《计算机辅助设计与制造》课程论文2
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计算机图形学辅助设计与制造摘要：计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。CAM技术作为一门多学科综合性技术，近几十年来发展迅速，对制造业产生了深远的影响。
关键词：CAM、应用、问题、趋势、分析
1 引言
CAM技术，即计算机辅助制造技术，是指借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动，如计算机辅助数控加工编程、制造过程控制、质量检测与分析等。CAM是CAD/CAPP/CAM集成系统中重要的组成部分，涉及到许多学科领域, 如计算机科学与工程、计算数学、机诫设计、人机工程、电子技术及其他很多工程技术。经过四十余年的发展,CAM 技术在机械制造、航空航天等技术领域起到了相当重要的作用。
2 CAM技术发展历程简介
CAM技术发展的两个主要阶段。第一代是APT阶段，20 世纪60 年代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,基本处理方式是人工或辅助式直接计算数控刀路,编程目标与对象也都是直接是数控刀路。但其存在功能差、操作困难、专机专用等缺陷。第二代是曲面CAM系统阶段，其系统结构一般是CAD/ CAM 混合系统,较好的利用了CAD 模型,以几何信息作为最终的结果,自动生成加工刀路。自动化、智能化程度得到了大幅度提高,具有代表性的是UG、DUCT、Cimatron、MarsterCAM 等。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相关关系。
3 我国CAM技术应用过程中存在的问题
由于我国的体制、经济模式、以及CAM技术的研究起步较晚、经验不足等原因, 使软件技术发展受到了一定的影响。目前存在的主要间题有：
3.1 发展模式的制约
现代计算机应用技术的发展, 使产品更新换代周期不断缩短。而在我国, 这种快速反应能力和应变能力却很差, 加上行业内部存在的宏观失控和短期行为, 较大地影响了计算机应用技术的发展, 使得软件产品的性能、质量、品种, 以及推广应用等都大大落后于世界水平。另外企业和商品经济发展的“大而全”、“小而全”、“自成系统”的自然经济特征,也制约了软件技术的正常发展。绝大多计算机应用项目从立项、投资、开发到应用都是封闭型的。这样做, 势必保护了一些本来可以由社会分工来取代的落后环节, 削弱了企业与社会的商品联系, 反过来也使开发的软件产品难以大面积推广应用, 阻碍了应用软件的商品不七进程。同时各企业、部门之间的软件开发重复现象也较为严重, 使本来就有限的软件开发人员和资金更加不足。
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3.2 软件开发人员力量分散
我国的CAM软件开发人员主要分布于各行各业的应用部门和高等院校。在应用部门工作的软件技术人员, 包括各企业、各部门的计算中心、信息中心、计算站等, 其主要任务是使用计算机宋参与本单位的管理、科研和生产等活动, 但在多数单位表现出技术月良务的性质,
处于配角地位。并且他们大多数只是在各自单位的使用范围内参与软件技术工作, 主要是为了满足本单位生产、管理的需
求。加上各行业、企业之间的应用软件的使用环境差别, 开发出的大多数软件难以作为商品软件进入市场。在高等院校工作的软件开发人员, 由于各种信息比较多, 思想活跃, 了解国内外CAM技术的发展动态, 在理论水平和软件开发经验上都占有优势。但由于设备、资金、人员编制和政策上的限制, 多数人员只能作为软件需求者或计算机公司“雇佣”的廉价劳力的身份进行开发工作, 这样大大限制了技术水平的发挥, 处于非常被动的地位。再加上缺乏有力的软件开发法律保护虽已颁布了“计算机软件保护条例” , 但未能得到很好地落实, 开发者的成果和应有的权益没有得到很好的保护, 这在一定程度上也挫伤了广大软件开发人员的工作积极性, 影响了工作的正常开展。
3.3 CAM应用中缺乏管理的系统化
随着CAM新技术的应用, 设计管理过程和方式也必须随之而变, 这些管理包括设计过程管理, 设计人员管理、设计图纸的管理。因此, 引进系统之后必须进行管理方面的二次开发。管理系统化有利于保证设计质量, 有利于设计过程并行工程实施, 有利于产品更新换代。从
中国的父亲节是几月几日
而达到提高设计质量和效率的目的。
3.4 缺乏人员培训与人才培养
CAM 是现代科技的产物, 这对一些老设计人员来说, 肯定存在一个适应的问题。要想使软件发挥最大的作用, 这就必须对有关使用者进行专业培训, 否则可能设计效率提高不理想, 严重者可能效率下降。人才培训则是另一个关键, 系统的维护以及CAM软件的二次开发需要既懂计算机知识又有相关专业水平的人员来完成。企业如果没有这样的得力人才, CAD/CAM软件只是一个“电子图板”, 其使用效率也会大打折扣。
4 CAM技术发展趋势及我国CAM技术发展建议
4.1 制造业新技术对CAM提出新要求
众所周知,近年来制造业新技术的最大热点是高速加工技术,该技术在简化生产工艺与工序、减少后续处理工作量、提高加工效率、提高表面质量等几个方面能极大地提高产品质量、缩短生产周期,已经得到广泛的认可及应用,其对CAM 也提出了新的特殊要求,主要分析如下:
5.1.1 安全性要求
高速加工采用小切削度、小切削量、高进给速度,特征加工的一般切削速度( F 值) 为传统加工的10 倍以上( F 可达到2000～8000mm/ min) ,在高速进给条件下,一旦发生过切、几何干涉等,后果相当严重,故安全性要求是第一位的。传统的CAM系统靠人工或半自动防过切处理方式,没有从根本上杜绝过切现象的发生,所以无法满足高速加工安全性的基本要求。
起诉离婚程序5.1.2 工艺性要求
0459是哪里的区号高速加工要求刀路的平稳,避免刀路轨迹的尖角(刀路突然转向) 、尽量避免空刀切削、减少切入/ 切出等,故要求CAM系统具有基于残余模型的智能化分析处理功能、刀路光顺化处理功能、符合高速加工工艺的优化处理功能及进给量( F 值) 优化处理功能(切削优化处理) 等。为适应高速加工设备的高档数控系统,CAM应支持最新的NURBS 编程技术。
5.1.3 高效率要求
高效率体现在两个方面:(a) 编程的高效率———高速加工的工艺性要求比传统数控加工高了很多,刀路长度是传统加工的上百倍,一般编程时间远大于加工时间,故编程效率已成为影
响总体效率的关健因素之一。传统的CAM系统采用面向局部曲面的编程方式,系统无法自动提供工艺特征,编程复杂程度很大,对编
程人员除工艺水平之外(基本要求) ,还要求有很高的使用技巧。迫切需要具有高速加工知识库的、智能化程度的、面向整体模型的、新一代的CAM系统。(b) 优化的刀路确保高效率的数控加工,如基于残余模型的智能化编程可有效地避免空刀,进给量( F 值) 优化处理可提高切削效率30 %等。
5.2 CAM技术发展趋势
CAM技术的更新发展迫在眉睫,主要有以下几个方面。
5.2.1 软硬件平台
WinTel 结构体系因优异的价格性能比、方便的维护、优异的表现、平实的外围软件支持,已经取代UNIX操作系统成为CAD/ CAM集成系统的支持平台。OLE 技术及O&M 技术的应用将会使系统集成更方便。今后CAM的软件平台无疑将是WindowsNT 或Windows 2000 ,硬件平台将是高档PC 或NT工作站系列。随着高档NC 控制系统的PC 化、网络化及CAM的在职读研究生
专业与智能化的发展,甚至机上编程也可能会有较大的发展。
5.2.2 面向对象、面向工艺
传统CAM局布曲面为目标的体系结构应被改变成面向整体模型(实体) 、面向工艺特征的结构体系。系统将能够按照工艺要求(CAPP 要求) 自动识别并提取所有的工艺特征及具有特定工艺特征的区域,使CAD/ CAPP/ CAM的集成化、一体化、自动化、智能化成为可能。
5.2.3 智能化
CAM系统应发展为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
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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。
5.2.4 网路化
近年来,计算机网络技术和信息技术得到了空前的发展,网络已经渗入到全球的各个角落,并时刻影响和推动着制造的发展、改变着制造环境,面对这种变化,迫切的需要建立一种以市场需求驱动的、具有快速响应机制的网络化制造系统模式。制造企业将利用Interner 进行产品的协同设计和制造。而CAM作为制造的核心部分更是需要建立起CAM2NET,通过Interner 提供多种制造支撑服务,如产品设计的可制造性、加工过程仿真及产品的试验等,使得集成企业的成员能够快速连接和共享制造信息。建立敏捷制造的支撑环境在网络上协调工作,将企业中各种以数据库文本图形和数据文件存储的分布信息集成起来以供合作伙伴共享,为各合作企业的过程集成提供支持。
CAM技术要得到全面的发展,还有很长的路要走,开发CAM技术的最终目的是应用CAM 技术,提高企业的制造技术。经过多年的积累,CAM在市场需求、理论基础及外围技术等方面的准备已经成熟,我们有理由相信今后的CAM 一定会朝着方便、快捷、网络化、智能化、专业集成化的方向不断发展!
5.3 对我国CAM技术发展建议
要使我国CAM技术有长足的发展，应从以下几方面加以考虑:

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