機械設計與加工中的CAD/CAM技術設計研究

趙明俠

摘 要：信息化時代的到來，為各項牽扯計算機技術的理論研究，提供發展空間，其中延伸出的CAD/CAM技術，在當前形勢下已廣泛應用于諸多領域的技術研發，從本質上分析傳統與當前技術的轉變與創新，研究其設計方案與操作過程，能夠實現經濟增長與技術革新的發展目標。機械產品的設計與加工的主要部分基于CAD/CAM技術的集成系統，作為機械設備的開發流程，完整的CAD/CAM技術體系是協同制造的管理閉環，以此達成理論與技術相結合的效果。文章將針對CAD/CAM在機械設備全程制造中的實際流程進行探究，提出總結相關優勢與漏洞。

關鍵詞：機械產品;CAD/CAM技術;設計;集成系統

中圖分類號：TH122;TP29 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1001-5922（2020）10-0134-04

Abstract：With the coming of information age， it provides development space for the theoretical research of computer technology. The extended CAD / CAM technology has been widely used in technology research and development in many fields under the current situation. In essence， it analyzes the transformation and innovation of traditional and current technology， studies its design scheme and operation process， and can achieve the development goals of economic growth and technological innovation . The main part of mechanical product design and processing is based on the integrated system of CAD / CAM technology. As the development process of mechanical equipment， the complete CAD / CAM technology system is the closed-loop management of collaborative manufacturing， so as to achieve the effect of combining theory and technology.This paper will explore the actual process of CAD / CAM in the whole process of mechanical equipment manufacturing， and put forward the summary of relevant advantages and disadvantages.

Key words：mechanical products; CAD / CAM; design; Integrated system

0? ? ?引言

互聯網技術的全面性鋪開，造就信息化、數字化時代的到來，目前傳統企業中存在的主要矛盾有是舊時結構體系相對固化與制造資源聚集性強，導致產品個性化制造與大環境經濟環境不相匹配，因此，著眼整個機械行業的未來發展路徑與規劃，應當建立健全市場內部驅動力，并配以反應迅速的網絡化工作體系，如果合理有效的對技術研究結構進行革新，將把握企業生產活動的質量水平、爭取更大市場份額。

1? ? ?CAD/CAM 概述

CAD/CAM技術的發展進程源于計算技術的深入研究，作為計算機技術領域下的重要分支，使CAD/CAM具有計算機技術的相關屬性，產生效能是針對電子設備以及計算機技術應用，與機械研發人員協同整合研究資源[1]。企業研究本質就是通過對CAD/CAM技術的實際應用，轉變傳統生產模式，提高企業綜合創收水平，具備抵抗市場沖擊的能力。CAD是對各類設備進行計算機輔助設計，CAM則針對各類設備的計算機輔助制造，能夠為產品設計與制造提供綜合性、提高經濟效益、使產品研發過程科學智能的發展優勢。CAD/CAM的工作流程如圖1所示。

2? ? ?CAD/CAM 系統結構功能

CAD/CAM系統是具備計算機技術屬性的專業性設備制造系統，通過對特征類別管理和特征造型的功能應用，使各系統具備以下主要功能。

2.1? ?CAD系統

2.1.1 特征類管理

CAD/CAM的特征類管理體系能夠對造型模型達成特殊化造型設計、特殊化編程以及查詢等功能。CAD/CAM的特征類管理主要內容是對造型工具與定義工具展開特征類定義的轉型，重新定義特征類管理中的文件名字、特征碼、特征類版本、實際可操作范圍及坐標點[2]。特征類管理相關編程的工作是針對性的對特征數據庫中已存在的內容進行完善或修改，同樣存在刪除某個特征類的可能，查詢程序同樣是對特征庫中一切資料進行搜索，進而展開特征庫中內容的編輯與管理。

2.1.2 特征造型

特征造型基于特征庫的信息支持，通過對特征性模型的造型描繪，將具體產品制造流程的相關信息傳輸至存儲信息的管理庫中，為方便其他系統應用的數據參考。所謂特征編輯就是在參考數據資料庫中的內容下，開展對已確定的機械設計參數進行完善性的整編與修改，之后依舊將產品信息傳輸至綜合數據庫中[3]|，精細化結構如圖2所示。只有充分結合造型管理與特征中二者優勢，才能推動行業可持續發展。

2.2 CAPP系統

CAPP系統是處于CAD與CAM系統的位置中間的具有傳輸、內容制造作用的服務系統。其工作方法是通過搜索引擎對相關工藝的搜查調閱與人工結合智能設備的設計方法，對產品零部件進行內容搜尋與派生。CAPP的工作環節包括新定制工藝生產流程、圖表測繪、文件建檔等幾大區塊組成。相較于CAD/CAM的工作任務，CAPP是對整體系統中的流程起到撰寫、存儲與傳輸的功能，同時支持多人的群體工作要求，協助工作人員的工藝設計，方便設計與加工的高效工作。

2.3? CAM系統

CAM系統的主要工作內容是建立在CAM的應用軟件上，收到CAPP系統的各項工序后，生成機械部件的加工數據，從而達成刀位文件的創立，并在后緣加工處理中形成NC程序，基于應用方式處于虛擬化環境，需要對NC程序的有效性與對零部件的可用性進行檢查，之后將可靠的NC程序傳輸至數字控制機床中，完成CAM系統的主要應用功效。

3? ? CAD/CAM技術在機械制造過程中的應用

CAD/CAM的技術運用需要搭建在相關理論知識的基礎上，因此，人工智能與數字化轉型會對CAD/CAM技術的應用產生推進作用，其中涉及到諸多方面的技術加工，指明機械制造領域各方面對此技術的應用方向存在多類別特點。

3.1 CAD/CAM技術在的應用設計

社會生產活動中對機械制造水平提出更高要求，機械化生產能力不斷提升，機械制造方式逐步由數控機床工作替換掉傳統人工機床[4]。在機械領域，通過對機械設計與加工進行創新性轉型與提高生產過程水平更能夠有效提高實際經濟效益。結合機械制造工程，計算機的輔助功能有以下應用功能。

3.1.1 工程分析

對于工程的分析方法主要包含有限元分析、機械仿真分析及運動學。結合不同部件設計工程，應進行符合實際的特定分析[5]。關于機械工程中的的兩大部分可以總結出其特征應用，首先在工程文件的內容中的靜態數據包含機械部件的各項設計參數、合格標準、相應的資源與設備數據;其次是生產項目中的動態數據，其中包括具體設施零部件的產品性能、總體構造、圖表、相關技術要領等。

3.1.2 三維造型

三維造型的對機械零部件的加工關鍵在于物體點、線、面、體的組合描繪，之后進行細節部分的著色、消隱等加工步驟，通過虛擬化表現形態展現物體實際形態，以便直觀有效的對機械部件進行查驗與問題排查。

3.1.3 圖形符號庫

CAD/CAM的數據計算工程可以將一些圖片資料進行數字化傳輸，并將其存儲于圖形符號庫中，符號庫存儲內容包括機械加工中的各類部件構造圖、產品信息圖以及零部件的平面圖和三維造型圖。圖形符號庫的創建能有效減短信息調閱時間，方便之后工作的開展。

3.1.4 建立文檔與圖表

在機械部件的制造過程中，不僅依靠各項數據、工程圖，在諸多設計中，同樣需要對產品信息進行歸納整理，因此，在描繪相關屬性中，有必要對產品信息進行文本式的說明。同樣，在涉及部分產品的參數對比與分析工作中，需要建立完善圖表，通常情況下可以用柱狀圖、折線圖以及餅圖等，可以結合實際應用場景靈活選擇圖表類型。

3.1.5 制定標準參數數據。

在機械部件設計與生產行業中，產出相似的部件通常為一系列或同一標準下的內容產物，但由于具體適用范圍有所差異，所以在一定參數上存在差別。通過對產品信息進行參數的標準化操控，就可以利用標準參數的設計方案，創建相同體系的數據庫。在未來出現相似機械部件的設計工作時，隨時提取數據庫中的某系列標準參數，作為基底，結合新產品需要，制定新參數，快速的成立新產品的樣式結構。

3.2? ?CAD/CAM技術在機械制造中的操縱使用

3.2.1 CAD/CAM基于機械加工的操縱目標

基于進一步改善生產流程的目的，專業技術人員需針對薄弱環節進行完善和補充，對機械生產設計與加工步驟進行優化，以保證機械零部件的質量要求。CAD/CAM的計算機仿真工藝，對零部件進行編程與數據檢驗，推進機械設備標準化發展。利用計算機在機械制造過程中管理控制與操作生產設備，這就是CAD/CAM的工作形態。我們只需要在CAD/CAM系統中輸入零件加工的工藝路線與工序內容，就會自動生成物品加工時的生產軌跡以及數控加工法式。

3.2.2CAD/CAM各模塊的相應實現辦法

關于CAD/CAM的技術應用系統模塊簡述，其中的大部分管理功能是實現基于ActiveX.EXE的編程組件，如表1、表2所示。由此可以得出：服務器內部的連接方式從主題上來看是相互一致的，因此在系統管理任務上，能夠實現并發執行的特點?？紤]到模型計算的復雜性與龐大性，在制定運行進程中，實現方法制定為ActiveX.DLL。

4 CAD/CAM技術在機械制造過程中的優勢與不足

4.1 CAD/CAM在機械制造流程中的有利形勢

CAD/CAM技術基于產業信息化的發展，所催生出的具備智能化、現代化、數字化的科技型產能系統[6]。CAD/CAM技術具有以下優點：①面對結構復雜、加工程序冗雜的復雜零部件，傳統的手工制作機床已經無法滿足質量要求，CAD/CAM技術完善了對精尖零部件的需求，數控機床對加工技術的編程起到簡化的作用，加速零部件的加工進程，相對于落后的數控程序編制，CAD/CAM技術不僅在時間上大大縮減了工時，在容錯率方面也全方位領先;②通過合理利用CAD/CAM的計算能力，對產品的設計方向起到助推作用，提升產品數字結構的運算效率，對技術人員手工繪制工作的精準度起到有效保證，在提高機械部件的繪制速度中，科學有效的規避了人工手作的誤差，對機械整體設計起到質量保障[7] ;③CAD/CAM技術功能能夠對機械設備加工任務起到規范標準的作用。

4.2? ?基于CAD/CAM系統下機械制造中的不足

目前，CAD/CAM技術在處理具有針對性的智能、自動設備制造流程中較為欠缺，在一定程度上對機械設計與加工產生滯后作用。CAD/CAM在專業技能的應用范圍不斷擴大，幫助機械生產質量優化，但面對機械設計與加工過程中，仍存在需要解決的問題。首先，關于CAD/CAM技術在實際工作的進程中存在技術方面的限制[8]。CAD/CAM在處理機械設備中零部件的設計與加工方面，可以達到規劃要求，但對機械設備做整體的流程規劃時，缺少成體系的生產工藝流程。其次，相關設計與加工人員對CAD/CAM系統的操控，存在過于依賴的影響。盡管CAD/CAM的實際應用對機械部件的設計與加工起到完善，但是人工操控對智能化設備的依賴會降低其本身技術應用能力，造成了人工技能與經驗的退步[9]。

4.3? ?CAD/CAM技術在機械設計和加工中應用的改進

措施和建議

完成系統整體升級需要我們首先理解人工技術與計算機技術相結合的理念，雖然現代化數據體系豐富了制造結構，但單純依靠計算機相關技術會導致基礎建設能力欠缺，不利于企業的產業鏈的可靠性與完整性，因此，必須正確認識人工主管能動作用與數據技術操控的客觀工作效率相互協調的動機與能力[10];其次，我們需要強化各機能相融作用，注重不同技術的借鑒與互補，CAD技術與CAM技術在專業領域是區分開來的，但共同作用于一種行業中時，會在一定程度上產生共同研發與技術共融，因此，深入相關技術的科學結合，實現真實有效的新興技術研究，以此推動行業領域內的發展與引領。

5? ? ?結語

為實現更高效的設計與生產效率，積極運用CAD/CAM技術在機械行業中的優勢，推進整體流程的一體化進程，有效提升相關工作人員的設計能力，為制造周期提供縮減作用。剖析采取計算機輔助設計與制造的技術，對比分析后得出最優工作方案，通過闡明CAD/CAM系統中的特征性管理與造型，了解系統內部操控目的與流程。總結CAD/CAM當前形勢下面臨的困境，結合本市技術的優缺點，為將來產品的有機整合，提供數據系統支撐，進一步提高企業生產效益。對于未來新型機械工程部件的制造，CAD/CAM技術同樣需要結合不同標準制造出新應用。

參考文獻

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