En la década de 1950, los ordenadores se utilizaban principalmente para cálculos científicos y programación en lenguaje de máquina, y los dispositivos gráficos sólo tenían funciones de salida. El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en los Estados Unidos utiliza un tubo de rayos catódicos (CRT) como terminal de gráficos en su computadora Cyclone I, que puede mostrar gráficos de forma pasiva. Luego apareció el lápiz óptico y comenzó la investigación sobre gráficos interactivos por computadora, allanando el camino para el surgimiento y desarrollo de la tecnología CAD/CAM. En 1952, el MIT produjo con éxito una fresadora CNC por primera vez y posteriormente desarrolló el lenguaje de programación automática (APT) para realizar programación asistida por computadora describiendo la trayectoria de la herramienta, lo que marcó el comienzo de la tecnología CAM. 1956 Se hizo el primer intento de analizar estructuras de aviones utilizando el moderno método de elementos finitos. A finales de la década de 1950, aparecieron los trazadores de panel plano y los trazadores de tambor, iniciando la historia de los gráficos por computadora. Aquí la tecnología CAD se encuentra en la fase de elaboración y preparación.
La década de 1960 fue el período más importante para el desarrollo de los gráficos por ordenador interactivos. En 1963, Sutherland, académico del MIT, publicó una tesis doctoral titulada "Sistema de comunicación gráfica para el diálogo entre humanos y computadoras", en la que propuso por primera vez términos como gráficos por computadora. El sistema de bloc de dibujo bidimensional que introdujo permite a los diseñadores operar bolígrafos y teclados para realizar operaciones interactivas como la selección de gráficos y el posicionamiento en la pantalla de gráficos, y utiliza estructuras de datos jerárquicas para almacenar símbolos y gráficos. Esta investigación sentó las bases para los gráficos interactivos por computadora y la tecnología CAD, y también marcó el nacimiento de la tecnología CAD. Desde entonces, han aparecido dispositivos de hardware como pantallas gráficas interactivas, ratones y discos, así como software como sistemas de archivos y lenguajes de alto nivel. Han surgido muchos sistemas y equipos CAD comerciales. Por ejemplo, General Motors desarrolló el sistema DAC-1 para el diseño de automóviles en 1964, Lockheed Aircraft Company desarrolló el sistema CADAM en 1965 y Bell Telephone Company también lanzó el sistema GRAPHIC-1. La aplicación de la tecnología CAD aquí es principalmente dibujo bidimensional. En el campo de la fabricación, el primer robot del mundo se desarrolló con éxito en 1962 y logró la automatización del manejo de materiales. En 1965, se produjo el sistema de control numérico de máquina herramienta de control numérico por computadora. Después de 1966, apareció el sistema DNC que utiliza una computadora de uso general para controlar directamente múltiples máquinas herramienta CNC y el sistema de fabricación automatizado desarrollado por la británica Maureen Company. A finales de la década de 1960, Noruega comenzó a estudiar la tecnología CAPP y lanzó oficialmente el primer sistema CAPP, AutoPros, en 1969.
En la década de 1970, la teoría de los gráficos por computadora y la tecnología de dibujo por computadora se volvieron cada vez más maduras y ampliamente utilizadas. Durante este período, la rentabilidad del hardware siguió mejorando; en consecuencia, aparecieron en el mercado tabletas gráficas y almacenamiento en disco de gran capacidad; se pudieron aplicar software como sistemas de gestión de bases de datos basados en computadoras pequeñas y ultrapequeñas; y convertirse en algo común. Estos sistemas se caracterizan por un hardware y software completo, precios bajos y facilidad de uso, formando los llamados sistemas llave en mano. Al mismo tiempo, también se ha desarrollado software de modelado geométrico tridimensional y han surgido algunos sistemas CAD/CAM comerciales para pequeñas y medianas empresas. La empresa francesa Dassault tomó la iniciativa en el desarrollo de CATIA, un sistema de modelado de superficies tridimensional caracterizado por modelos de superficies. La investigación y el desarrollo del sistema CAPP comenzaron a mediados de los años 1970. Desde 65438 hasta 0976, la empresa CAM-I desarrolló el sistema de diseño automático de procesos CAM-I. En términos de fabricación, la empresa de Cincinnati desarrolló el sistema de fabricación flexible (FMS), llevando la tecnología CAD/CAM a una nueva etapa. Durante este período, básicamente se han formado los módulos funcionales de diversas tecnologías asistidas por computadora, pero las estructuras de datos no están unificadas y la integración es deficiente. Las aplicaciones se centran principalmente en dibujo 2D, modelado de estructura alámbrica 3D y análisis de elementos finitos.
En la década de 1980, la tecnología CAD/CAM y sus sistemas de aplicación se desarrollaron rápidamente.
Durante este período aparecieron las microcomputadoras y las estaciones de trabajo con palabras de 32 bits. Al mismo tiempo, los costos del hardware de las computadoras se han reducido significativamente, los periféricos de las computadoras (pantallas gráficas en color de alta resolución, digitalizadores grandes, trazadores automáticos, impresoras en color, etc.) han ido formando gradualmente una serie de productos y también se ha aplicado la tecnología de red. La combinación de CAD y CAM forma la tecnología integrada CAD/CAM, que ha producido una gran cantidad de nuevas teorías y algoritmos. En términos de software, no solo realiza el cálculo del diseño y el dibujo de ingeniería y productos, sino que también realiza aplicaciones de ingeniería como modelado de ingeniería, diseño de superficies de forma libre, análisis y simulación de mecanismos, especialmente el desarrollo de modelado de sólidos, modelado de características y diseño y aplicaciones paramétricos, promoviendo el desarrollo de la tecnología CAD desde el modelado de superficies hasta el modelado de sólidos y el modelado paramétrico, y han surgido muchos software CAD maduros. Durante este período, para cumplir con los requisitos para el intercambio de datos, se introdujeron uno tras otro los estándares relevantes (como CGI, GKS, IGES y STEP). A finales de la década de 1980, la gente se dio cuenta de la importancia de la fabricación integrada por computadora (CIM) y comenzó a enfatizar la integración de la información. La aparición de CIMS ha llevado la tecnología CAD/CAM a un nuevo nivel.
Desde la década de 1990, la tecnología CAD/CAM/CAE ha puesto más énfasis en la integración de información y el intercambio de recursos, ha surgido la tecnología de gestión de datos de productos, la tecnología de modelado CAD se ha vuelto cada vez más perfecta y muchos CAD/CAE/ Software comercial integrado CAM, como I-DEAS que usa tecnología variable, UG que usa tecnología de modelado compuesto, etc. Con la cambiante y feroz competencia en el mercado mundial, con el desarrollo de diversas teorías de diseño avanzado y modelos de fabricación avanzados, con el desarrollo de microcomputadoras, sistemas operativos y software de programación de alta gama, y el rápido desarrollo de la tecnología de redes, CAD/CAM / La tecnología CAE está experimentando oportunidades y desafíos de desarrollo sin precedentes, y se está desarrollando en la dirección de la integración, la creación de redes, la inteligencia y la estandarización. Un sistema CAD/CAM/CAE completo debe tener las siguientes funciones: cálculo digital rápido y procesamiento de gráficos, modelado geométrico, procesamiento de información de mecanizado CNC, almacenamiento y recuperación rápida y operación de grandes cantidades de datos y conocimientos, interacción y comunicación persona-computadora, información y gráficos de entrada y salida, análisis de ingeniería, etc. Para realizar estas funciones, el entorno operativo del sistema CAD/CAM/CAE consta de hardware, software y personas.
El hardware incluye principalmente equipos tangibles como ordenadores y sus periféricos. El hardware, ampliamente definido, también incluye equipos mecánicos y máquinas herramienta utilizadas para el mecanizado CNC. El hardware es la base de los sistemas CAD/CAM/CAE. Cada avance tecnológico en hardware trae consigo cambios revolucionarios en la tecnología CAD/CAM/CAE. El software es el núcleo del sistema CAD/CAM/CAE, incluido el software del sistema, diversos software de soporte y software de aplicación. El hardware proporciona las capacidades potenciales del sistema CAD/CAM/CAE, y la realización de las funciones del sistema se completa mediante el software que se ejecuta en el sistema. Con la mejora continua y la mejora de las funciones del sistema CAD/CAM/CAE, los costos de software representan una proporción cada vez mayor de todo el sistema. En la actualidad, el precio de algunos software de alta gama es mucho más alto que el precio del hardware del sistema.
Cualquier software y hardware potentes son sólo herramientas de diseño auxiliares. La forma de utilizar plenamente las funciones del sistema depende principalmente de la calidad del usuario. El funcionamiento de los sistemas CAD/CAM/CAE es inseparable de las actividades de pensamiento creativo de las personas, y el papel clave de las personas en el sistema es evidente. 265438 A principios del siglo XX, los sistemas CAD/CAM/CAE adoptaron básicamente el modelo de interacción persona-computadora, lo que requería que los humanos y las computadoras trabajaran en estrecha colaboración para aprovechar al máximo sus respectivas fortalezas: las computadoras tienen capacidades únicas en el almacenamiento y recuperación de información. Función de análisis y cálculo, gráficos y procesamiento de textos, etc. Las personas desempeñan un papel de liderazgo en el pensamiento creativo, el análisis integral y el juicio empírico. El hardware del sistema CAD/CAM consta principalmente de un ordenador host, memoria externa, dispositivos de entrada, dispositivos de salida, equipos de red y equipos de producción automatizados. Existen dispositivos de entrada y salida especializados para manejar la entrada y salida interactiva de gráficos. Esta es una clara diferencia entre los sistemas CAD/CAM/CAE y los sistemas informáticos generales.
(1) Host del ordenador
El host es el núcleo de hardware del sistema CAD/CAM/CAE, compuesto principalmente por una unidad central de procesamiento (CPU) y memoria (también llamada almacenamiento ).
CPU incluye controlador y unidad aritmética. El controlador dirige y coordina el trabajo de toda la computadora en base a las instrucciones recuperadas de la memoria. La unidad aritmética se encarga de ejecutar los cálculos numéricos y las operaciones lógicas requeridas por las instrucciones del programa. El rendimiento de la CPU determina las capacidades de procesamiento de datos, la precisión y la velocidad de la computadora. La memoria es una unidad de almacenamiento a la que la CPU puede acceder directamente y se utiliza para almacenar programas de control residente, instrucciones de usuario, datos y resultados operativos. Hay dos indicadores principales para medir el rendimiento del host: rendimiento de la CPU y capacidad de memoria. Según los diferentes niveles de rendimiento del host, las computadoras se pueden dividir en computadoras grandes y medianas, computadoras pequeñas, estaciones de trabajo y microcomputadoras.
(2) Memoria externa
La memoria externa, denominada memoria externa, se utiliza para almacenar programas, datos y otra información que no se utiliza temporalmente ni espera ser llamada. Cuando se utiliza esta información, el sistema operativo la carga en la memoria cuando se lo ordena. La memoria externa se caracteriza por una gran capacidad, que a menudo alcanza cientos de MB, decenas de GB o incluso más, pero una velocidad de acceso lenta. Los más comunes incluyen cintas, discos (disquetes, discos duros) y discos ópticos. Con el desarrollo de la tecnología de almacenamiento, los dispositivos de almacenamiento móviles, como los discos duros móviles y las unidades flash USB, se han convertido en una parte importante del almacenamiento externo.
(3) Dispositivo de entrada
El dispositivo de entrada se refiere a un dispositivo que convierte varios datos externos en señales de pulso electrónico que las computadoras pueden reconocer a través de la interacción persona-computadora. Se divide principalmente en entrada de teclado (como teclado), entrada de puntero (como mouse), entrada de gráficos (como digitalizador), entrada de imágenes (como escáner, cámara digital) y entrada de voz.
(4) Dispositivo de salida
Un dispositivo que convierte los datos procesados por una computadora al formato requerido por el usuario se denomina dispositivo de salida. Los dispositivos de salida pueden mostrar los resultados y procesos intermedios o finales de las operaciones informáticas a través de texto, gráficos, imágenes, sonidos, etc., para lograr una comunicación directa con el mundo exterior. Los dispositivos de salida comunes incluyen salida de visualización (como una pantalla de gráficos), salida de impresión (como una impresora), salida de dibujo (como un trazador automático), salida de imagen y salida de voz.
(5) Equipos de interconexión de redes
Incluyendo adaptadores de red (también llamados tarjetas de red), repetidores, concentradores, puentes, enrutadores, puertas de enlace, módems y otros equipos, conectados a través de medios de transmisión a Internet para compartir recursos. El método de conexión de la red, es decir, la topología, se puede dividir en estructura en estrella, estructura en anillo, estructura en árbol, estructura en malla y otras estructuras. Todos los sistemas CAD/CAM avanzados aparecen en forma de redes. Para aprovechar plenamente el papel del hardware informático, el sistema CAD/CAM/CAE debe estar equipado con un software completamente funcional, y el grado y nivel de la configuración del software son factores clave que determinan las funciones del sistema, la eficiencia del trabajo y la facilidad de uso. . El software informático se refiere a programas informáticos, datos y diversos documentos relacionados que controlan el funcionamiento del sistema CAD/CAM/CAE y hacen que la computadora desempeñe su mejor papel. Un programa es una colección de instrucciones para procesar datos y dirigir el trabajo del hardware de la computadora. Es el contenido principal del software. Los documentos se refieren a resultados de procesamiento de programas, bases de datos, instrucciones, etc. La documentación es la base del diseño del programa y su nivel de diseño y compilación determina en gran medida la calidad del software. Sólo con documentación calificada y completa se puede comercializar el software.
Según las diferentes tareas y objetos de procesamiento, el software del sistema CAD/CAM/CAE se puede dividir en tres niveles diferentes: software del sistema, software de soporte y software de aplicación. El software del sistema está directamente relacionado con el hardware de la computadora y desempeña la función de ampliar las funciones de la computadora, programar y utilizar racionalmente los recursos del hardware de la computadora. El software de soporte se ejecuta en el software del sistema y es la herramienta y la base para diversos software de aplicaciones, incluido el software básico de aplicaciones generales que realiza diversas funciones de CAD/CAM/CAE. El software de aplicación es un software especial que implementa tareas específicas en un determinado campo de aplicación con el soporte del software del sistema y el software de soporte.
(1) Software del sistema
El software del sistema es el vínculo entre los usuarios y el hardware de la computadora. Es una colección de programas en ejecución que usan, controlan y administran las computadoras. El software del sistema suele ser desarrollado por fabricantes de computadoras o empresas de software. El software del sistema tiene dos características notables: primero, versatilidad, los usuarios en diferentes campos de aplicación necesitan usar el software del sistema; segundo, fundamentalidad, es decir, tanto el software de soporte como el software de aplicación deben ejecutarse con el soporte del software del sistema;
En primer lugar, el software del sistema proporciona a los usuarios una interfaz clara, concisa, fácil de usar y amigable para usar la computadora. El segundo es hacer un uso completo y razonable de los diversos recursos del sistema informático tanto como sea posible. El software del sistema incluye principalmente tres partes: sistema operativo, sistema de lenguaje de programación y software de gestión y comunicación de red.
El sistema operativo es el núcleo del software del sistema y el alma del sistema CAD/CAM/CAE. Controla y dirige los recursos de software y hardware de la computadora. Sus funciones principales incluyen gestión de recursos de hardware, gestión de colas de tareas, controladores de hardware, sistemas de sincronización y tiempo compartido, cálculos matemáticos básicos, gestión de transacciones diarias, diagnóstico y corrección de errores, gestión de interfaz de usuario y gestión de trabajos. Un sistema operativo depende del hardware del sistema informático. Los usuarios utilizan las computadoras a través del sistema operativo y cualquier programa solo se puede ejecutar después de que el sistema operativo asigna los recursos necesarios. Los sistemas operativos populares en el siglo XX incluyeron Windows, UNIX y Linux.
El sistema de lenguaje de programación completa principalmente la edición del programa fuente, la gestión y funciones de la biblioteca, la verificación de sintaxis, la compilación de código, la conexión y ejecución del programa. Según los diferentes métodos de programación, se puede dividir en lenguajes de programación estructurados y lenguajes de programación orientados a objetos, según el grado de dependencia del hardware de la computadora durante la programación, se puede dividir en lenguajes de bajo nivel y de alto nivel; idiomas. Los lenguajes de programación orientados a objetos, como Visual C, Visual Basic y Java, se utilizaron ampliamente en el siglo XX.
La comunicación en red y su software de gestión incluyen principalmente protocolos de red, gestión de recursos de red, gestión de tareas de red, gestión de seguridad de red, herramientas de navegación de comunicación, etc. La solución de protocolo de red estándar internacional es la interconexión de sistemas abiertos, que se divide en siete capas: capa de aplicación, capa de presentación, capa de sesión, capa de transporte, capa de red, capa de enlace de datos y capa física. Los principales protocolos de red populares en los sistemas CAD/CAM/CAE incluyen el protocolo TCP/IP, el protocolo MAP, el protocolo TOP, etc.
(2) Software de soporte
El software de soporte es una parte importante del sistema de software CAD/CAM y generalmente lo desarrollan empresas de software comerciales. El software de soporte es un software CAD/CAM/CAE general que satisface las necesidades de * * * y es un producto que requiere mucho conocimiento. Este tipo de software no está dirigido a objetos de aplicación específicos, sino que proporciona a los usuarios herramientas o entornos de desarrollo en un determinado campo de aplicación. El software de soporte generalmente tiene un buen rendimiento de intercambio de datos, rendimiento de integración de software y rendimiento de desarrollo secundario. Según las funciones del software de soporte, se puede dividir en software de función única y software integrado. El software de soporte de función única solo proporciona funciones para algunos procesos típicos en sistemas CAD/CAM/CAE, como software de dibujo interactivo, software de modelado geométrico tridimensional, software de análisis de cálculos de ingeniería, software de programación CNC, sistemas de gestión de bases de datos, etc. El software de soporte de integración funcional proporciona módulos funcionales integrales como diseño, análisis, modelado, programación CNC y control de procesamiento.
1) Software de dibujo interactivo
Este tipo de software completa principalmente la generación y dibujo de dibujos de ingeniería bidimensionales de forma interactiva, con edición, conversión, almacenamiento, control de visualización, dimensionamiento, etc. Función. Tiene una función de dibujo paramétrico basada en dimensiones y una biblioteca paramétrica relativamente completa de piezas mecánicas estándar. Este tipo de software tiene potentes funciones de dibujo, es fácil de operar y económico. Los productos típicos utilizados en microcomputadoras incluyen AutoCAD, tablero de dibujo electrónico CAXA, PICAD, Gaohua CAD, etc.
2) Software de modelado geométrico tridimensional
Este tipo de software resuelve principalmente los problemas de diseño estructural de piezas y proporciona a los usuarios métodos y herramientas para describir y mostrar de forma completa y precisa las tres dimensiones. formas geométricas dimensionales. Tiene funciones como supresión, coloración, coloración, cálculo de parámetros sólidos, cálculo de características de masa, modelado de características paramétricas, ensamblaje, inspección de interferencias, etc. Tiene las funciones de modelado de superficies simples, precio asequible, fácil de aprender y dominar. Las aplicaciones domésticas de este tipo de software son principalmente MDT, SolidWorks y SolidEdge.
3) Software de análisis de cálculos de ingeniería
Las funciones de este tipo de software incluyen principalmente cálculo básico de cantidades físicas, cálculo básico de parámetros mecánicos, ensamblaje de productos, análisis de tolerancia, análisis de elementos finitos, optimización. algoritmo, mecanismo Análisis cinemático, análisis dinámico, simulación, etc. El análisis de elementos finitos es la herramienta principal.
Adams.
4) Software de programación CNC
Este tipo de software generalmente tiene funciones como definición de herramientas, configuración de parámetros de proceso, generación automática de trayectorias de herramientas, postprocesamiento y simulación de corte. MasterCAM, SurfCAM y CAXA son ampliamente utilizados por los ingenieros de fabricación.
5) Sistema de gestión de bases de datos
La base de datos de ingeniería es una parte importante del sistema integrado CAD/CAM/CAE. El sistema de gestión de bases de datos de ingeniería puede almacenar, gestionar y utilizar datos de ingeniería de forma eficaz y admite la transmisión y el intercambio de datos entre subsistemas. El desarrollo del sistema de gestión de bases de datos de ingeniería se puede modificar o complementar en función de las características del proyecto con base en el sistema de gestión de bases de datos general. Los sistemas de gestión de bases de datos populares en el siglo XXI incluyen ORACLE, SYBASE, FOXPRO, FOXBASE, etc.
(3) Software de integración funcional
1) Profesional/Ingeniero
2) UG
3) Isla DEAS
4)CATIA