CAD/CAM軟件在機械制造業(yè)中的應用

衡水學院分院 徐 釗 王凌杰

一、緒論

CAD/CAM也稱計算機輔助設(shè)計和計算機輔助制造集成，CAD/CAM技術(shù)在機械工程領(lǐng)域的應用起源20世紀60年代，最早用于航空領(lǐng)域，解決由于飛機速度不斷提高而引起的飛機設(shè)計和制造問題。它是門新型的、多學科綜合應用的新技術(shù)，代表著當今世界最先進的制造技術(shù)之一。對制造業(yè)來說，CAD/CA是提高產(chǎn)品設(shè)計品質(zhì)和制造品質(zhì)、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低產(chǎn)品開發(fā)成本的強有力手段，已成為企業(yè)贏得市場的制勝法寶。本文介紹了幾種常用的CAD/CAM軟件，并對CAD/CAM軟件使用中的優(yōu)缺點做了簡單分析。

二、數(shù)控機床與CAD/CAM

1.概述

數(shù)控技術(shù)是機械加工技術(shù)、微電子技術(shù)、監(jiān)控檢測技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)等多種學科的集成，是一門新興而又發(fā)展十分迅速的高新技術(shù)。CAD(ComputerAided Design)，即計算機輔助設(shè)計，在數(shù)控加工過程中是一種生產(chǎn)輔助工具，它將計算機高速而精確的運算功能，大容量存儲和處理數(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，形成一個設(shè)計者思想與計算機處理能力緊密配合的系統(tǒng)，大大加快了設(shè)計進程。CAM(Computer Aided Manufacturing)，即計算機輔助制造。計算機輔助設(shè)計及制造與數(shù)控加工結(jié)合，是現(xiàn)在數(shù)控機床技術(shù)應用的主流，能夠達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)行代碼進而加工成品。

2.軟件分類

設(shè)計軟件，進行零件的繪制，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。制造軟件生成標準的G代碼，然后將設(shè)計出的思想在機床上加工成型，也就是將NC代碼送入機床，機床按照指令加工出來，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)和計算機技術(shù)的發(fā)展，人們不再滿足于這兩者的獨立發(fā)展，從而出現(xiàn)了CAM和CAD的組合，即將兩者集成(一體化)，這樣以適應設(shè)計與制造自動化的要求，特別是近年出現(xiàn)的計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的要求。這種一體化結(jié)合可使在CAD中設(shè)計生成的零件信息自動轉(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、工藝規(guī)程設(shè)計和產(chǎn)品加工制造集成于一個系統(tǒng)中，提高了生產(chǎn)效率。

三、CAD/CAM軟件在數(shù)控加工中的運用

CAD/CAM在數(shù)控加工中的基本功用。CAD能設(shè)計制作既滿足設(shè)計使用要求又適合CAM加工的零件模型。優(yōu)秀的CAD系統(tǒng)是一個高效的設(shè)計工具，具有參數(shù)化設(shè)計功能，三維實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)量以及負責的產(chǎn)品，CAM技術(shù)不可缺少。在實際應用中，二者自然緊密結(jié)合，形成CAD/CAM系統(tǒng)。

1.數(shù)控加工中國內(nèi)常用的CAD/CAM軟件

(1)UGⅡ(UNIGRAPHICSⅡ)

UGⅡ(UNIGRAPHICSⅡ)美國UGS公司的主導產(chǎn)品，是全球應用最普遍的計算機輔助設(shè)計、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)庫和全參數(shù)化造型技術(shù)，為三維實體造型提供一個優(yōu)良的平臺。

(3)Cimatron

Cimatron由以色列Cimatron公司1982年開發(fā)該軟件具有功能齊全、操作簡便、學習簡單、經(jīng)濟實用的特點，受到小型加工企業(yè)特別是模具企業(yè)的歡迎，在我過也有著廣泛的應用。

(4)MasterCAM

MasterCAM是一種應用廣泛的中低檔CAD/CAM軟件，由美國CNC Siftware公司開發(fā)，V5.0以上運行于Windows或Windows NT。該軟件三維造型功能稍差，但是操作簡單實用容易學習。

⑸CAXA

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

2.CAD/CAM軟件的應用特點

采用CAD/CAM技術(shù)一是減少加工前的準備工作，可以減少夾具的設(shè)計與制作、工件的定位與裝夾時間；二是減少加工誤差，可以在制作加工前進行加工路徑模擬仿真，可以減少加工過程中得誤差和干涉檢查，進而節(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床，可以在同一機床上對復雜的零件按照各種不同的程序進行加工；四是生產(chǎn)時間容易控制，數(shù)控加工機床按照所設(shè)計的制造加工時間；五是加工重復性好，設(shè)計程序數(shù)據(jù)可以重復利用。

四、結(jié)束語

當前世界各國都把提高制造業(yè)的自動化程度作為發(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，計算機輔助設(shè)計與制造、數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人、柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)等已成為提高勞動生產(chǎn)率的強大手段，成為工業(yè)現(xiàn)代化的標志。計算機輔助設(shè)計就是工業(yè)自動化向智能化發(fā)展中的一項關(guān)鍵性技術(shù)。

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