CAD/CAM一體化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的應(yīng)用研究

周浩

摘 要：在進(jìn)行機(jī)械制造的過程中，為了能夠有效實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造一體化工作，我們可以采用CAD/CAM一體化設(shè)計(jì)制造技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品的無圖加工工作，有效壓縮了產(chǎn)品的開發(fā)周期，對(duì)產(chǎn)品制造效率有所提高，具有非常重要的作用。本文首先針對(duì)CAD/CAM一體化內(nèi)容進(jìn)行闡述，然后對(duì)CAD/CAM一體化制造技術(shù)進(jìn)行分析，主要包括產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造技術(shù)、并行工程技術(shù)以及DNC加工技術(shù)。旨在能夠通過該技術(shù)的研究實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)效率的提升，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：CAD/CAM一體化;制造技術(shù);生產(chǎn)效率

在進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，首先應(yīng)該對(duì)產(chǎn)品的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行檢查，檢查合格后進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)，通過質(zhì)量檢測(cè)合格后才能夠進(jìn)行大批量生產(chǎn)。在產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的過程中需要多個(gè)步驟，對(duì)工期具有一定的影響，而使用CAD/CAM一體化制造技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化，從而提高生產(chǎn)效率，那么該技術(shù)在實(shí)踐工作中具有怎樣的應(yīng)用呢，下面讓我們共同來進(jìn)行分析和探究。

1 CAD/CAM一體化概述

CAD/CAM一體化指的是將兩種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而完成一體化制造，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造效率。其中的CAD指的是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，而CAM的中文含義是計(jì)算機(jī)輔助制造，將二者的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行集成，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)和制造功能的集成，從而形成一個(gè)新的系統(tǒng)，具有二者所有的功能，有利于完成機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作，提高工作的高效性。通過CAD/CAM一體化設(shè)計(jì)制造技術(shù)能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的NC零件完成編程工作，還能夠?qū)α慵男螤睢⒌毒叩淖呦蜻M(jìn)行一定程度的控制，實(shí)現(xiàn)一體化控制。在進(jìn)行CAD/CAM一體化技術(shù)應(yīng)用時(shí)，首先應(yīng)該進(jìn)行模型的設(shè)計(jì)，并且對(duì)模型進(jìn)行加工，需要根據(jù)加工環(huán)境來進(jìn)行刀具、夾具的設(shè)定，并且需要進(jìn)入到加工工序的設(shè)置階段，自動(dòng)生成刀具的軌跡程序，通過NC后處理時(shí)限NC程序的生產(chǎn)，并且送入到機(jī)床進(jìn)行加工，進(jìn)而完成了CAD/CAM一體化設(shè)計(jì)制造工作[1]。

2 CAD/CAM一體化制造技術(shù)應(yīng)用分析

2.1產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)

產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)主要是需要進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的引入，從而進(jìn)行實(shí)體建模工作，幫助建立仿真系統(tǒng)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)指的是從開始對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)構(gòu)思到后來的材料選擇、參數(shù)確定、外形構(gòu)造、幾何尺寸等方面的內(nèi)容分析，從而進(jìn)行設(shè)計(jì)。而幾何建模能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)，能夠在三維模型中展現(xiàn)出產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)過程和最后的模型圖樣，有利于設(shè)計(jì)者對(duì)其模型進(jìn)行分析。通過建模操作還能夠?yàn)樘摂M產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)信息的提供，從而形成一定的數(shù)據(jù)庫(kù)，這種數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)不僅僅含有相關(guān)產(chǎn)品的幾何信息，同時(shí)還包括其它形式的信息，為后期的產(chǎn)品精細(xì)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。通過計(jì)算機(jī)設(shè)備能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行觀看和操作，從而對(duì)產(chǎn)品的制造、工藝等各種方面的信息進(jìn)行分析，使得所有產(chǎn)品零件符合生產(chǎn)要求，從而提高設(shè)計(jì)速率。

通過POT-DOWN技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中還會(huì)考慮各個(gè)組件和個(gè)體零件之間的關(guān)系，同時(shí)也會(huì)對(duì)零件和零件之間的定位，這樣能夠進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，從而能夠有效降低不必要的重復(fù)設(shè)計(jì)，有效降低設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)工作的效率。與此同時(shí)，還能夠在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中對(duì)產(chǎn)品的 結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵的零件硬度方面進(jìn)行校準(zhǔn)核對(duì)，這樣能夠讓設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品更加真實(shí)可靠。通過POT-DOWN技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從上鄉(xiāng)下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣能夠?qū)Ξa(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意圖和產(chǎn)品規(guī)劃具有一個(gè)比較完整的認(rèn)知，有利于或私信啊信息的共享，從而可以進(jìn)行信息的傳遞，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部零件的設(shè)計(jì)。而在進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)相關(guān)的結(jié)構(gòu)和不同的功能進(jìn)行不同模塊的細(xì)致劃分，需要對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行輸入輸出接口的定義，這樣就能夠進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的傳遞工作，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享。為了更好地實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的相應(yīng)功能，可以提前進(jìn)行整體規(guī)劃，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的草圖，從而提出對(duì)各個(gè)部分結(jié)構(gòu)的具體要求，從而通過專業(yè)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。產(chǎn)品主要是由各種裝配和元件共同組成，因此在進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)不含有任何零件的裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)該成本的計(jì)算。零件的設(shè)計(jì)內(nèi)容比較零碎化，需要進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)，并且通過外部參考關(guān)系來實(shí)現(xiàn)參數(shù)控制[2]。

2.2虛擬制造技術(shù)

虛擬制造技術(shù)主要是對(duì)象產(chǎn)品進(jìn)行研究，將產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)、制造、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)信息等方面進(jìn)行綜合，從而形成虛擬的制造環(huán)境。虛擬制造技術(shù)需要具有一些設(shè)計(jì)子功能，比如繪圖技術(shù)、原型生成技術(shù)等，能夠利用模型來進(jìn)行產(chǎn)品功能的模擬，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、制造、性能、質(zhì)量等方面的分析和管理。虛擬制造技術(shù)具有高度集成的特點(diǎn)，能夠在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模型的設(shè)計(jì)和測(cè)試，還能夠?qū)μ摂M的產(chǎn)品進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬加工和裝配工作，還可以進(jìn)行產(chǎn)品的實(shí)時(shí)修改。與此同時(shí)，還能夠進(jìn)行敏捷制造，通過市場(chǎng)的調(diào)研而明確客戶的需求后，需要對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷改良，并且快速投入到產(chǎn)品的生長(zhǎng)之中，這樣能夠有效直線產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間的縮短。還可以對(duì)于不同地點(diǎn)和部門的人員進(jìn)行信息共享，從而能夠減少工作中出現(xiàn)的誤差，有效提高工作效率。虛擬制造技術(shù)又可以根據(jù)中心點(diǎn)不同而進(jìn)行分類，可以分為以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造、以控制為中心的虛擬制造和以生產(chǎn)為中心的虛擬制造。在進(jìn)行虛擬制造時(shí)，先進(jìn)行三維模型的分析，還后對(duì)其中的參數(shù)進(jìn)行確定，其中參數(shù)主要包括加工刀具、毛坯、進(jìn)給率、開始點(diǎn)等，然后進(jìn)行工藝的設(shè)定，生成加工軌跡，完成加工程序。

2.3并行工程技術(shù)

并行工程技術(shù)主要是對(duì)協(xié)同工作環(huán)境進(jìn)行建立，從而能夠?qū)a(chǎn)品開發(fā)和制造工具進(jìn)行集成，在同一個(gè)系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的管理與控制。并行工程技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品信息的集成，能夠?qū)Σ煌畔⒅g進(jìn)行交換，從而進(jìn)行信息的準(zhǔn)確控制。產(chǎn)品信息中既包含著結(jié)構(gòu)化信息同時(shí)也包含非結(jié)構(gòu)化信息，從而能夠通過信息進(jìn)行模型的描述。為了更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的交流，需要進(jìn)行模板文件的建立，需要對(duì)面基準(zhǔn)、視圖基準(zhǔn)、質(zhì)量特性等方面進(jìn)行確立，還需要進(jìn)行目錄結(jié)構(gòu)的制定，從而有利于明確分工。在進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)過程建模時(shí)，能夠利用可視化的產(chǎn)品進(jìn)行關(guān)鍵因素的表達(dá)，還能夠用定量的方式進(jìn)行產(chǎn)品分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)過程協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境的監(jiān)控和通信[3]。

2.4 DNC加工技術(shù)

DNC加工技術(shù)主要是將產(chǎn)品制造設(shè)備進(jìn)行集中控制和管理，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)各種設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的交流，實(shí)現(xiàn)信息共享。DNC加工技術(shù)主要是對(duì)車間生產(chǎn)進(jìn)行控制，能夠利用計(jì)算機(jī)數(shù)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制，從而實(shí)現(xiàn)危機(jī)控制數(shù)控機(jī)床加工。

結(jié)束語：綜上所述，CAD/CAM一體化制造技術(shù)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程中具有十分有效的應(yīng)用，能夠?qū)AD與CAM兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)集成，從而提高工作效率。隨著時(shí)代的發(fā)展，會(huì)實(shí)現(xiàn)并行工程環(huán)境下的CAD/CAPP/CAM的相關(guān)信息集成，從而開發(fā)出具有相關(guān)功能的軟件，可以直接進(jìn)行使用，有利于提高工作效率。與此同時(shí)，還可以建立基于STEP特征的信息模型，對(duì)相關(guān)制造零件進(jìn)行重點(diǎn)分析，實(shí)現(xiàn)更好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

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[3]張玉華，馬琰，蘇君.基于CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)的注塑成型工藝研究[J].精密制造與自動(dòng)化，2015（3）.

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