1 CAD技术的发展

第一篇：1 CAD技术的发展

CAD技术的发展

CAD(Computer Aided Design)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计和分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一体。

产品设计是决定产品命运的探究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。

以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定新问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参和方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。三维CAD技术在机械设计中的优点

通过实际应用三维CAD系统软件,笔者心得到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点摘要:

2.1 零件设计更加方便

使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及外形来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。

2.2 装配零件更加直观

在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。

2.3 缩短了机械设计周期

采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继续以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。

2.4 提高机械产品的技术含量和质量

由于机械产品和信息技术相融合,同时采用CAD CIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。CAD技术在机械设计中的应用

3.1 零件和装配图的实体生成3.1.1 零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。

对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。

3.1.2 实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。

3.2 模具CAD/CAM的集成制造

随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。

3.3 机械CAE软件的应用

机械CAE系统的主要功能是摘要:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价和寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型新问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞新问题和动态特性等。CAD前沿技术和发展趋向

4.1 图形交互技术

CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在探究之中。

4.2 智能CAD技术

CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提供产品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕捉和理解设计人员意图、自动检测失误，回答新问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。

4.3 虚拟现实技术

虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等新问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决新问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋向。

参考文献

[1黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.[2荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京摘要:机械工业出版社,2002.[3徐建平,盛和太.精通AutoCAD2005[M.北京摘要:清华大学出版社,2004.[4葛海霞,刘村.AutoCAD2004/2005辅助设计[M.上海摘要:上海科学普及出版社,2004.[5秦志峰,齐月静,胡仁喜,等.AutoCAD2005机械设计及实例解析[M.北京摘要:机械出版社,2005

第二篇：SMT技术发展

SMT技术发展

一．概述

SMT是电子电路表面组装技术（Surface Mount Technology），称为表面贴装或表面安装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件（简称SMC/SMD，中文称片状元器件）安装在印制电路板（Printed Circuit Board，PCB)的表面或其它基板的表面上，通过再流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术

二．SMT设备

（一）上板机

上板机是贴片生产线上全自动上料（PCB）机，摆放在贴片线首位，即贴片机前。主要功能是接收到下位机要板信号后，从PCB料架上一件一件推出PCB板。料架结构：进出轨道分别放一个料架（一上一下），升降里一个料架，共三个。

（二）印刷机

1、手动印刷机

手动印刷机是通过人手动给PCB板上锡的机器，手动印刷机价格便宜，操作简单但其定位精度差，只适用于印刷要求较低的场合和科研。

2、半自动印刷机

SMT半自动印刷机,用于取代手印台,实现半自动锡膏印刷，钢网自动上升下降,PCB需要手工载入和取出。半自动印刷机特点是：（1）PLC控制系统，工作稳定可靠，触控式操作，简单方便。

（2）高精密架构，采用进口线形导轨、调速马达传动，确保印刷之稳定性和精密度。

（3）根据红胶和锡膏的各种不同的特性，自动设定运行参数，可适合不同的产品以达到良好效果。

（4）伸缩自如的手臂座，机台手臂可分别左右调整，适合于不同基板尺寸。

3、全自动印刷机

全自动印刷机是利用模板被印刷刮刀向下压，这样一来模板的底 部就可以充分的接触到电路板的顶面，从而进行印刷作业的。全自动印刷机优点：PCB尺寸兼容范围广，高精度印刷分辨率’全自动锡膏印刷机控制可以提高生产效率，控制品质，节省成本

（三）点胶机

1、手工点胶机

手工点胶机，就是由手动来控制点胶控制器的开关，属于半自动化点胶机的范畴，自动化程度不高，一般常用于点胶产品种类多，规格多的设备上，不适宜批量生产的物品的点胶。

2、全自动点胶机 全自动点胶机是通过压缩空气将胶压进与活塞相连的进给管中，当活塞处于上冲时，活塞室中填满胶，当活塞下推时胶从点胶头压出。全自动点胶机适用于流体点胶，在自动化程度上远远高于手动点胶机，从点胶的效果来看，产品的品质级别会更高。自动化的操作，简单可控。点胶机应用的行业在不断的扩大，生产技术也在不断的创新。

（四）贴片机

1、动臂式贴片机

动臂式贴片机运动机构、贴装头机构和控制系统，贴装头机构安装于运动机构上，控制系统通过线路控制运动机构和贴装头机构的工作，运动机构包括安装由贴装头机构的横梁、平行并列的两个运动轴和一对丝杠机构，横梁安装于运动轴上，且与运动轴垂直，其上设有导轨和用于贴装头横向移动的两个电机，运动轴上设有同步驱动横梁纵向移动的电机，一对丝杠机构分别安装于运动轴上。

2、转塔式贴片机

转塔式贴片机是元件送料器放于一个单坐标移动的料车上，基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上，贴片头安装在一个转塔上，工作时，料车将元件送料器移动到取料位置，贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件，经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度)，在转动过程中经过对元件位置与方向的调整，将元件贴放于基板上。

3、模组式贴片机

元件送料器、基板(PCB)是固定的，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上，所以得名。

（五）焊接设备

1、电烙铁

电烙铁是电子制作和电器维修的必备工具，主要用途是焊接元件及导线，按机械结构可分为内热式电烙铁和外热式电烙铁，按功能可分为无吸锡电烙铁和吸锡式电烙铁，根据用途不同又分为大功率电烙铁和小功率电烙铁。

2、回流焊炉

回流焊炉在电子制造领域并不陌生，我们电脑内使用的各种板卡上的元件都是通过这种焊炉焊接到线路板上的，这种设备的内部有一个加热电路，将空气或氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板，让元件两侧的焊料融化后与主板粘结。这种工艺的优势是温度易于控制，焊接过程中还能避免氧化，制造成本也更容易控制。

3、波峰焊炉

波峰焊是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的,其高温液态锡保持一个斜面,并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象,所以叫波峰焊，完成波峰焊的机器就是波峰焊炉。

（六）清洗设备

1、超声波清洗机

超声波在液体中传播，使液体与清洗槽在超声波频率下一起振动，液体与清洗槽振动时有自己固有频率，这种振动频率是声波频率，所以人们就听到嗡嗡声。超声波清洗机的优点是:超声波清洗效果好，操作简单。

三．电子制造工艺

（一）技术文件

技术文件是指公司的产品设计图纸，各种技术标准、技术档案和技术资料以及未打印出图的尚在计算机里的图纸资料、技术文档等。

（二）工艺文件

指导工人操作和用于生产、工艺管理等的各种技术文件。

一、品质管理

（一）ISO9000：2015 ISO9000质量管理体系是国际标准化组织(ISO)制定的国际标准之一，在1994年提出的概念，是指“由ISO/TC176(国际标准化组织质量管理和质量保证技术委员会)制定的所有国际标准”。该标准可帮助组织实施并有效运行质量管理体系，是质量管理体系通用的要求和指南。

（二）QC七手法 QC七手法又称品管七大手法，它是常用的统计管理方法，又称为初级统计管理方法。它主要包括控制图、因果图、直方图、排列图、检查表、层别法、散布图等所谓的QC七工具。

（三）5S 5S起源于日本，是指在生产现场中对人员、机器、材料、方法等生产要素进行有效的管理，这是日本企业一种独特的管理办法。因为这5个词日语中罗马拼音的第一个字母都是“S”，所以简称为“5S”，开展以整理、整顿、清扫、清洁和素养为内容的活动，称为“5S”活动。

四，工艺流程。

六，发展趋势。

未来SMT装备技术发展趋势：

新技术革命和成本压力催生了自动化、智能化和柔性化生产制造，组装、物流装连、封装、测试一体化系统MES。SMT设备通过技术进步提高电子业自动化水平实现少人作业，降低人工成本增加个人产出，保持竞争力，是SMT制造业的主旋律。高性能、易用性、灵活性和环保是SMT设备的主要发展必然趋势： 1）.高精度、柔性化：行业竞争加剧、新品上市周期日益缩短、对环保要求更加苛刻；顺应更低成本、更微型化趋势，对电子制造设备提出了更高的要求。电子设备正在向高精度、高速易用、更环保以及更柔性的方向发展。贴片头功能头实现任意自动切换；贴片头实现点胶、印刷、检测反馈，贴装精度的稳定性将更高，部品和基板窗口大兼容柔性能力将更强。

2）.高速化、小型化：带来实现高效率、低功率、占空间少、低成本。贴片效率与多功能双优的高速多功能贴片机的需求逐渐增多，多轨道、多工作台贴装的生产模式生产率可达到100000CPH左右。

3.半导体封装与SMT融合趋势:电子产品体积日趋小型化、功能日趋多样化、元件日趋精密化，半导体封装与表面贴装技术的融合已成大势所趋。半导体厂商已开始应用高速表面贴装技术，而表面贴装生产线也综合了半导体的一些应用，传统的技术区域界限日趋模糊。技术的融合发展也带来了众多已被市场认可的产品。POP技术已经在高端智能产品上广泛使用，多数品牌贴片机公司提供倒装芯片设备（直接应用晶圆供料器），即为表面贴装与半导体装配融合提供了良好的解决方案。

七．总结。

目前，封装技术的定位已从连接、组装等一般性生产技术逐步演变为实现高度多样化电子信息设备的一个关键技术。更高密度、更小凸点、无铅工艺等需要全新的封装技术，更能适应消费电子产品市场快速变化的需求。封装技术的推陈出新，也已成为半导体及电子制造技术继续发展的有力推手，并对半导体前道工艺和表面贴装技术的改进产生着重大影响。如果说倒装芯片凸点生成是半导体前道工艺向后道封装的延伸，那么，基于引线键合的硅片凸点生成则是封装技术向前道工艺的扩展。

在整个电子行业中，新型封装技术正推动制造业发生变化，市场上出现了将传统分离功能混合起来的技术手段，正使后端组件封装和前端装配融合变成一种趋势。不难观察到，面向部件、系统或整机的多芯片组件封装技术的出现，彻底改变了只是面向器件的概念，并很有可能会引发SMT产生一次工艺革新。

元器件是SMT技术的推动力，而SMT的进步也推动着芯片封装技术不断提升。片式元件是应用最早、产量最大的表面贴装元件，自打SMT形成后，相应的IC封装则开发出了适用于SMT短引线或无引线的LCCC、PLCC、SOP等结构。四侧引脚扁平封装（QFP）实现了使用SMT在PCB或其他基板上的表面贴装，BGA解决了QFP引脚间距极限问题，CSP取代QFP则已是大势所趋，而倒装焊接的底层填料工艺现也被大量应用于CSP器件中。

随着01005元件、高密度CSP封装的广泛使用，元件的安装间距将从目前的0.15mm向0.1mm发展，这势必决定着SMT从设备到工艺都将向着满足精细化组装的应用需求发展。但SiP、MCM、3D等新型封装形式的出现，使得当今电子制造领域的生产过程中遇到的问题日益增多。

由于MCM技术是集混合电路、SMT及半导体技术于一身的集合体，所以我们可称之为保留器件物理原型的系统。多芯片模组等复杂封装的物理设计、尺寸或引脚输出没有一定的标准，这就导致了虽然新型封装可满足市场对新产品的上市时间和功能需求，但其技术的创新性却使SMT变得复杂并增加了相应的组装成本。

可以预见，随着无源器件以及IC等全部埋置在基板内部的3D封装最终实现，引线键合、CSP超声焊接、PoP（堆叠装配技术）等也将进入板级组装工艺范围。所以，SMT如果不能快速适应新的封装技术则将难以持续发展。

第三篇：炼钢技术发展

转炉、电炉、平炉炼钢各有什么优缺点？炼钢技术有哪些新

发展？

炼钢的方法有很多种，其基本原理是相同的，所不同的是在冶炼过程中需要的氧和热能来源不同，所用的设备和操作方法不同。目前各国采用的炼钢方法有转炉炼钢、电炉炼钢和平炉炼钢等，而主要发展趋势为纯氧顶吹转炉炼钢。至1976年，转炉钢已占世界钢总产量的70％。

（1）纯氧顶吹转炉炼钢法

这种方法是1952年以后发展起来的新技术，它是目前世界上采用较多也是较先进的一种方法。纯氧顶吹转炉炼钢有以下优点：

（i）生产速度快 由于用纯氧吹炼，就会高速降碳，快速提温，大大缩短冶炼时间。一座300t转炉吹炼时间不到20min，包括辅助工作时间在内，一共不超过1h。

（ii）品种多、质量好纯氧顶吹转炉既能炼普通钢，也能炼普通低碳钢。如首都钢厂采用这种方法成功地试炼了一百多种钢材。由于用纯氧吹炼，钢中氮、氢等有害气体含量较低。

（iii）基建投资和生产费用低 纯氧顶吹转炉的基建投资相当于同样生产量的平炉车间的60～70％，生产费用也低于平炉。

目前纯氧顶吹转炉随着氧枪的多孔喷头的研制成功，大大提高了单位时间内的供氧量，并由于操作技术上的革新（例如，用电子计算技术来调节、控制冶炼过程），不论转炉容量的大小，吹炼时间基本上相差不多，即使300t转炉，净吹氧时时也可缩短到12min左右。在一定限度内，炉容量越大，经济效果越好，因此顶吹转炉迅速走向大型化。现在世界上最大的转炉为350t，并且正在研究建造400～450t转炉。

（2）电炉炼钢法

电炉炼钢法主要利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000℃。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。

以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。世界上现有较大型的电炉约1400座，目前电炉正在向大型、超高功率以及电子计算机自动控制等方面发展，最大电炉容量为400t。

国外150t以上的电炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国家电炉钢产量的60～80％均为低碳钢。我国由于电力和废钢不足，目前主要用于冶炼优质钢和合金钢。

（3）平炉炼钢法

五十年代以前，平炉钢占世界钢产量的85％。近年来，除浇铸大型铸件或供水压机等成材的大钢锭，平炉炼钢仍在发挥其作用外，由于纯氧顶吹转炉炼钢技术的发展，转炉钢的产量大幅度增长，世界各国平炉钢产量才逐年下降。平炉炼钢法的最大缺点是冶炼时间长（一般需要6～8h），燃料耗损大（热能的利用只有20～25％），基建投资和生产费用高。一个年产1200万吨钢的钢厂，只要建成六个250～300t的纯氧顶吹转炉就够了，如果修建平炉却需要500t的大型平炉30～40座。虽然目前世界上仍在生产的平炉已普遍采用氧气炼钢，生产率有较大的提高，但除尘系统复杂，投资高昂，因此平炉炼钢不再发展，甚至有拆除改建为顶吹或底吹转炉的趋势。

第四篇：数控技术发展

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：

1。高速、高精加工技术及装备的新趋势

2。五轴联动加工和复合加工机床快速发展

3。智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

4。重视新技术标准、规范的建立

就业前景

在发达国家中，数控机床已经大量普遍使用。我国制造业与国际先进工业国家相比存在着很大的差距，机床数控化率还不到2%对于目前我国现有的有限数量的数控机床(大部分为进口产品)也未能充分利用。原因是多方面的，数控人才的匾乏无疑是主要原因之

一、由于数控技术是最典型的、应用最广泛的机电一体化综合技术，我国迫切需要大量的从研究开发到使用维修的各个层次的技术人才。

1、数控人才的需求主要集中在以下的企业和地区

国有大中型企业，特别是目前经济效益较好的军工企业和国家重大装备制造企业。军工制造业是我国数控技术的主要应用对象。比如杭州发电设备厂用6000元月薪招不到数控操作工。随着民营经济的飞速发展，我国沿海经济发达地区(如广东，浙江、江苏、山东)，数控人才更是供不应求，主要集中在模具制造企业和汽车零部件制造企业。具有数控知识的模具技工的年薪已开到了30万元，超过了“博士”。

2、数控人才的知识结构

现在处于生产一线的各种数控人才主要有二个来源：一是高职或中职的数控技术或机电一体化等专业的毕业生，他们都很年轻，具有不同程度的英语、计算机应用、机械和电气基础理论知识和一定的动手能力，容易接受新工作岗位的挑战。他们最大的缺陷就是学校难以提供的工艺经验，同时，由于学校教育的专业课程分工过窄，仍然难以满足某些企业对加工和维修一体化的复合型人才的要求。而采用双师型的教师队伍对学生进行教学，他们由具有企业技能工作经验的数控技师和从事高职教育多年的讲师组成。为学生毕业后到企业工作创造有利条件。

另一个来源就是从企业现有员工中挑选人员参加不同层次的数控技术中、短期培训，以适应企业对数控人才的急需。这些人员一般具有企业所需的工艺背景、比较丰富的实践经验，但是他们大部分是传统的机类或电类专业的各级毕业生，知识面较窄，特别是对计算机相应软件应用技术和计算机数控系统不太了解。而在数控应用软件方向由具有从业经验数控工程师进行教学，使学生更能够达到企业数控自动化编程和工艺设计以及零件建模要求。

3、对于数控人才，有以下三个需求层次，所需掌握的知识结构也各不同

（1）蓝领层

数控操作技工：精通机械加工和数控加工工艺知识，熟练掌握数控机床的操作和手工编程，了解自动编程和数控机床的简单维护维修。适合中职学校组织培养。此类人员市场需求量大，适合作为车间的数控机床操作技工。但由于其知识较单一，其工资待遇不会大高。

（2）灰领层

数控编程员：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握复杂模具的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CAD/CAM软件，如UG、ProE等；熟练掌握数控手工和自动编程技术；适合高职院校组织培养。适合作为工厂设计处和工艺处的数控编程员。此类人员需求量大，尤其在模具行业非常受欢迎，待遇也较高。

数控机床维护、维修人员：掌握数控机床的机械结构和机电联调，掌握数控机床的操作与编程，熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构、PLC和参数设置。精通数控机床的机械和电气的调试和维修。适合高职院校组织培养。适合作为工厂设备处工程技术人员。此类人员需求量相对少一些，但培养此类人员非常不易，知识结构要求很广，适应与数控相关的工作能力强，需要大量实际经验的积累，目前非常缺乏，其待遇也较高。

（3）金领层

数控通才：具备并精通数控操作技工、数控编程员和数控维护、维修人员所需掌握的综合知识，并在实际工作中积累了大量实际经验，知识面很广。精通数控机床的机械结构设计和数控系统的电气设计，掌握数控机床的机电联调。能自行完成数控系统的选型、数控机床电气系统的设计、安装、调试和维修。能独立完成机床的数控化改造。是企业(特别是民营企业)的抢手人才，其待遇很高。适合高职院校组织培养。提供特殊的实训措施和名师指导等手段，促其成才。适合于担任企业的技术负责人或机床厂数控机床产品开发的机电设计主管。

对于以上各类数控人才，主要的基础知识基本相同，专业课的内容和重点不同。在课程设置方面应特别加强实训内容和与企业实习的内容，因材施教，培养企业所需的人才。在学校学习主要获得数控类职业资格等级证书、全国高校计算机等级证书、AutoCAD中级证书、维修电工/机修钳工中级证书等。

第五篇：编译技术发展综述

编译技术发展综述

计算机科学与软件学院

计算机1302 蔡元昊 1311611517

引言：编译程序构造的原理和技术一直属于最近公布的核心知识领域，已成为计算机科学必备的专业基础知识。而且编译程序的构造是计算机科学中一个非常成功的分支，也是最早获得成功的分支之一，他所建立的理论和技术方法值得人们深入研究和学习。

摘要：编译程序是计算机的核心系统之一，是掌握计算机理论和软件技术的关键知识，编译原理合计数为人们理解计算机语言。创造优秀的软件奠定了理论基础。扩展了视野，开辟了捷径。编译原理和技术可以应用在其他诸如软件建模语言、硬件描述语言。脚本语言等的翻译方面：在集成化软件开发环境以及软件安全一直有着广泛的应用。而且，编译原理的研究有力的推动了计算机科学、计算机工程、软件开发以及人机工程的研究和发展。编译原理是计算机专业的一门重要专业课，旨在介绍编译程序构造的一般原理和基本方法。内容包括语言和文法、词法分析、语法分析、语法制导翻译、中间代码生成、存储管理、代码优化和目标代码生成。

一、早期编译技术的发展

编译器是将一种语言翻译为另一种语言的计算机程序。编译器将源程序（source language）编写的程序作为输入，而产生用目标语言（target language）编写的等价程序。通常地，源程序为高级语言（high-level language），如C或C + +，而目标语言则是目标机器的目标代码（object code，有时也称作机器代码（machine code）），也就是写在计算机机器指令中的用于运行的代码。这一过程可以表示为： 源程序→编译器 →目标程序

在20世纪40年代，由于冯·诺伊曼在存储-程序计算机方面的先锋作用，编写一串代码或程序已成必要，这样计算机就可以执行所需的计算。开始时，这些程序都是用机器语言（machine language）编写的。机器语言就是表示机器实际操作的数字代码，例如： C7 06 0000 0002 表示在IBM PC 上使用的Intel 8x86处理器将数字2移至地址0 0 0 0（16进制）的指令。

但编写这样的代码是十分费时和乏味的，这种代码形式很快就被汇编语言（assembly language）代替了。在汇编语言中，都是以符号形式给出指令和存储地址的。例如，汇编语言指令 MOV X,2 就与前面的机器指令等价（假设符号存储地址X是0 0 0 0）。汇编程序（assembler）将汇编语言的符号代码和存储地址翻译成与机器语言相对应的数字代码。

汇编语言大大提高了编程的速度和准确度，人们至今仍在使用着它，在编码需要极快的速度和极高的简洁程度时尤为如此。但是，汇编语言也有许多缺点：编写起来也不容易，阅读和理解很难；而且汇编语言的编写严格依赖于特定的机器，所以为一台计算机编写的代码在应用于另一台计算机时必须完全重写。发展编程技术的下一个重要步骤就是以一个更类似于数学定义或自然语言的简洁形式来编写程序的操作，它应与任何机器都无关，而且也可由一个程序翻译为可执行的代码。例如，前面的汇编语言代码可以写成一个简洁的与机器无关的形式 x = 2

第一个编译程序的出现是在20世纪50年代早期，多数早期的编译工作是将算术公式翻译成机器代码。用现在的标准来衡量，当时的编译程序能完成的工作十分初步，如只允许简单的单目运算，数据元素的命名方式有很多限制。然而它们奠定了对高级语言编译系统的研究和开发的基础。20世纪50年代中期出现了FORTRAN等一批高级语言，相应的一批编译系统开发成功。随着编译技术的发展和社会对编译程序需求的不断增长，20世纪50年代末有人开始研究编译程序的自动生成工具，提出并研制编译程序的编译程序。它的功能是以任一语言的词法规则、语法规则和语义解释出发，自动产生该语言的编译程序。目前很多自动生成工具已广泛使用，如词法分析程序的生成系统LEX，语法分析程序的生成系统YACC等。20世纪60年代起，不断有人使用自展技术来构造编译程序。自展的主要特征是用被编译的语言来书写该语言自身的编译程序。1971年，PASCAL的编译程序用自展技术生成后，其影响就越来越大。随着并行技术和并行语言的发展，处理并行语言的并行编译技术，将串行程序转换成并行程序的自动并行编译技术也正在深入研究之中。另外嵌入式应用迅速增长的需求，推动了交叉编译技术的发展.还有系统芯片设计方法和关键EDA技术的研究，也带动了专用语言VHDL等及其编译技术的不断深化。在70年代后期和80年代早期，大量的项目都贯注于编译器其它部分的生成自动化，这其中就包括了代码生成。这些尝试并未取得多少成功，这大概是因为操作太复杂而人们又对其不甚了解。编译器设计最近的发展包括：首先，编译器包括了更加复杂算法的应用程序它用于推断或简化程序中的信息。其次，编译器已越来越成为基于窗口的交互开发环境（Interactive Development Environment，IDE）的一部分，它包括了编辑器、连接程序、调试程序以及项目管理程序。

在九十年代，作为GNU项目或其它开放源代码项目标一部分，许多免费编译器和编译器开发工具被开发出来。随着芯片研制，国内还有若干单位也在开展基于GCC生成面向特定芯片的编译器工作。编译器包括了更加复杂算法的应用程序它用于推断或简化程序中的信息；这又与更为复杂的程序设计语言的发展结合在一起。其中典型的有用于函数语言编译的Hindley-Milner类型检查的统一算法。其次，编译器已越来越成为基于窗口的交互开发环境（Interactive Development Environment，IDE）的一部分，它包括了编辑器、连接程序、调试程序以及项目管理程序。这样的IDE标准并没有多少，但是对标准的窗口环境进行开发已成为方向。另一方面，尽管近年来在编译原理领域进行了大量的研究，但是基本的编译器设计原理在近20年中都没有多大的改变。

大约在1999年，SGI公布了他们的一个工业化的并行化优化编译器Pro64的源代码，后被全世界多个编译器研究小组用来做研究平台，并命名为Open64。Open64的设计结构好，分析优化全面，是编译器高级研究的理想平台。3．编译器的种类

编译器可以生成用来在与编译器本身所在的计算机和操作系统（平台）相同的环境下运行的目标代码，这种编译器又叫做“本地”编译器。另外，编译器也可以生成用来在其它平台上运行的目标代码，这种编译器又叫做交叉编译器。交叉编译器在生成新的硬件平台时非常有用。“源码到源码编译器”是指用一种高阶语言作为输入，输出也是高阶语言的编译器。例如: 自动并行化编译器经常采用一种高阶语言作为输入，转换其中的代码，并用并行代码注释对它进行注释（如OpenMP）或者用语言构造进行注释（如FORTRAN的DOALL指令）。二．编译工具

1.C语言对应的编译器——VS2008 C语言对应的编译器可以用VS2003、VS2005、VS2008、TC等，以最新版本的Visual Studio 2008为例

Microsoft® Visual Studio® 2008 使开发人员能够快速创建高质量、用户体验丰富而又紧密联系的应用程序，充分展示了 Microsoft 开发智能客户端应用程序的构想。借助 Visual Studio 2008，采集和分析信息将变得更为简单便捷，业务决策也会因此变得更为有效。任何规模的组织都可以使用 Visual Studio 2008 快速创建能够利用 Windows Vista™ 和 2007 Office system 的更安全、更易于管理并且更可靠的应用程序。

Visual Studio 2008 在三个方面为开发人员提供了关键改进： 1.快速的应用程序开发 2.高效的团队协作 3.突破性的用户体验

Visual Studio 2008 提供了高级开发工具、调试功能、数据库功能和创新功能，帮助在各种平台上快速创建当前最先进的应用程序。2005 年，微软发布了 Visual Studio 2005。.NET 字眼从各种语言的名字中被抹去，但是这个版本的 Visual Studio 仍然还是面向.NET 框架的（版本2.0）。它同时也能开发跨平台的应用程序，如开发使用微软操作系统的手机的程序等。总体来说是一个非常庞大的软件，甚至包含代码测试功能。

Visual Studio 9 目前可以确定的是支持建立于 DHTML 基础上的 AJax 技术，这种微软在

Visual InterDev 时代提出的基于异步的客户端动态网页技术在当年并没有像微软预期中的那么流行起来，反而随着 GMail 等应用而东山再起，渐渐成为主流网络应用之一。同时 Visual Studio 9 会强化对于数据库的支持以及微软新的基于工作流（Workflow）的编程模型。预计为了保持与 Office 系列的统一，Visual Studio 9 的名称为 Visual Studio 2008。

2.C++语言对应的编译器——Microsoft Visual C++ 6.0 Visual C++是一个集成环境的C++编译器，功能很多。还有 Borland C++ Buider C++编译器，比较小巧实用。C++ Buider 也是C++编译器，是另一个公司的产品。

Microsoft Visual C++ 6.0功能特点：

几乎所有世界级的软件，从业界领先的Web浏览器到面向任务的企业应用，都是使用Microsoft Visual C++开发系统来开发的。要用C++来开发Windows和Web上的高性能应用程序，Visual C++是效率最高的首选工具。Visual C++ 6.0在不牺牲灵活性、性能和控制力度的同时，给C++带来更高水平的生产效率。除了IntelliSense Technology（智能感应技术）和Edit and Continue（即编即调）等显著缩短开发时间的新特性外，Visual C++ 6.0还为Web开发和企业开发提供更良好的支持。Microsoft Visual C++ 6.0专业版的健壮的构件开发、强大的数据库工具和完备的Internet支持将使您从中受益，创建出策略性的商务解决方案来。

有了这些显著缩短开发时间的新特性，您可以享受到一种全新水平的工作效率。编码所费的时间减少了，编译所费的时间减少了，调试所费的时间也减少了，一句话，创建应用程序所费的时间减少了，同时还可以享受到更多的构件重用。获得令人目眩的速度。本已是速度的标准的Visual C++如今更上一层楼，Visual C++ 6.0在多处进行了最优的调整，这样的结果是：开发者可以创建出可能范围内的最小最快的构件和应用。3.JAVA语言对应的编译器——eclipse JCreater、JBuilder、eclipse、myeclipse、netbean这几个是主流，eclipse和myeclipse(eclipse的扩展功能更多)是主流中的主流。

JBudler Eclipse 属于IDE，是集成开发环境（IDE）！IDE是集成了编译，检错，自动查找错误，深度反检查功能的辅助开发工具。就是说，只要属于java的IDE，都会把sun的编译器集成到它里面来。而JBudler与Eclipse 等这些开发工具更多的是体现在对不同层面java开发提供了不同的强大功能。比如：MyEclipse强势在web开发的便捷。JBudler对GUI更强大。eclipse是一个非常著名的集成开发工具，其自身功能强大而易用。更为重要的是，软件本

身是一个开放源代码的项目，由一个国际组织进行管理，很多大公司都是这个组织的成员，包括IBM和Borland等著名的软件开发商，事实上，eclipse本来是IBM开发的工具，是由IBM将其贡献给开放源代码社区的。正因为如此，任何人都可以免费获得eclipse开发环境，而不需要支付任何费用。

eclipse的另一个非常重要的特点是其提供了非常灵活的扩展能力，事实上，eclipse可以被称作一个开发平台，它提供了丰富的接口可以扩展其本身。eclipse本身是使用Java开发的，开发人员可以简单的按照其规范开发eclipse的插件，就可以在eclipse平台上增加更多的功能。大量的开发人员基于eclipse开发了插件，比如C++开发、UML设计、J2EE开发等都有相应的插件。事实上，包括IBM在内，很多大的软件公司基于eclipse开发了其自己的软件产品，这无疑得益于eclipse良好的结构。

三、编译原理的近期发展 随着大规模集成电路、网络通讯和其它数字信息技术的迅速发展，目前嵌入式系统己经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术等各方面，在人们日常生活中的方方面面到处是嵌入式系统设备的身影，如手机、PDA、智能家电以及汽车电子等。随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式技术和人们的生活结合越来越紧密，人们日常的工作、学习和生活方式终将不可避免地逐步改变，嵌入式产品正在逐步形成时尚，在当今的信息社会中扮演越来越重要的角色。

嵌入式系统一般指的是非PC系统，它包括完全植入嵌入式硬件内部的为特定应用设计的专用计算机系统，以及相应的硬件。嵌入式系统以应用为中心的，它的软硬件可以根据需求进行裁减，以此来适应目标系统对外形尺寸、功能、可靠性、成本、功耗、外部接口等方面的严格要求。简单地说，嵌入式系统集操作系统、应用软件与硬件于一体，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，因此特别适合要求实时和多任务的应用。

由于嵌入式系统资源有限，一般无法提供编译、汇编、链接等工具，同时也很难提供高级调试功能，因此嵌入式系统的应用软件一般不能直接在嵌入式系统平台上进行开发，而需要在交叉编译环境中开发。也就是说通常是在另外的开发平台上开发的，一般这种开发平台由通用的计算机系统和专用的嵌入式系统软件开发工具组成。

编译实现方式的发展主要分一下五类：手工、机器语言、汇编、系统程序设计语言、自动构造工具lex yacc gcc。推动编译技术发展的因素主要包括:语言范型（计算模式）、计算机体系结构语言范型主要包括:命令式(imperative language)、应用式(applicative)、基于规则的（rule-based）、面向对象的（object-oriented）、并行计算(parallel computing)。体系结构主要包括:万诺曼机体系结构、并行体系结构、嵌入系统。编译程序执行环境主要包括:批处理、交互环境、嵌入系统环境、并行编译技术、交叉编译。编译程序在一个机器（宿主机）上运行，产生另一个机器（目标机）的汇编语言。嵌入式系统中的应用程序正是借助这样的编译程序生成。目标处理器MIPSX是MIPS系列芯片的种，属于RISC体系结构，来源于斯坦福大学的MIPS计划。由于该系列CPU不是采用加州大学伯克利分校的RISC窗口技术而是采用消除流水线各级互锁的微处理器MIPS(MicroprocessorWithout Interlocking Pipeline Stage)技术，因此而得名。MIPS是将IBM公司对优化编译程序的研究和加州大学伯克利分校的大规模集成电路的思想结合起来的产品。

由于RISC指令集的简单和整齐，为了达到更好地利用计算机的性能，MIPS系列芯片中很好地应用了流水线策略。流水线是现代各类微处理器都采用的指令执行技巧，即将若干条指令的取指、译码和执行过程部分重叠在流水线中同时执行。以前在CISC计算机中，由于指令多而复杂，处理每条指令的所需时间不固定，当后面指令需要前条指令的结果时，往往造成指令互锁，因此无法实现流水 线。而斯坦福大学的MIPS计划就是在编译的过程中，利用编译程序优化处理器的流水线以求提高处理器流水线的效率。由于采用了硬件连线控制来执行数目不多的简单指令，而且还能重组软件流水线，这样就减少了硬件复杂性。“编译原理”课程分析编译原理课程一般利用常用软件如C,Pascal等来构建编译的各部分程序，编译原理的构成包括词法分析，语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等。编译原理课程的学习可以对程序设计语言的设计和实现有深刻的理解，还可以有助于快速理解定位和解决在程序编译、测试与运行中出现的问题。编译程序规模大。由于编译原理是一个极其复杂的系统，程序规模大，将它肢解开来一部分一部分地研究。理论知识抽象。要完整地构造一个编译系统并不是一件容易的事情，它不仅需要具有较完备的软件知识，并需要掌握现有的软件工具的使用，而且更重要的是要有丰富的实践经验，了解硬件系统结构和操作系统的功能。算法的理解和实现。编译原理这门课包含许多理论知识和算法，这些理论的学习和理解都存在着一定的难度。其中理论知识包括：词法分析器的构造，语法中各种分析器（LR,LL,SLR,LALR等）实现与完成。

在编译原理的不断发展和完善过程中，一本本课程教材接踵而至，其中不乏非常优秀的“名书”。编译领域里程碑式的经典著作——龙书，20年后终于出新版！这是一个延绵30年的故事，这是一部关于龙书的传奇！最新版本，增添三章节内容，使龙书地位更权威！1977年，Alfred V.Aho 和Jeffrey D.Ullman 出版《Principles of Compiler Design 》，封面是一名骑士和一只恐龙，因此第一次被人称为龙书，但因为那条龙是绿色的，所以称为绿龙书。过了9年，1986年，原来的两位作者加上Ravi Sethi, 升级了前一本书，书名改为《Compilers: Principles, Techniques and Tools》，封面依然沿用骑士和恐龙，那头龙是红色的，因此被叫做龙书二或者是红龙书。又过了一个9年，又一个9年，编译领域的巨无霸--龙书始终都没有升级。终于在2006年年底，龙书升级了。作者又增加了Monica S.Lam，名字沿用《Compilers: Principles, Techniques and Tools》，封面依然保持恐龙和武士的设计，但这次的龙是紫色，因此叫做紫龙书。

本书全面、深入地探讨了编译器设计方面的重要主题，包括词法分析、语法分析、语法制导定义和语法制导翻译、运行时刻环境、目标代码生成、代码优化技术、并行性检测以及过程间分析技术，并在相关章节中给出大量的实例。与上一版相比，本书进行了全面的修订，涵盖了编译器开发方面的最新进展。每章中都提供了大量的系统及参考文献。本书是编译原理课程方面的经典教材，内容丰富，适合作为高等院校计算机及相关专业本科生及研究生的编译原理课程的教材，也是广大技术人员的极佳参考读物。Alfred V.Aho是哥伦比亚大学的Lawrence Gussman计算机科学教授。Aho教授多次获奖，其中包括哥伦比亚校友会颁发的2003Great Teacher奖和电子与电器工程师协会的Jonh von Neumann奖章。他是美国国家工程院院士，以及ACM和IEEE的会员。Monica S.Lam是斯坦福大学的计算机科学教授。她曾经是Tensilica 的首席科学家，并且是moka5的创建者和首席执行官。她领导了 SUIF项目。该项目开发了最流行的研究性编译器之一，并首创了很多在工业界得到应用的编译技术。Jeffery D.Ullman是Gradiance公司的首席执行官和Standford大学的StanfordcW.Ascherman计算机科学（名誉退休）教授他的研究兴趣包括数据库理论、数据库集成、数据挖掘和利用信息基础软件的教育技术.他是美国国家工程院的院士,ACM的会员,并且是 Karlstrom奖和Knuth奖的获得者。

我对编译技术发展的总结：

编译原理是门实用的科学性的学科，当今世界发展离不开编译的进步，正是考虑到其重要性，中国乃至世界都应该注重这方面人才的培养，发展并不是一帆风顺，尤其是中国的核心技术缺乏，创新能力不足，不像美国，日本，甚至印度都很注重知识产权的重要性，都很注重自主创新的重要性，所以今后作为一个中国人，作为一个开发者应该把国家的利益放在第一位，把自主创新放在第一位，希望中国编译技术的发展越来越好！