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数字制造简史 | 让设计师掌控制造业未来的命运?

原创 2020-02-26

本文章来自于微信公众号:OF COURSE想当然

其实,大部分设计师,都是“控制狂”。

如果给他们一个机会,他们恨不得控制从设计到制造的每一个细节。

所以,这个时代,设计师们也是时候了解一下数字制造了。

数字制造,通俗来说实际上就是在对制造过程进行数字化的描述而建立起的数字空间中完成产品的制造过程。

数字与制造,虚幻与现实,这看似风马牛不相及的两个词汇,相互融合被人们并列提及的背后,到底都经历了些什么?欲知后事如何?且见下回分解,请听细细道来。

01 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。

02 CAM处理系统APT(自动编程工具)的出现

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。

CAM(Computer Aided Manufacture)是计算机辅助制造的缩写,能根据CAD模型自动生成零件加工的数控代码,对加工过程进行动态模拟、同时完成在实现加工时的干涉和碰撞检查。CAM系统和数字化装备结合可以实现无纸化生产,为CIMS(计算机集成制造系统)的实现奠定基础。CAM中最核心的技术是数控技术。通常零件结构采用空间直角坐标系中的点、线、面的数字量表示,CAM就是用数控机床按数字量控制刀具运动,完成零件加工。

03 加工中心的的出现

1958年美国KT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。

04 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。

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。

05 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)。

06 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(Initia Graphics Exchange Specifications),从而实现CAD/CAM的融合。

07 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。

08 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。

中国用几十年的时间走完了发达国家几百年所走过的工业化历程,创造了世界工业化的奇迹,这一奇迹,在工业互联网的助力下还将延续。整体来看,制造业的数字化是一个无可逆转的趋势。

所以,对于设计师来说,提前一步拥抱数字制造。对于满足“控制欲”这种事,肯定是极好的。

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