【正文】 CAD/CAM軟件及其 應(yīng)用 ? 本節(jié)內(nèi)容 ? .1 概述 ? .2 CAD/CAM軟件系統(tǒng)的組成及功能 ? .3 應(yīng)用 CAD/CAM軟件編程的過程 ? .4 MasterCAM軟件的應(yīng)用 1 概述 ? 計算機輔助設(shè)計與制造 （ CAD/CAM） 已廣泛應(yīng)用于繪圖 、設(shè)計 、 仿真 、 分析和制造等方面 。 ? 計算機輔助設(shè)計 （ CAD） ? CAD是指應(yīng)用計算機技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計、繪圖、分析和技術(shù)文檔編寫等活動的總稱，一般包括零件幾何造型、產(chǎn)品裝配造型、工程分析（如質(zhì)量特性計算、有限元分析）和工程繪圖等內(nèi)容。 方案論證 總體設(shè)計 需求分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計 分析優(yōu)化 工程描述 1 概述 ? 計算機輔助制造（ CAM） ? CAM是指應(yīng)用計算機技術(shù)進行產(chǎn)品制造的統(tǒng)稱 ， 有廣義CAM和狹義 CAM之分 。 ? 廣義ＣＡＭ ：指利用計算機技術(shù)輔助完成從原材料到產(chǎn)品的全部制造過程 （ 包括直接制造過程和間接制造過程 ） ，如 CAPP、 計算機輔助工裝設(shè)計 、 NC編程 、 數(shù)控加工 、 三坐標(biāo)測量 （ CMM） 、 機器人裝配 、 生產(chǎn)計劃與管理 、 計算機輔助質(zhì)量控制等 。 ? 狹義 CAM： 指計算機輔助數(shù)控加工程序編制 。 ? 計算機輔助數(shù)控加工程序編制主要經(jīng)歷了數(shù)控語言 （ 如APT） 編程和圖形交互編程兩個階段 。 1 概述 ? 計算機輔助制造（ CAM） ? 計算機輔助數(shù)控加工程序編制主要經(jīng)歷了數(shù)控語言 （ 如APT） 編程和圖形交互編程兩個階段 。 ? 圖形交互編程就是通常所說的 CAM軟件編程 。 ? CAM軟件編程是在 CAM軟件支持下 ， 根據(jù)計算機圖形顯示器上所顯示的零件圖形 ， 通過人機交互方式指定加工表面 、 選擇刀具和切削參數(shù)等 ， 自動進行刀具軌跡計算并生成零件的數(shù)控加工程序 。 1 概述 ? CAD/CAM ? CAM軟件編程的核心是刀具軌跡計算 ， 其實現(xiàn)是以 CAD技術(shù)為前提的 。 利用 CAD技術(shù)生成的零件三維模型包含了數(shù)控編程所需要的完整的零件幾何信息 ， 而 CAM軟件可針對這些幾何信息進行刀具軌跡的自動計算 。 因此 ，絕大多數(shù)的 CAM軟件同時具備 CAD的功能 ， 故稱為CAD/CAM軟件 。 ? CAD/CAM意味著集成 、 一體化 。 ? 由于 CAD/CAM軟件編程具有 自動化程度高 、 速度快 、 精度高 、 直觀性好 、 使用簡便 、 便于檢查和修改 等很多優(yōu)點 ， 已成為目前國內(nèi)外數(shù)控加工中普遍采用的程序編制方法 。 2 CAD/CAM軟件系統(tǒng)的組成及功能 ? CAD/CAM系統(tǒng)的組成 ? 幾何造型（二維、三維） ? 刀具軌跡生成 ? 刀具軌跡編輯 ? 刀具軌跡驗證 ? 后置處理 ? 數(shù)據(jù)交換 ? 系統(tǒng)界面 幾 何 造 型內(nèi) 核幾 何 造 型刀具軌跡生成刀具軌跡編輯刀 具 軌 跡驗 證后置處理通信接口系 統(tǒng) 界 面2 CAD/CAM軟件系統(tǒng)的組成及功能 ? 幾何造型 ? 幾何模型是用幾何概念描述的一個物理或抽象的對象按照某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計算機中的數(shù)字表示 。 ? 常用的幾何模型有線框模型 、 面模型 、 實體模型和特征模型 。 ? 主要功能包括： ? 二維繪圖 ? 三維造型 ? 圖形編輯和瀏覽 ? 陰影和著色 ? 尺寸和公差標(biāo)注 2 CAD/CAM軟件系統(tǒng)的組成及功能 ? 刀具軌跡生成 ? 根據(jù)用戶設(shè)定的加工對象 、 所選用的加工方式 、 刀具及加工參數(shù)等進行刀位計算 ， 生成刀具軌跡 。 ? 由于刀位計算是數(shù)控編程中最重要和最復(fù)雜的工作環(huán)節(jié) ，因此它也是利用 CAD/CAM軟件進行編程的最明顯的優(yōu)勢 。 ? CAD/CAM軟件一般都提供一個刀具庫管理模塊 ， 用戶可根據(jù)需要定義和選擇具有適用的幾何參數(shù)的刀具 。 ? 刀具軌跡編輯 ? 提供多種編輯手段 （ 如增加 、 刪除 、 修改刀具軌跡等 ） ，便于用戶對自動生成的刀具軌跡進行修改 。 2 CAD/CAM軟件系統(tǒng)的組成及功能 ? 刀具軌跡驗證 ? 采用圖形化方式沿著刀具軌跡動畫顯示刀具運動 ， 以檢驗所生成的刀具軌跡是否存在問題 。 刀具軌跡驗證一般包括檢驗刀具軌跡是否正確 、 刀具與約束面是否發(fā)生干涉和碰撞以及刀具是否啃切加工表面等 。 ? 后置處理 ? CAD/CAM軟件計算出的刀具軌跡包含了大量的刀位點數(shù)據(jù) （ APT程序 ） ， 后置處理的作用就是將這些刀位數(shù)據(jù)按數(shù)控機床規(guī)定的指令格式轉(zhuǎn)換為數(shù)控程序 。 CAD/CAM軟件系統(tǒng)的組成及功能 ? 通信接口 ? 通信接口模塊實現(xiàn)信息的交換和傳輸 。 ? 通過圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準 （ 如 IGES、 STEP等 ） 實現(xiàn)不同CAD/CAM系統(tǒng)的信息交換； ? 通過計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將數(shù)控程序等數(shù)據(jù)傳送到數(shù)控機床 。 ? 系統(tǒng)界面 ? 系統(tǒng)界面是用戶操作系統(tǒng)以及用戶與系統(tǒng)交互的接口 ， 它提供所有的輸入方式到各功能模塊之間的接口 ， 控制系統(tǒng)的運行 。 3 應(yīng)用 CAD/CAM軟件編程的過程 一、編程步驟 1. 數(shù)控工藝過程制定 ? 零件數(shù)控工藝性分析 ? 零件圖分析 ? 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 ? 主要分析待加工表面及其約束面 ? 加工方法及工藝過程確定 ? 確定加工方法 ? 確定機床 ? 確定裝夾方式 ? 確定零件的加工過程 3 應(yīng)用 CAD/CAM軟件編程的過程 一、編程步驟 1. 數(shù)控工藝過程制定 ? 加工區(qū)域規(guī)劃 ? 對加工對象進行分析，按其形狀特征、功能特征及精度、粗糙度要求將加工對象分成幾個加工區(qū)域。對加工區(qū)域進行合理規(guī)劃可以達到提高加工效率和加工質(zhì)量的目的。 ? 加工方式確定 ? 刀具類型選擇 ? 切削方式（走刀方式）選擇 ? 刀具選擇 ? 切削用量選擇 ? 確定工件坐標(biāo)系 3 應(yīng)用 CAD/CAM軟件編程的過程 一、編程步驟 2. 幾何模型定義 ? 直接讀入零件幾何模型 ? 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 ? CAM軟件一般都提供了常用 CAD軟件的數(shù)據(jù)接口和標(biāo)準數(shù)據(jù)接口，如 IGES、 STEP等。 ? 直接造型 ? 確定編程原點及編程坐標(biāo)系 ? 讀入零件圖或繪制零件圖 ? 繪制毛坯圖 3 應(yīng)用 CAD/CAM軟件編程的過程 一、編程步驟 3. 加工方式及對象指定 ? 加工方式設(shè)置：選擇機床類型，指定加工類型、刀具軌跡的類型及相關(guān)參數(shù)等。 ? 加工對象設(shè)置：用戶通過交互方式選擇零件的被加工表面及其加工順序。 ? 定義毛坯 4. 參數(shù)設(shè)置 ? 刀具及其切削參數(shù)設(shè)置：安全平面、主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、切削深度、加工余量、刀具軌跡間的殘留高度、行間距、線性逼近誤差、進刀 /退刀方式及位置。 ? 加工程序參數(shù)設(shè)置：刀補方式、刀補方向設(shè)置、對刀位置等。 3 應(yīng)用 CAD/CAM軟件編程的過程 一、編程步驟 5. 刀具軌跡生成 ? 針對每個加工表面自動進行刀位計算，生成刀具軌跡，并將刀具軌跡直接顯示在屏幕上。刀具軌跡計算的結(jié)果存放在刀位數(shù)據(jù)（ CL DATA）文件中。 6. 刀具軌跡驗證與編輯 ? 直接查看：通過對視角的轉(zhuǎn)換、旋轉(zhuǎn)、放大、平移直接查看生成的刀具軌跡。 ? 手工檢查：對刀具軌跡進行逐步觀察。 ? 刀具軌跡動態(tài)仿真：直接在顯示器上觀察加工效果。 ? 若發(fā)現(xiàn)不合適或有問題的刀具軌跡，應(yīng)調(diào)整參數(shù)設(shè)置重新進行計算，再做檢驗，直至生成正確的刀具軌跡；也可以在人機交互方式下對刀具軌跡進行適當(dāng)?shù)男薷摹? 3 應(yīng)用 CAD/CAM軟件編程的過程 一、編程步驟 7. 后置處理 ? 根據(jù)所選用的數(shù)控機床，運行相應(yīng)的后置處理程序，將刀位文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控加工程序。 ? 由于各種機床使用的數(shù)控系統(tǒng)不同，所用的程序指令代碼及格式也有所不同。因此， CAD/CAM軟件通常配備多種數(shù)控系統(tǒng)的后置處理程序 8. 工藝文檔生成 ? 將機床操作人員所需要的工藝信息（如程序名稱、加工順序、刀具參數(shù)等）生成或編寫成規(guī)范的文檔。這一功能雖然簡單，但它對保證編程人員與機床操作人員的配合，避免失誤有重要的作用。 3 應(yīng)用 CAD/CAM軟件編程的過程 一、編程步驟 1. 數(shù)控工藝過程制定 2. 幾何模型定義 3. 加工方式及對象指定 4. 參數(shù)設(shè)置 5. 刀具軌跡生成 6. 刀具軌跡驗證與編輯 7. 后置處理 8. 工藝文檔生成 在編程過程中，編程人員的工作主要集中在零件工藝過程設(shè)計、參數(shù)設(shè)置這兩個階段，其中 工藝過程設(shè)計決定了刀具路徑的質(zhì)量 ， 參數(shù)設(shè)置則構(gòu)成了軟件操作的主體 。 3 應(yīng)用 CAD/CAM軟件編程的過程 二 、 特點 ? 節(jié)省大量的零件幾何造型時間 。 在使用 CAD/CAM軟件系統(tǒng)編寫數(shù)控程序時 ， 可直接使用 CAD產(chǎn)生的零件幾何模型 ， 編程人員無需重復(fù)進行零件幾何造型 ， 因此能夠節(jié)省大量的零件幾何造型時間 ， 并且能夠避免零件重復(fù)造型時的人為錯誤 。 ? 避免編程錯誤 ， 提高編程效率 。 由于刀位數(shù)據(jù)由計算機自動計算出來 ， 不僅速度快 ， 而且準確 。 同時 ， 由于用圖形終端顯示刀具軌跡 ， 方便編程人員及時校驗 ， 大多數(shù)編程錯誤能被檢查出來并得到及時修正 。 ? 簡便直觀 。 在計算機上直接面向零件的幾何圖形進行編程 ，編程結(jié)果也以圖形方式顯示在計算機上 ， 所以簡便 、 直觀 ，便于檢查 。 4 Mastercam軟件的應(yīng)用 流行的 CAD/CAM軟件： ? 法國達索系統(tǒng)公司的 CATIA ? 德國西門子公司的 UGS ? 美國 PTC公司的 Pro/ENGINEER ? 美國 CNC Software公司的 Mastercam ? 以色列 Cimatron公司的 CimatronE ? 英國 DELCAM公司的 PowerMILL ? 北京數(shù)碼大方科技有限公司的 CAXA ME 4 Mastercam軟件的應(yīng)用 一 、 Mastercam軟件簡介 Mastercam是美國 CNC Software公司開發(fā)的基于微機的CAD/CAM一體化軟件系統(tǒng) ， 其最新版本是 Mastercam X3。 由于 Masterca