CAD/CAM軟件在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

衡水學(xué)院分院 徐 釗 王凌杰

一、緒論

CAD/CAM也稱(chēng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造集成，CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用起源20世紀(jì)60年代，最早用于航空領(lǐng)域，解決由于飛機(jī)速度不斷提高而引起的飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造問(wèn)題。它是門(mén)新型的、多學(xué)科綜合應(yīng)用的新技術(shù)，代表著當(dāng)今世界最先進(jìn)的制造技術(shù)之一。對(duì)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，CAD/CA是提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)品質(zhì)和制造品質(zhì)、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本的強(qiáng)有力手段，已成為企業(yè)贏得市場(chǎng)的制勝法寶。本文介紹了幾種常用的CAD/CAM軟件，并對(duì)CAD/CAM軟件使用中的優(yōu)缺點(diǎn)做了簡(jiǎn)單分析。

二、數(shù)控機(jī)床與CAD/CAM

1.概述

數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工技術(shù)、微電子技術(shù)、監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等多種學(xué)科的集成，是一門(mén)新興而又發(fā)展十分迅速的高新技術(shù)。CAD(ComputerAided Design)，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，在數(shù)控加工過(guò)程中是一種生產(chǎn)輔助工具，它將計(jì)算機(jī)高速而精確的運(yùn)算功能，大容量存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的能力，豐富而靈活的圖形、文字處理功能與設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維能力、綜合分析及邏輯判斷能力結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)設(shè)計(jì)者思想與計(jì)算機(jī)處理能力緊密配合的系統(tǒng)，大大加快了設(shè)計(jì)進(jìn)程。CAM(Computer Aided Manufacturing)，即計(jì)算機(jī)輔助制造。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造與數(shù)控加工結(jié)合，是現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床技術(shù)應(yīng)用的主流，能夠達(dá)到非常理想的加工效果。使用各種CAD/CAM軟件將加工思想經(jīng)過(guò)軟件的一系列操作生成G代碼，使用執(zhí)行操作軟件執(zhí)行代碼進(jìn)而加工成品。

2.軟件分類(lèi)

設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行零件的繪制，如流行的繪圖軟件AutoCAD以及UC，PRO/E。制造軟件，通常指CAM軟件，最終生成加工代碼。大部分的制造軟件也具有建模繪圖功能。制造軟件生成標(biāo)準(zhǔn)的G代碼，然后將設(shè)計(jì)出的思想在機(jī)床上加工成型，也就是將NC代碼送入機(jī)床，機(jī)床按照指令加工出來(lái)，主要包括設(shè)置加工環(huán)境，設(shè)置加工工序，生成軌跡文件，及后置處理等。執(zhí)行軟件，就是根據(jù)代碼指令指揮機(jī)床完成零件加工的軟件。

3.CAD/CAM集成系統(tǒng)

隨著CAD/CAM技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們不再滿足于這兩者的獨(dú)立發(fā)展，從而出現(xiàn)了CAM和CAD的組合，即將兩者集成(一體化)，這樣以適應(yīng)設(shè)計(jì)與制造自動(dòng)化的要求，特別是近年出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的要求。這種一體化結(jié)合可使在CAD中設(shè)計(jì)生成的零件信息自動(dòng)轉(zhuǎn)換成CAM所需要的輸入信息，防止了信息數(shù)據(jù)的丟失。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品加工制造集成于一個(gè)系統(tǒng)中，提高了生產(chǎn)效率。

三、CAD/CAM軟件在數(shù)控加工中的運(yùn)用

CAD/CAM在數(shù)控加工中的基本功用。CAD能設(shè)計(jì)制作既滿足設(shè)計(jì)使用要求又適合CAM加工的零件模型。優(yōu)秀的CAD系統(tǒng)是一個(gè)高效的設(shè)計(jì)工具，具有參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，三維實(shí)體模型與二維工程圖形能相互轉(zhuǎn)換和關(guān)聯(lián)。CAD與CAM密不可分，CAM甚至比CAD應(yīng)用更為廣泛。他能提供一種交互式編輯并產(chǎn)生加工軌跡的方法，它包括加工規(guī)劃、刀具設(shè)定、工藝參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容。隨著對(duì)產(chǎn)品形狀、質(zhì)量要求的不斷提高，要求工人高效的制造出高質(zhì)量以及負(fù)責(zé)的產(chǎn)品，CAM技術(shù)不可缺少。在實(shí)際應(yīng)用中，二者自然緊密結(jié)合，形成CAD/CAM系統(tǒng)。

1.數(shù)控加工中國(guó)內(nèi)常用的CAD/CAM軟件

(1)UGⅡ(UNIGRAPHICSⅡ)

UGⅡ(UNIGRAPHICSⅡ)美國(guó)UGS公司的主導(dǎo)產(chǎn)品，是全球應(yīng)用最普遍的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助工程、輔助制造（CAD/CAE/CAM）一體化軟件系統(tǒng)之一。

(2)Pro/ENGINEER

Pro/ENGINEER是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司(PTC)推出的新一代CAD/CAE/CAM軟件，他具有基于特征全相關(guān)、單一數(shù)據(jù)庫(kù)和全參數(shù)化造型技術(shù)，為三維實(shí)體造型提供一個(gè)優(yōu)良的平臺(tái)。

(3)Cimatron

Cimatron由以色列Cimatron公司1982年開(kāi)發(fā)該軟件具有功能齊全、操作簡(jiǎn)便、學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)，受到小型加工企業(yè)特別是模具企業(yè)的歡迎，在我過(guò)也有著廣泛的應(yīng)用。

(4)MasterCAM

MasterCAM是一種應(yīng)用廣泛的中低檔CAD/CAM軟件，由美國(guó)CNC Siftware公司開(kāi)發(fā)，V5.0以上運(yùn)行于Windows或Windows NT。該軟件三維造型功能稍差，但是操作簡(jiǎn)單實(shí)用容易學(xué)習(xí)。

⑸CAXA

CAXA是英文Computer Aided X Alliance-Always a step Ahead的縮寫(xiě)，其內(nèi)涵是“領(lǐng)先一步的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和服務(wù)”。

2.CAD/CAM軟件的應(yīng)用特點(diǎn)

采用CAD/CAM技術(shù)一是減少加工前的準(zhǔn)備工作，可以減少夾具的設(shè)計(jì)與制作、工件的定位與裝夾時(shí)間；二是減少加工誤差，可以在制作加工前進(jìn)行加工路徑模擬仿真，可以減少加工過(guò)程中得誤差和干涉檢查，進(jìn)而節(jié)約制造成本；三是提高加工的靈活性，配合各種多軸加工機(jī)床，可以在同一機(jī)床上對(duì)復(fù)雜的零件按照各種不同的程序進(jìn)行加工；四是生產(chǎn)時(shí)間容易控制，數(shù)控加工機(jī)床按照所設(shè)計(jì)的制造加工時(shí)間；五是加工重復(fù)性好，設(shè)計(jì)程序數(shù)據(jù)可以重復(fù)利用。

四、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前世界各國(guó)都把提高制造業(yè)的自動(dòng)化程度作為發(fā)展制造技術(shù)的主要方向，在微電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等已成為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的強(qiáng)大手段，成為工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)就是工業(yè)自動(dòng)化向智能化發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。

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