淺談基于CAD/CAM軟件的機械零件設計及加工

李曉麗

隨著我國改革開放的進一步深化,為我國機械工業(yè)技術的騰飛開劈了廣闊的前景,越來越多的部門與企業(yè)必會對技術產生了更大的興趣。因此CAD/CAM技術的機械零件設計為機械工業(yè)面向國內國際市場,為發(fā)展外向型經濟提供了機會,在激烈的競爭中闖出了一條屬于自己的路,并且立于不敗之地。

1CAD/CAM技術概述

CAD/CAM(計算機輔助設計與制造),其含義是指制造人員根據產品設計和制造流程與產品設計,在計算機系統(tǒng)支持下,進行設計和制造的一種技術。一般來說,一個完整意義上的CAD/CAM系統(tǒng)是由計算機、外圍設備及附加生產設備等硬件和控制這些硬件運行的程序、指令及軟件組成的。CAM是CAD/CAM集成系統(tǒng)里重要的組成部分,涉及到了許多科學領域,如計算數學、計算機科學與工程、人機工程、機械設計、電子技術及其他許多工程技術。經過四十幾年的發(fā)展,CAM技術在機械制造等一些領域起到了非常重要的作用。

2CAD/CAM技術在機械零件設計和加工中的應用

(1)形象直觀的設計。設計人員一般是要根據使用要求來設計零件的,在設計的時候一般需要先考慮零件的空間幾何模型,因為我們設想出來的零件的形狀大多數都是三維立體,所以進行設計零件的最佳方法是建立起能夠反映零件形狀的三維幾何模型,它可以讓我們更直接地進行創(chuàng)新和設計。

(2)零件的設計與修改非常方便。運用三維軟件,可以很快的修改已經建立模型的零件,得到一個新的零件的三維造型,從而得到我們所需要的零件,能夠很好的完善設計。另外可以把已經有的三維模型做相應的修改,這樣就可以很快捷方便地得到新型零件,能夠很好的解決復雜零件的幾何造型問題,大大減少設計時間,同時也有效的縮短了零件設計周期,另外CAD/CAM軟件都具有標準件庫,因此只需要對其中的部分零部件進行相應的設計和制造,從而大大提高了零件設計和制造的效率。

(3)零件材料選擇物理性能的優(yōu)越性。CAD/CAM軟件能夠在建立模型的過程中直接選擇零件的物理性能,這包括零件的顏色、材質和質量特性等,使我們能夠對零件從里到外的進行很精確的描述,這樣也更能將設計者的想法體現出來。

(4)運動和裝配仿真功能的應用。CAD/CAM軟件大多數都有運動和裝配仿真功能。我們可以把設計的相關的標準件和各個零部件使用裝配功能根據機器設備的要求給組裝起來,我們可以很直觀地在組裝的過程中查看各個零部件之間的情況,記錄在安裝中出現問題的部件,然后直接進行修改,直到安裝正確為止。而且這個軟件可以直接把相關零部件的修改正確的記錄在各個零件部的模型里。同時,運用CAD/CAM軟件可以把整體設備來進行運動仿真,通過分析仿真運動的演示,可以使我們更好地更直接地觀看設計的零部件的方方面面的情況,從而修改可能出現問題的零件,以此來保證零件設計的準確性,從而有效避開了在加工中也許會出現的一些問題。

(5)智能化編程和加工。使用三維軟件能夠進行自動智能化編程。首先進行三維建立模型,然后根據零件的結構特點,制定加工工藝。確定加工的方法以及進給速度、刀具、刀間距等參數,并且自動生成了刀具路徑,對刀具路徑進行模擬檢查,以確保加工路線是正確的。再自動生成NC程序,并且用CNC傳輸軟件把NC程序傳輸到相應的數控機床。準備好加工毛坯、夾具、刀具后,在數控機床上進行加工。

(6)保障零件的加工質量。當我們用CAD/CAM軟件進行零件設計和編程,大多數都需要把相應的計算機配套給數控設備,當這些計算機組成局域網后,我們就可以經過網絡進行控制和管理,從而實現了生產加工智能化和生產車間管理自動化。而且有鑒于數控加工設備的特點,從而有效地使零件加工的質量得到了有力的保障,尤其是零件加工的一致性。

3CAD/CAM技術的未來展望

伴隨著計算機網絡技術的普及和應用的廣泛,CAD/CAM技術也得到了進一步的更廣泛的應用以及進一步的提高。

(1)數據標準化。CAD/CAM軟件大多都擁有基本的標準零件庫,以確保在機器設備仿真安裝調試時能夠隨時調用,同時零件設計過程中也可以根據自己的需要建立適合自己的零件庫,這樣就能讓我們在以后的工作中減少工作量。此外,零件庫中的零件也能在CAD軟件中進行對應的修改,從而讓我們能夠快速的獲得我們所需要的新零件。

(2)應用智能化。CAD/CAM軟件的參數設計和特征造型讓我們能夠更加的快速準確的修改新零件的三維建模與原有零件。同時網絡技術和計算機的使用讓我們把實現生產管理自動化變成了現實。CAD/CAM軟件的一個很重要的標志就是智能化設計,CAD/CAM系統(tǒng)一般包括經驗儲存、智能庫、專家系統(tǒng)自動學習和推論規(guī)則功能。軟件開發(fā)就是要將系統(tǒng)和產品的設計加工相結合,使用戶能夠很輕松的把工作任務完成。

(3)使用集成化。在現代的制造技術中,因為生產加工需要,我們需要把CAD/CAM技術跟其他的一些有關領域的技術配合應用。用以對應越來越高的零件加工要求。一般的企業(yè)提供給CAD/CAM一體化所需的解決方案就是集成,企業(yè)中每個環(huán)節(jié)統(tǒng)一考慮,不可分割。實際上整個企業(yè)的生產過程就是信息的采集,傳遞以及加工處理的過程。

(4)網絡化。隨著互聯(lián)網技術的不斷進步,如何構造在互聯(lián)網體系上的CAD/CAM集成化系統(tǒng)成為人們議論的熱點。尤其是根據網絡的遠程零件設計制造理念所提出來的,使CAD/CAM技術和互聯(lián)網技術更好的融和在一體,將來也能夠得到進一步的發(fā)展。互聯(lián)網跟CAD/CAM技術的結合,增強了使用的靈活性。以后的人機交互界面會更加方便和友善,還可以引入聲控式、觸摸式等各種各樣的操作方式。

(5)逆向工程的應用。在具備零件產品的實體的基礎上,對零件來測量,此時再使用相關的數據對零件進行實體建模。這樣的設計方式一般能夠有效地減小設計的時間,是零件設計的更新與改進的必要方法。

4結語

在零件設計和加工過程中,由于采用CAD/CAM技術,同時在加工過程中使用了相應的配套的設備,很大程度降低在理論設計與采取普通方式加工所造成的誤差,使加工效率大大的提高了,制造周期縮短了,零件的質量得到保證了,使企業(yè)的經濟效益得到了更大程度的提高。提高了企業(yè)對市場的應對能力,在全球化市場的競爭中,實現優(yōu)勢互補,增強企業(yè)的競爭實力。

參考文獻

[1] 王寧國.CAD/CAM技術的發(fā)展歷程[J].中外企業(yè)家,2011(7).

[2] 劉曉冰,高天一.CAD技術的發(fā)展趨勢及主流軟件產品[J].中國制造業(yè)信息化,2003(4).

[3] 唐婕.基于Pro/ENGINEER的壓鑄模具CAD系統(tǒng)研究[J].四川大學,2005(6).

[4] 路全勝.試論我國機械工業(yè)CAD/CAM技術的現狀及發(fā)展策略[J].機械科學與技術,1993(2).