数字化制造技术

数字化制造技术

一、什么是数字化制造技术

术语性定义：在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。

通俗地说：数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。计算机技术的发展，使人类第一次可以利用极为简洁的“0”和“1”编码技术，来实现对一切声音、文字、图像和数据的编码、解码。各类信息的采集、处理、贮存和传输实现了标准化和高速处理。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势，其内涵包括三个层面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制为中心的数字化制造技术、以管理为中心的数字化制造技术。

二、数字化制造技术的起源和发展

1.NC机床（数控机床）的出现

1952年，美国麻省理工学院首先实现了三坐标铣床的数控化，数控装置

采用真空管电路。1955年，第一次进行了数控机床的批量制造。当时主

要是针对直升飞机的旋翼等自由曲面的加工。

2.CAM处理系统APT（自动编程工具）出现

1955年美国麻省理工学院(MIT)伺服机构实验室公布了

APT(Automatically Programmed Tools)系统。其中的数控编程主要是

发展自动编程技术。这种编程技术是由编程人员将加工部位和加工参数

以一种限定格式的语言(自动编程语言)写成所谓源程序，然后由专门的

软件转换成数控程序。

3.加工中心的的出现

1958年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。同

年，美国UT公司首次把铣钻等多种工序集中于一台数控铣床中，通过自

动换刀方式实现连续加工，成为世界上第一台加工中心。

4.CAD（计算机辅助设计）软件的出现

1963年于美国出现了cad 的商品化的计算机绘图设备，进行二维绘图。

70年代，发展出现了三维的 cad表现造型系统，中期出现了实体造型。

5.FMS（柔性制造系统）系统的出现

1967年，美国实现了多台数控机床连接而成的可调加工系统，最初的FMS

（Flexible manufacturing system）

6.CAD/CAM（计算机辅助设计/计算机辅助制造）的融合

进入70年代，CAD、CAM开始走向共同发展的道路。由于CAD与CAM所

采用的数据结构不同，在CAD／CAM技术发展初期，主要工作是开发数据

接口，沟通CAD和CAM之间的信息流。不同的CAD、CAM系统都有自己的

数据格式规定，都要开发相应的接口，不利于CAD／CAM系统的发展。在

这种背景下，美国波音公司和GE公司于1980年制定了数据交换规范

IGES(1nitia Graphics Exchange Specifications)，从而实现CAD/CAM

的融合。

7.CIMS（计算机集成制造系统）的出现和应用

80年代中期，出现CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）

计算机集成制造系统，波音公司成功应用于飞机设计，制造，管理，将

原需八年的定型生产缩短至三年。

8.CAD/CAM软件的空前繁荣

80年代末期至今，CAD/CAM一体化三维软件大量出现，如：CADAM，CATIA，UG，I-DEAS，Pro／E，ACIS，MASTERCAM等，并应用到机

械、航空航天、汽车、造船等领域。

三、数字化制造技术的主要内容

1.CAD---计算机辅助设计

CAD在早期是英文Computer Aided Drawing (计算机辅助绘图)的缩写，

随着计算机软、硬件技术的发展，人们逐步的认识到单纯使用计算机绘

图还不能称之为计算机辅助设计。真正的设计是整个产品的设计，它包

括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等，二维工程图设计只

是产品设计中的一小部分。于是CAD的缩写由Computer Aided Drawing

改为 Computer Aided Design，CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是协助

创建、修改、分析和优化的设计技术。