CAD/CAM軟件在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用研究

摘要：本文主要分析了CAD/CAM在機(jī)械制造業(yè)中的必要性，以及在機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展過程中對(duì)CAD/CAM所提出的技術(shù)要求，并提出了相應(yīng)的選型原則，闡述了在機(jī)械制造業(yè)中CAD/CAM的重要意義。

關(guān)鍵詞：CAD/CAM；機(jī)械制造；技術(shù)應(yīng)用；選型

CAD/CAM最早主要是應(yīng)用于航空領(lǐng)域，主要用于解決飛機(jī)的制造和設(shè)計(jì)問題。其是一門綜合了多種學(xué)科的應(yīng)用技術(shù)，CAD/CAM對(duì)于制造業(yè)來說，能夠縮短開發(fā)產(chǎn)品的周期，提高產(chǎn)品的制造品質(zhì)和設(shè)計(jì)品質(zhì)，進(jìn)一步降低開發(fā)所需的成本，合理的運(yùn)用CAD/CAM能夠有效提高企業(yè)的市場(chǎng)競爭力。

1.CAD/CAM在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用的必要性

設(shè)計(jì)和制造的過程，可以說就是一個(gè)與產(chǎn)品信息相關(guān)的產(chǎn)生、交換、處理和管理的過程。在這個(gè)過程中，人們所使用的主要手段是計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品的從設(shè)計(jì)到最終投入市場(chǎng)的全過程進(jìn)行分析處理，運(yùn)用和生成各種圖形信息和數(shù)字信息，從而進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品。CAD/CAM與傳統(tǒng)的簡單映像不同，其將工程領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)和人的經(jīng)驗(yàn)與智慧相結(jié)合，在制造和設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最大限度的來完成需要大量勞動(dòng)、計(jì)算復(fù)雜、高重復(fù)性和人工難以完成的一些工作，并非代替技術(shù)人員，而是輔助其完成，從而獲取最佳的效果。

2.CAD/CAM和數(shù)控機(jī)床

數(shù)控技術(shù)集成了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)等，是一門發(fā)展非常迅速的新興技術(shù)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）是一種輔助生產(chǎn)的工具，其結(jié)合了計(jì)算機(jī)的處理數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)能力，邏輯判斷和綜合分析能力，精確而又高速的運(yùn)算能力，靈活豐富的文字和圖形處理能力以及設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性思維，從而形成了一個(gè)計(jì)算機(jī)與設(shè)計(jì)者相結(jié)合的系統(tǒng)，有效提高了設(shè)計(jì)的效率。計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、CAD與數(shù)控加工有機(jī)結(jié)合，已經(jīng)成為了當(dāng)前數(shù)控機(jī)床應(yīng)用中的主流方向，所達(dá)到的加工效果非常理想。在加工過程中，將加工思想通過各種CAD/CAM軟件生成代碼，然后采用相應(yīng)軟件執(zhí)行代碼進(jìn)行成品的加工。

設(shè)計(jì)軟件一般用于繪制零件，而制造軟件用于生成加工代碼，同時(shí)制造軟件大部分也都具有繪圖的功能。標(biāo)準(zhǔn)的G代碼先由制造軟件生成，然后在機(jī)床上將設(shè)計(jì)思想加工成型，即將代碼送入機(jī)床，然后機(jī)床會(huì)按照相應(yīng)指令進(jìn)行加工，一般包括，設(shè)置加工的具體工序，加工環(huán)境，生成軌跡文件，以及后置的處理等等。而根據(jù)相關(guān)代碼控制機(jī)床完成加工的軟件就是執(zhí)行軟件。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)的快速發(fā)展，兩者的獨(dú)立發(fā)展已經(jīng)無法滿足人們的需求，進(jìn)而出現(xiàn)了CAD與CAM的組合形式，也就是將兩者一體化以適應(yīng)制造和設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。這種結(jié)合將工藝流程、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和加工全部集成在一個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)于提高生產(chǎn)效率極為有利。

3.機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展對(duì)CAD/CAM的要求

機(jī)械制造業(yè)目前的發(fā)展總體趨勢(shì)是靈捷化、信息化、柔性化、智能化。而由于信息產(chǎn)業(yè)在社會(huì)中的主導(dǎo)地位，機(jī)械制造業(yè)也同樣將會(huì)由信息來主導(dǎo)，同時(shí)將會(huì)采用先進(jìn)的制造技術(shù)，先進(jìn)的生產(chǎn)模式以及先進(jìn)的管理組織方式重新整合。

其中靈捷化是將準(zhǔn)備推向市場(chǎng)的時(shí)間縮短，促使機(jī)械制造的相關(guān)機(jī)制能夠靈活的轉(zhuǎn)向。信息化指制造業(yè)將由信息借助于能量和物質(zhì)的力量從而生產(chǎn)出相應(yīng)的價(jià)值。柔性化指工藝路線和工藝裝備對(duì)于生產(chǎn)各種產(chǎn)品都能夠適應(yīng)，能夠適應(yīng)產(chǎn)品更換和工藝更換的需求。智能化能夠促使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更加完善的適應(yīng)能力和判斷能力。

所以，在未來智能化產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)將會(huì)成為社會(huì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。此外，目前的相關(guān)制造技術(shù)也正在逐步向著微型制造、精密加工、超高速切削等方向快速發(fā)展。微型加工、等離子加工、離子束加工、超高速加工、精密加工、激光加工、電子束加工等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，奠定了快速提高生產(chǎn)效率的良好基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)于高科技制造技術(shù)也在進(jìn)行不斷的綜合利用，綜合利用激光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物學(xué)、管理科學(xué)、人文科學(xué)、工程數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、微電子技術(shù)、材料科學(xué)、控制論等。這些學(xué)科在不斷的改變機(jī)械制造業(yè)，同樣對(duì)于這些學(xué)科機(jī)械制造相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展也提供了相應(yīng)的工具，進(jìn)一步促進(jìn)了這些學(xué)科的快速發(fā)展。

CAM、CAD技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)輔助人們完成產(chǎn)品的制造和設(shè)計(jì)的一項(xiàng)新技術(shù)，其是在零件的生產(chǎn)中計(jì)算機(jī)技術(shù)具體應(yīng)用的一個(gè)跨越。CAM主要包括設(shè)計(jì)工藝過程、FMS、數(shù)控、工程管理、機(jī)器人等、CAD主要包括工程分析、動(dòng)態(tài)模擬、幾何模型的建立、自動(dòng)繪圖、產(chǎn)品分析等等。在自動(dòng)化制造技術(shù)中CAM/CAD技術(shù)是非常重要的一個(gè)組成部分，隨著其硬件和軟件水平的不斷完善和相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，為產(chǎn)品的制造、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)帶來了新的發(fā)展空間，為機(jī)械制造提供了有利的技術(shù)保障，儼然已經(jīng)成為了當(dāng)前企業(yè)集成化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的必然選擇。CAM/CAD是一種由管理軟件、應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和支撐軟件組成的集成系統(tǒng)，其中，為了解決某些應(yīng)用上的問題用戶所編制的程序就是應(yīng)用軟件，在編制時(shí)應(yīng)該遵循以下幾點(diǎn)原則：

3.1.軟件工程方法

維護(hù)工程科學(xué)和對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)進(jìn)行指導(dǎo)的就是軟件工程，也就是說在開發(fā)與維護(hù)軟件時(shí)要利用工程的技術(shù)、原理和方法，進(jìn)行軟件的維護(hù)與開發(fā)，軟件工程從時(shí)間上進(jìn)行分解，將軟件劃為幾個(gè)階段，然后按照階段進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)。

3.2.智能化CAD和成組CAD

雖然產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不同，但是有些卻比較相似，我們可以以產(chǎn)品的工藝和結(jié)構(gòu)的相似性為根據(jù)，將零件利用成組技術(shù)進(jìn)行劃分，根據(jù)同一類型零件的相應(yīng)特點(diǎn)，編制通用的CAD軟件，用于該類零件的設(shè)計(jì)，我們將其稱為成組CAD。而所謂的CAD智能化，就是將CAD技術(shù)和專家系統(tǒng)進(jìn)行融合后所構(gòu)建的系統(tǒng)。

3.3.友好的用戶界面

軟件是為了應(yīng)用才存在，對(duì)于軟件來說，是否能夠較為容易的讓用戶掌握則是其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。友好的用戶界面應(yīng)主要包括：界面熟悉、方便使用、交互方式良好、提示或幫助信息靈活、出錯(cuò)處理能力優(yōu)秀。

3.4.CAD參數(shù)化

對(duì)于一些通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的程度相對(duì)較高的產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)時(shí)所應(yīng)用的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型都是相對(duì)固定的，一般來說只是在結(jié)構(gòu)尺寸上存在差異。對(duì)于這一類的產(chǎn)品，我們可以使用相應(yīng)的變量來代替基本參數(shù)和已知條件。然后通過相應(yīng)的軟件對(duì)繪圖所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，或者是采用計(jì)算機(jī)對(duì)圖形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行自動(dòng)查詢，然后再利用相應(yīng)的繪圖生成軟件自動(dòng)設(shè)計(jì)圖形，這就是我們所說的CAD參數(shù)化。

4.CAM/CAD系統(tǒng)的基本選型原則

對(duì)于所有應(yīng)用或者是打算應(yīng)用CAM/CAD技術(shù)的企業(yè)來說，CAM/CAD系統(tǒng)的配置和選擇都是非常重要的。在配置和選擇CAM/CAD系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該對(duì)以下幾點(diǎn)因素進(jìn)行綜合考慮：

4.1.系統(tǒng)的可擴(kuò)展性與可調(diào)節(jié)性

與原有的計(jì)算機(jī)環(huán)境新安裝的系統(tǒng)應(yīng)該能夠進(jìn)行交互操作，也就是說要具有向下兼容的能力，此外，還應(yīng)該具備擴(kuò)展和升級(jí)的能力，用戶界面以及軟件的再開發(fā)需要特別注意。

4.2.供應(yīng)商的資產(chǎn)可信度以及發(fā)展趨勢(shì)

在系統(tǒng)的選購過程中，不僅要對(duì)其價(jià)格和技術(shù)的相關(guān)性能指標(biāo)進(jìn)行分析和比較，同時(shí)對(duì)供應(yīng)商的經(jīng)營情況和具體發(fā)展趨勢(shì)也應(yīng)該進(jìn)行深入分析。如果不了解供應(yīng)商的相關(guān)情況，與將要易手的企業(yè)進(jìn)行合作，或者是所購買的產(chǎn)品將要停產(chǎn)進(jìn)行更新?lián)Q代，那么后果可以說是非常的被動(dòng)。

4.3.系統(tǒng)的具體功能

在軟件的選擇過程中要考慮對(duì)于CAM/CAD軟件的功能各種產(chǎn)品在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)所提出的要求，在硬件的選擇過程中則要考慮存儲(chǔ)器的容量、輸入和輸出的能力、圖形的處理和顯示能力、聯(lián)網(wǎng)通信能力和CPU的處理運(yùn)算能力，此外，還要注意硬件和軟件的匹配。

4.4.價(jià)格性能比

相對(duì)來說，這是一個(gè)比較綜合的指標(biāo)。在硬件和軟件系統(tǒng)的采購過程中，用戶應(yīng)該按照價(jià)格和功能進(jìn)行考核比較，在滿足相關(guān)要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)選擇價(jià)格最為合理的對(duì)象。

總結(jié)：目前，對(duì)于在機(jī)械制造業(yè)中CAM/CAD的應(yīng)用，我們還需要繼續(xù)探索和深入研究，CAM/CAD軟件的開發(fā)是為了提高機(jī)械制造業(yè)的制造水平和設(shè)計(jì)水平，因此，CAM/CAD不僅要具備較高的水平，同時(shí)還應(yīng)該能夠?qū)⑼度霃氖袌?chǎng)中收回，要能夠根據(jù)機(jī)械制造業(yè)的具體需要，不斷開發(fā)和更新。

參考文獻(xiàn)：

[1]江彥.2005年市場(chǎng)趨勢(shì)；透過數(shù)據(jù)看區(qū)域信息化發(fā)展[J].中國制造業(yè)信息化，2005（1）.

[2]劉文劍.CADPCAM集成技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[3]王貴明.數(shù)控實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[4]趙汝嘉，殷國富.CADPCAM實(shí)用系統(tǒng)開發(fā)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

作者簡介：康愛英 女 1972，9，3漢族 籍貫：湖南省邵陽縣塘渡口鎮(zhèn)

研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造（模具設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控加工技術(shù)）

大學(xué)本科 ，講師 單位：湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院