邁向CAD/CAM的機械制造

文/程 東，三明市三明學(xué)院機電工程學(xué)院

邁向CAD/CAM的機械制造

文/程 東，三明市三明學(xué)院機電工程學(xué)院

隨著當今科技的日益發(fā)展，機械制造可以說也是發(fā)展極為的迅速，目前中國現(xiàn)已成為世界制造業(yè)大國制造業(yè)，而這個成就就離不開機械制造業(yè)的快速發(fā)展，可以說機械制造對對中國的意義不僅僅是國家經(jīng)濟高速增長的發(fā)動機，也是推動國民經(jīng)濟和社會信息化的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，更是科技創(chuàng)新的重要載體和勞動就業(yè)的主要組成，甚至可以說是中國的國家安全的基本保證。

我們可以清楚的知道當今的機械制造業(yè)已不是傳統(tǒng)意義上的機械加工，而是一項極為復(fù)雜的行業(yè)，可以說是集機械、電子、光學(xué)、信息、材料、生物、能源、管理等學(xué)科最新成就為一體的新技術(shù)綜合體，新形勢下，我國機械制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機遇。機械制造中綜合應(yīng)用的CAD/CAM技術(shù)，曾為機械制造業(yè)提供了強有力的技術(shù)支持，它的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢必將對我國的機械制造業(yè)產(chǎn)生深遠的影響。這更是說明我們有必要去深入的了解CAD/CAM的機械制造。

先聊一聊CAD，簡要的說就是計算機輔助設(shè)計(CAD-Computer Aided Design)這項技術(shù)是指利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員來進行設(shè)計工作。我們知道 在設(shè)計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案，可以說要研究的數(shù)據(jù)量特別的大，然而通過這項技術(shù)，我們可以其中的各種設(shè)計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；這樣設(shè)計人員就可以用草圖開始設(shè)計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動產(chǎn)生的設(shè)計結(jié)果，可以快速作出圖形，使設(shè)計人員及時對設(shè)計作出判斷和修改；利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作?？梢哉fCAD系統(tǒng)是具有幾何建模，工程分析，模擬仿真 工程繪圖于一體的系統(tǒng)，而在目前的機械制造與自動化中我們要更多的運用到這些先進的技術(shù)，來進行效率的提高，目前的CAD技術(shù)正在繼續(xù)朝集成化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化和虛擬化的方向發(fā)展，并且CAD/CAM技術(shù)經(jīng)過五十年的發(fā)展，已經(jīng)成為一種高新的技術(shù)，并且應(yīng)用特別的廣泛，有力的推動了制造業(yè)技術(shù)的進步和機械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

接下來探討一下CAM(computer Aided Manufacturing)這項技術(shù)，利用計算機來進行生產(chǎn)設(shè)備管理控制和操作的過程。它輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，而它輸出信息是刀具加工時的運動軌跡(刀位文件)和數(shù)控程序。CAM 的核心是計算機數(shù)值控制(簡稱數(shù)控)，是將計算機應(yīng)用于制造生產(chǎn)過程的過程或系統(tǒng)?？梢哉f實現(xiàn)了機械制造的現(xiàn)代化和信息化。而數(shù)控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來控制機床。此后發(fā)展了一系列的數(shù)控機床，包括稱為“加工中心”的多功能機床，能從刀庫中自動換刀和自動轉(zhuǎn)換工作位置，能連續(xù)完成銳、鉆、餃、攻絲等多道工序，這些都是通過程序指令控制運作的，只要改變程序指令就可改變加工過程，數(shù)控的這種加工靈活性稱之為“柔性”。加工程序的編制不但需要相當多的人工，而且容易出錯，最早的CAM便是計算機輔助加工零件編程工作。現(xiàn)在的開發(fā)數(shù)控機床的加工零件編程語言主要是APT，它是類似FORTRAN的高級語言。增強了幾何定義、刀具運動等語句，應(yīng)用APT使編寫程序變得簡單。這種計算機輔助編程是批處理的。就可以實現(xiàn)程序化的控制機床的加工，將機械制造的效率大大的提高了，所以我們可以說CAM/CAD是機械制造的大勢即是主要的潮流方向，所以對于這兩項技術(shù)的研究是很具有現(xiàn)實的意義的。將改變傳統(tǒng)的機械制造的模式讓，老舊的手工業(yè)向信息化的方向邁進。

我國是一個制造業(yè)的大國，所以基于我國的基本國情去研究我國的機械制造是很有現(xiàn)實意義的。這個時候我們就需要去認真的思考為機械制造提供強有力的支撐的CAD/CAM應(yīng)該遵循一個怎樣的規(guī)則，才能夠促進制造業(yè)的發(fā)展，夠有利于提高機械制造的效率。而想要制定一個好的規(guī)則，我們必須要了解現(xiàn)階段的機械制造的方向。目前國內(nèi)的機械制造業(yè)，總得來說制造業(yè)的發(fā)展趨勢為：柔性化、靈捷化、智能化、信息化。再者，機械制造技術(shù)也向著超精密加工、微型機械制造、超高速切削等方向發(fā)展。超精密加工技術(shù)、微型機械加工、微細電火花加工EDM、等離子加工、激光加工、離子束加工、電子束加工、超高速加工等技術(shù)的實現(xiàn)，為生產(chǎn)效率的快速提高奠定了良好的基礎(chǔ)。同時，制造技術(shù)也在不斷地對高科技進行綜合利用，需將工程數(shù)學(xué)、激光學(xué)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、控制論、生物學(xué)、材料科學(xué)、管理科學(xué)、信息科學(xué)、以及人文科學(xué)等知識綜合利用。這些學(xué)科改變著機械制造業(yè)的面貌，而機械制造技術(shù)的發(fā)展反過來為這些學(xué)科提供了新的工具，有力地促進著這些學(xué)科的進一步發(fā)展?？梢哉f機械制造不在是單一的一個學(xué)科的知識，需要我們更多的學(xué)習(xí)，去綜合的運用各個學(xué)科的知識，從而促進制造業(yè)的發(fā)展，讓機械制造能有一個更好的發(fā)展。

經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，我國的現(xiàn)狀是CAD/CAM技術(shù)發(fā)展十分的迅速，已被廣泛用于我國企業(yè);我國CAD/CAM軟件的開發(fā)水平也逐漸接近國外先進水平。但是從大方面來講，不管是從產(chǎn)品開發(fā)水平還是從商品化、市場化程度來講，目前我國CAD/CAM軟件還是與發(fā)達國家尚有不小差距?？梢哉f現(xiàn)在依舊有不少企業(yè)對CAD的認識還僅停留在繪圖階段，這樣的結(jié)果就是使CAD產(chǎn)生的效益尚未充分發(fā)揮，其次CAD/CAM軟件應(yīng)用人員參差不齊，促使CAD軟件不能得到高效率應(yīng)用;同時缺少既適合教學(xué)又滿足企業(yè)需求的軟件及教學(xué)平臺。現(xiàn)階段來講我國的CAD/CAM技術(shù)水平依舊處于向高技術(shù)集成和向產(chǎn)業(yè)化商品化過渡的階段，所以我們還有很長的路要走。不可否認，我們也有我們的優(yōu)勢，所以才有機械制造行業(yè)的快速發(fā)展，通過對本國市場的了解，有利于提供技術(shù)支持，相對價格便宜也是一大優(yōu)勢。在過去幾十年的發(fā)展中，我們已經(jīng)能夠有自己的一個理念，所以只要我們認真的在機械制造與自動化的方面認真研究，努力學(xué)習(xí)CAD/CAM技術(shù)，就一定能在邁向CAD/CAM的機械制造方向有所斬獲。