大數(shù)據(jù)庫中心，其中包括工件設(shè)計的制造可能性、加工過程的仿真數(shù)據(jù)及產(chǎn)品的制造試驗等, 使得各大企業(yè)的研發(fā)設(shè)計人員能夠迅速連接和共享到數(shù)據(jù)庫中已有的制造信息。建立起一個先進(jìn)制造的數(shù)據(jù)庫環(huán)境可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上大家一起協(xié)調(diào)工作, 將各自企業(yè)中以數(shù)據(jù)庫文本圖形和數(shù)據(jù)文件存儲的數(shù)據(jù)信息集中起來放到數(shù)據(jù)庫平臺上面以供兄弟企業(yè)共享, 使其他企業(yè)在設(shè)計過程可以從平臺中取長補(bǔ)短，優(yōu)化自己的設(shè)計思路。——論文作者：馮國旭
