CAD與CAM的發(fā)展史

　　計算機輔助設計（Computer aided design,CAD）與計算機輔助制作（Computer aided manufacture,CAM）技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)CAD/CAM，是20世紀70年代開(kāi)始廣泛應用于工業(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(計算機輔助設計與制造)技術(shù)是以計算機、外圍設備及其系統軟件為基礎，包括二維繪圖設計、二維幾何造型設計、有限元分析及優(yōu)化設計、數控加工編程、仿真模擬及產(chǎn)品數據管理等內容。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )和并行工程、高性能計算及事務(wù)處理的普及，異地、協(xié)同、虛擬設計與制造及實(shí)時(shí)仿真也日益得到廣泛應用。

　　CAD和CAM技術(shù)的發(fā)展先后走過(guò)了大型機、小型機、工作站、微機時(shí)代,每個(gè)時(shí)代都有當時(shí)流行的CAD和CAM軟件�，F在微機平臺的CAD和CAM軟件占據著(zhù)主導地位,國內外有一大批優(yōu)秀的CAD和CAM軟件。CAD和CAM技術(shù)應用范圍非常廣泛,從最初的機械制造的廣泛應用,到現在建筑、電子、化工等領(lǐng)域也開(kāi)始大量使用。隨著(zhù)CAD和CAM技術(shù)在國內不斷的研發(fā)和應用,CAD和CAM技術(shù)對我國國民經(jīng)濟起重要的作用。

　　國外發(fā)展歷程

　　早在20 世紀 50 年代，CAD和CAM技術(shù)就開(kāi)始進(jìn)入到準備和醞釀的階段， 1949年，Parsons公司與美國MIT伺服機構實(shí)驗室合作開(kāi)始數控機床的研制工作。數控機床的開(kāi)發(fā)從自動(dòng)變成語(yǔ)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”類(lèi)似于示波器的圖形設備，可以顯示一些簡(jiǎn)單圖形。1952年，MIT的伺服實(shí)驗室研制成功世界上第一臺三坐標數控銑，首次實(shí)現了數控加工。1953年，MIT推

　　出APT，并在電子計算機上實(shí)現了自動(dòng)編程。1958年美國Keany & Trecker 公司在世界上首次研制成功自動(dòng)刀具交換裝置的數控機床，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。

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

　　七十年代到八十年代, LSI和ULSI大規模和超大規模集成電路技術(shù)不斷提高, 在數平方毫米的硅片上可以容納數十萬(wàn)計的元件, 于是容量大, 速度高, 體積小, 價(jià)格低廉的計算機、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(mén)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)人計算機和工作站開(kāi)始出現， PC機級工作站體積小、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(mén)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軟件系統的核心功能模塊。各種微機CAD 系統、工作站CAD系統不斷涌現，CAD技術(shù)在航空、航天、船舶、核工程、模具等領(lǐng)域的得到廣泛應用。

　　到了20 世紀90 年代，CAD和CAM開(kāi)始了全面的產(chǎn)品開(kāi)發(fā),達到100% 的應用率。其工作站上運行的軟件產(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CAD 市場(chǎng)。

　　國內發(fā)展歷程

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

　　接下來(lái)十年是CAD和CAM技術(shù)研究的黃金時(shí)代，計算機的硬件功能的提高、價(jià)格的下降，特別是新型圖形顯示器陸續投放市場(chǎng)，成為推動(dòng)CAD技術(shù)發(fā)展的強大動(dòng)力。1986年，我國制定了國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（簡(jiǎn)稱(chēng)“863計劃”）。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)域專(zhuān)家委員會(huì )和CIMS主題專(zhuān)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)驗室。

　　90年代，我國在產(chǎn)品計算機輔助設計與制造領(lǐng)域有很大的成績(jì)。機械CAD和CAM 軟件的發(fā)展除了具有不斷的擴展功能外, 主要基于建模技術(shù)、模型技術(shù)、數據管理技術(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(zhù)計算機、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)內部、企業(yè)

　　之間、區域之間乃至國家之間實(shí)現資源共享，異地、協(xié)同、虛擬設計和制造開(kāi)始成為現實(shí)。90年代末，以CAD為基礎的數字化設計，以CAM為基礎的數字化制造技術(shù)開(kāi)始拓展到更廣闊的領(lǐng)域、更深的層次上支持的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

　　進(jìn)人21世紀后，我國產(chǎn)業(yè)結構調整、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(kāi)發(fā)戰略等，都為我國制造業(yè)的信息化、網(wǎng)絡(luò )化進(jìn)程與 CAD和CAM的應用提供了無(wú)限廣闊的前景和機遇，同時(shí)也使我國制造業(yè)面臨著(zhù)嚴峻的挑戰。

　　歷史進(jìn)程

　　CAD（計算機輔助設計）和CAM（計算機輔助制造）的發(fā)展史可以追溯到20世紀50年代末和60年代初。

　　CAD的發(fā)展始于20世紀50年代末，當時(shí)計算機技術(shù)剛剛起步。最早的CAD系統是為航空航天和國防行業(yè)開(kāi)發(fā)的，用于設計和模擬飛機和導彈等復雜的機械系統。這些系統使用了早期的圖形繪制和計算機模擬技術(shù)，但由于計算機性能有限，CAD系統的功能和性能都受到了限制。

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷進(jìn)步，CAD系統在20世紀60年代逐漸得到了推廣和應用。圖形繪制技術(shù)得到了改進(jìn)，允許用戶(hù)以更直觀(guān)、更靈活的方式進(jìn)行設計。同時(shí)，CAD系統的功能也得到了擴展，可以進(jìn)行更復雜的模擬和分析，提高設計的準確性和效率。

　　CAM的發(fā)展始于20世紀60年代，當時(shí)計算機技術(shù)已經(jīng)有了一定的基礎。最早的CAM系統主要用于數控機床的編程和控制，用于將CAD系統生成的設計圖形轉化為機床可以識別和執行的指令。CAM系統的發(fā)展使得制造過(guò)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(zhù)計算機技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，CAD和CAM系統的功能和性能都得到了大幅度提升。CAD系統可以進(jìn)行更復雜的三維建模和仿真，支持更多種類(lèi)的設計和工程應用。CAM系統也可以自動(dòng)生成更復雜的加工路徑和工藝規劃，實(shí)現更高效的制造過(guò)程。

　　目前，CAD和CAM已經(jīng)成為現代制造業(yè)中不可或缺的工具。隨著(zhù)人工智能、云計算和大數據等新技術(shù)的發(fā)展，CAD和CAM系統的功能和性能還將繼續提升，為制造業(yè)的數字化轉型和智能化發(fā)展提供更強大的支持。

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