機(jī)械設(shè)計(jì)和加工中CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用解析

李曉君

摘 要 機(jī)械設(shè)計(jì)和加工中的CAD/CAM系統(tǒng)，是由若干相互依賴、相互協(xié)作、相互制約的部分組合形成的，是一個(gè)具有特定功能的有機(jī)整體，在保證機(jī)械設(shè)計(jì)和加工的生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，還能顯著的提高企業(yè)生產(chǎn)的效率，給機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。文章分析了CAD/CAM技術(shù)的概念，通過實(shí)例分析了CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與加工中的應(yīng)用，也闡述力幾點(diǎn)CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)加工中的優(yōu)點(diǎn)，旨在為相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)與加工提供一定的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì)和加工；CAD/CAM技術(shù)；應(yīng)用

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

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸的被廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)與生活的各個(gè)領(lǐng)域，當(dāng)然機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)也不例外，只有不斷的利用新技術(shù)對生產(chǎn)進(jìn)行改造與完善，才能滿足生產(chǎn)加工的需求。

1 CAD/CAM技術(shù)的概念

計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing）簡稱CAM，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design）簡稱CAD。CAD/CAM技術(shù)起源于20世紀(jì)50代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，逐步的延伸至機(jī)械加工生產(chǎn)的全過程。主要指的是以計(jì)算機(jī)硬件與軟件為主要技術(shù)手段來生成與運(yùn)行各種圖像信息與數(shù)字信息，輔助人類進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的設(shè)計(jì)與制造，也就是說CAD/CAM技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)在零件生產(chǎn)中應(yīng)用中的新飛躍。CAM主要包含的內(nèi)容有工廠管理、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、機(jī)器人、工藝過程設(shè)計(jì)、數(shù)字控制等；CAD主要包含的內(nèi)容有自動繪畫、動態(tài)模擬、產(chǎn)品分析、工程分析以及幾何模型等。CAD/CAM技術(shù)在輔助生產(chǎn)中，CAD技術(shù)是在產(chǎn)品加工制造領(lǐng)域的發(fā)展與伸展，CAM技術(shù)中最核心的技術(shù)就是數(shù)控技術(shù)，其主要通過利用數(shù)控技術(shù)控制的機(jī)床的刀具進(jìn)行零件的加工。在計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)與加工的生產(chǎn)過程中CAD/CAM兩者是相輔相成、相互制約、不可分割的兩個(gè)部分，通過兩者的相互協(xié)作，完成機(jī)械產(chǎn)品從設(shè)計(jì)-加工-成品的全過程。

2 CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)和加工中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)也在不斷的提高，并且逐漸的從原來的普通機(jī)床向數(shù)控機(jī)床加工轉(zhuǎn)變，通過CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用，真正的實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)與加工向著現(xiàn)代化、自動化、數(shù)字化方向發(fā)展。CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)和加工中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面。

1）工程分析。通常采用的方法有運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析，主要針對的是某個(gè)具體設(shè)計(jì)對象，以及具體的工程環(huán)境，例如注塑模設(shè)計(jì)中的變形分析、冷卻分析、塑流分析等。

2）三維造型。主要應(yīng)用的是實(shí)體造型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)行裝配以及運(yùn)動仿真，經(jīng)著色與消隱等處理后能夠顯示物體的實(shí)際形狀，便于觀察整個(gè)設(shè)計(jì)過程。

3）參數(shù)化設(shè)計(jì)。系列化與變駐華的機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)十分相似，僅僅只是在尺寸上存在較小的差異，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法能夠調(diào)出后賦予其新的尺寸參數(shù)建立圖形程序庫，生成新的機(jī)械零部件圖形。

4）圖形與符號庫。通過計(jì)算機(jī)處理，能夠?qū)⒊Ｓ玫臄?shù)據(jù)、符號、圖形等存入圖庫，方便以后機(jī)械設(shè)計(jì)與加工中的使用，再通過編輯修改后插入到相應(yīng)的圖形中，進(jìn)一步加快圖形設(shè)計(jì)工作的進(jìn)程。

5）報(bào)表生成或者文檔設(shè)計(jì)。許多機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的過程中需要輸出報(bào)表或者生成文檔，有的參數(shù)設(shè)計(jì)需要曲線圖、餅圖、直方圖等來進(jìn)行表達(dá)，常用的工作然間有FoxBase、CCED、WPS等。

6）后置加工。針對實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)以及數(shù)控機(jī)床，在設(shè)定與加工機(jī)床數(shù)控參數(shù)、數(shù)控程序格式以及數(shù)控代碼的時(shí)候，應(yīng)該保證三者之間的統(tǒng)一性，并且在完成三者選擇后生成相應(yīng)的配置文件。

7）機(jī)械零件設(shè)計(jì)與加工程序的生成。在實(shí)際的加工生產(chǎn)中，應(yīng)該按照機(jī)床的類型以及相應(yīng)的配套設(shè)備，將生成的道具模型轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的CNC程序，完成機(jī)械零件的程序設(shè)計(jì)。

當(dāng)上述步驟都完成之后，利用CAD/CAM技術(shù)就能進(jìn)行機(jī)械零部件加工工藝的自動編制，以及數(shù)控加工程序的自動編制，在通過數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械零件的實(shí)際設(shè)計(jì)與加工制造。

實(shí)例：某廠生產(chǎn)的齒輪泵，其主要的結(jié)構(gòu)組成包含有：標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)和加工是用CAD/CAM技術(shù)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(dāng)零部件的設(shè)計(jì)完成后，再通過運(yùn)用Master CAM軟件中的Mill模塊進(jìn)行工件設(shè)計(jì)，在零件加工前應(yīng)該先進(jìn)行工件設(shè)置，通過Mill模塊中依次進(jìn)行Main Menu—Tools paths—Job setup選項(xiàng)，根據(jù)零部件的大小預(yù)留加工余量，然后設(shè)置零部件的原點(diǎn)位置以及大小，然后設(shè)置零部件加工作用的道具以及生產(chǎn)工件的材料，進(jìn)行轉(zhuǎn)動齒輪的實(shí)際加工。

3 CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與加工中的優(yōu)勢

1）CAD/CAM技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)的手工機(jī)床中復(fù)雜零部件的加工問題，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)編制數(shù)控加工程序，能夠?qū)?fù)雜的問題簡單化。

2）CAD/CAM技術(shù)提高分析計(jì)算的速度，減少手工繪圖的實(shí)踐，提高繪圖效率的同時(shí)，還能夠解決復(fù)雜的計(jì)算問題，減少傳統(tǒng)設(shè)計(jì)由于人工計(jì)算帶來的誤差，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。此外，由于利用的計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠快速的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、控制，便于修改設(shè)計(jì)。

3）CAD/CAM技術(shù)采用的計(jì)算機(jī)仿真，對整個(gè)機(jī)械零部件的編制與數(shù)據(jù)加工程序進(jìn)行檢驗(yàn)，降低加工成本的同時(shí)，還能提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)加工向標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、規(guī)范化方向發(fā)展。

總之，采用CAD/CAM技術(shù)能夠顯著的降低機(jī)械設(shè)計(jì)和加工的成本、縮短設(shè)計(jì)與加工的周期、提高機(jī)械零部件的質(zhì)量，加快機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，保證機(jī)械加工企業(yè)能夠快速、穩(wěn)健、可持續(xù)的發(fā)展，為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，提高企業(yè)在市場中的競爭力。

4 結(jié)束語

CAD/CAM技術(shù)給機(jī)械生產(chǎn)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(shù)這一先進(jìn)的現(xiàn)代化、信息化的生產(chǎn)力，幫助機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新，提高企業(yè)的整體機(jī)械設(shè)計(jì)與加工的效率以及機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益增加提供幫助，保證企業(yè)在激烈的市場競爭中不斷的發(fā)展壯大。

參考文獻(xiàn)

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