機械設計和加工中CAD/CAM技術的應用解析

李曉君

摘 要 機械設計和加工中的CAD/CAM系統，是由若干相互依賴、相互協作、相互制約的部分組合形成的，是一個具有特定功能的有機整體，在保證機械設計和加工的生產產品質量的前提下，還能顯著的提高企業生產的效率，給機械生產企業帶來良好的經濟效益。文章分析了CAD/CAM技術的概念，通過實例分析了CAD/CAM技術在機械設計與加工中的應用，也闡述力幾點CAD/CAM技術在機械設計加工中的優點，旨在為相關的機械設計與加工提供一定的技術參考。

關鍵詞 機械設計和加工；CAD/CAM技術；應用

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0094-01

隨著科學技術的不斷發展，計算機技術逐漸的被廣泛的應用在生產與生活的各個領域，當然機械生產企業也不例外，只有不斷的利用新技術對生產進行改造與完善，才能滿足生產加工的需求。

1 CAD/CAM技術的概念

計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing）簡稱CAM，計算機輔助設計（Computer Aided Design）簡稱CAD。CAD/CAM技術起源于20世紀50代，隨著計算機技術的發展與應用，逐步的延伸至機械加工生產的全過程。主要指的是以計算機硬件與軟件為主要技術手段來生成與運行各種圖像信息與數字信息，輔助人類進行產品生產的設計與制造，也就是說CAD/CAM技術是計算機技術在零件生產中應用中的新飛躍。CAM主要包含的內容有工廠管理、柔性制造系統（FMS）、機器人、工藝過程設計、數字控制等；CAD主要包含的內容有自動繪畫、動態模擬、產品分析、工程分析以及幾何模型等。CAD/CAM技術在輔助生產中，CAD技術是在產品加工制造領域的發展與伸展，CAM技術中最核心的技術就是數控技術，其主要通過利用數控技術控制的機床的刀具進行零件的加工。在計算機輔助機械設計與加工的生產過程中CAD/CAM兩者是相輔相成、相互制約、不可分割的兩個部分，通過兩者的相互協作，完成機械產品從設計-加工-成品的全過程。

2 CAD/CAM技術在機械設計和加工中的應用

隨著科學技術的快速發展，機械制造業的生產技術也在不斷的提高，并且逐漸的從原來的普通機床向數控機床加工轉變，通過CAD/CAM技術的應用，真正的實現了機械設計與加工向著現代化、自動化、數字化方向發展。CAD/CAM技術在機械設計和加工中的應用主要表現在下面幾個方面。

1）工程分析。通常采用的方法有運動學及動力學分析，主要針對的是某個具體設計對象，以及具體的工程環境，例如注塑模設計中的變形分析、冷卻分析、塑流分析等。

2）三維造型。主要應用的是實體造型零部件結構設計，能夠進行裝配以及運動仿真，經著色與消隱等處理后能夠顯示物體的實際形狀，便于觀察整個設計過程。

3）參數化設計。系列化與變駐華的機械零部件的結構十分相似，僅僅只是在尺寸上存在較小的差異，采用參數化設計的方法能夠調出后賦予其新的尺寸參數建立圖形程序庫，生成新的機械零部件圖形。

4）圖形與符號庫。通過計算機處理，能夠將常用的數據、符號、圖形等存入圖庫，方便以后機械設計與加工中的使用，再通過編輯修改后插入到相應的圖形中，進一步加快圖形設計工作的進程。

5）報表生成或者文檔設計。許多機械零部件設計的過程中需要輸出報表或者生成文檔，有的參數設計需要曲線圖、餅圖、直方圖等來進行表達，常用的工作然間有FoxBase、CCED、WPS等。

6）后置加工。針對實際生產中應用的數控系統以及數控機床，在設定與加工機床數控參數、數控程序格式以及數控代碼的時候，應該保證三者之間的統一性，并且在完成三者選擇后生成相應的配置文件。

7）機械零件設計與加工程序的生成。在實際的加工生產中，應該按照機床的類型以及相應的配套設備，將生成的道具模型轉化成相應的CNC程序，完成機械零件的程序設計。

當上述步驟都完成之后，利用CAD/CAM技術就能進行機械零部件加工工藝的自動編制，以及數控加工程序的自動編制，在通過數控機床進行機械零件的實際設計與加工制造。

實例：某廠生產的齒輪泵，其主要的結構組成包含有：標準件、密封零件、齒輪軸、傳動齒輪、泵蓋、泵體等幾部分，其中傳動齒輪的設計和加工是用CAD/CAM技術輔助加工完成的，首先通過CAM軟件中的Design模塊繪制該零部件的平面圖，其中Design模塊的功能與CAD軟件的功能是相同的，當零部件的設計完成后，再通過運用Master CAM軟件中的Mill模塊進行工件設計，在零件加工前應該先進行工件設置，通過Mill模塊中依次進行Main Menu—Tools paths—Job setup選項，根據零部件的大小預留加工余量，然后設置零部件的原點位置以及大小，然后設置零部件加工作用的道具以及生產工件的材料，進行轉動齒輪的實際加工。

3 CAD/CAM技術在機械設計與加工中的優勢

1）CAD/CAM技術能夠解決傳統的手工機床中復雜零部件的加工問題，通過計算機網絡技術編制數控加工程序，能夠將復雜的問題簡單化。

2）CAD/CAM技術提高分析計算的速度，減少手工繪圖的實踐，提高繪圖效率的同時，還能夠解決復雜的計算問題，減少傳統設計由于人工計算帶來的誤差，提高設計質量。此外，由于利用的計算機技術，能夠快速的進行數據分析、控制，便于修改設計。

3）CAD/CAM技術采用的計算機仿真，對整個機械零部件的編制與數據加工程序進行檢驗，降低加工成本的同時，還能提高生產效率與產品質量，促進機械設計加工向標準化、系統化、規范化方向發展。

總之，采用CAD/CAM技術能夠顯著的降低機械設計和加工的成本、縮短設計與加工的周期、提高機械零部件的質量，加快機械產品更新換代的速度，保證機械加工企業能夠快速、穩健、可持續的發展，為企業帶來良好的經濟效益，提高企業在市場中的競爭力。

4 結束語

CAD/CAM技術給機械生產帶來的變革以及效益的增長是毋庸置疑的，通過借助CAD/CAM技術這一先進的現代化、信息化的生產力，幫助機械生產企業實現技術的創新，提高企業的整體機械設計與加工的效率以及機械產品的質量，為企業的經濟效益增加提供幫助，保證企業在激烈的市場競爭中不斷的發展壯大。

參考文獻

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