【文章內(nèi)容簡介】 件的技術(shù)開發(fā)是個關(guān)鍵，這也是CAD/CAM工作者的主要任務(wù)。 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展與計算機技術(shù)的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系。20世紀(jì)40年代中期美國麻省理宮（MIT）研制成功世界上第一臺計算機。由于它的高速運算能力和大容量的信息存儲能力，使得有限元等數(shù)值分析方法等在計算機實現(xiàn)。20世紀(jì)50年代中期計算機已應(yīng)用于工程和產(chǎn)品設(shè)計計算，促進了計算機輔助工程技術(shù)（CAE）的發(fā)展。 1952年美國MIT試制陳公了世界上第一臺數(shù)控銑床，解決了復(fù)雜零件的加工自動化，出示了數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)50年代中期，MIT研制開發(fā)了自動編程語言（APT），提出了被加工零件的描述，道具軌跡的計算、后置處理及數(shù)控指令自動生成等CAN技術(shù)的誕生。 從此后的30多年內(nèi)，CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件技術(shù)相輔相成地發(fā)展，是指經(jīng)歷了如下的幾個發(fā)展階段。 （1）單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段 在這個發(fā)展階段跨越于20世紀(jì)6070年代、計算機圖形軟件得到了商品化，出現(xiàn)了各式各樣的交互式圖形系統(tǒng)，簡化了圖像、圖表的生成和處理；三維線框模型和曲面模型得到應(yīng)用，20世紀(jì)70年代末出現(xiàn)了實體模型；計算機圖形顯示于時空加工零件編程系統(tǒng)；承組技術(shù)開始用于計算機輔助設(shè)計和工藝規(guī)程編制；著名的商品化CAD/CAM軟件如CADAM、CATIA、UNITGAPHICS、IDEAS、MEDUSA、EUCLID、以及如ADAN、ANSYS、NASTRAN等工程分析軟件推向市場。這個階段的主要特征是CAD/CAE/CAM各功能模塊已基本形成。但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一，繼承性差，企業(yè)尚處于單元技術(shù)的應(yīng)用階段。 （2）CAD/CAM的集成階段 20世紀(jì)80年代是CAD/CAM技術(shù)迅速發(fā)展時期。在這個時期內(nèi)，幾何實體造型已經(jīng)成熟，并發(fā)展了特征建模技術(shù)；人工智能和專家系統(tǒng)開始應(yīng)用于計算機輔助設(shè)計和輔助工藝規(guī)程編制等領(lǐng)域；工程數(shù)據(jù)庫得到了發(fā)展；超級微型計算機、工程工作站已其卓越的性能價格比使氣一出現(xiàn)就占領(lǐng)了CAD/CAM硬件市場。分布式的網(wǎng)絡(luò)工作站已成為流行的硬件平臺。這階段主要特征是CAD/CAE/CAM以及計算機輔助計劃管理各個模塊之間信息流實現(xiàn)一體化（CIMS），系統(tǒng)集成性好，企業(yè)應(yīng)用已從二維計算機繪圖向著三維CAD建模、CAD/CAE/CAM集成化應(yīng)用方向發(fā)展。 （3）面向產(chǎn)品并行設(shè)計制造環(huán)境的CAD/CAM階段 到了20世紀(jì)90年代，隨著全球化商品市場的形成。市場競爭更趨激烈。為使企業(yè)提高市場的響應(yīng)和應(yīng)變能力，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，CAM/CAM技術(shù)正從傳統(tǒng)的面向零件的CAM/CAM集成階段向面向產(chǎn)品并行設(shè)計、制造限額同工作環(huán)境發(fā)展方向。并行工程是并行的、集成的產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程，它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計階段就考慮產(chǎn)品整個生命周期的所有因素，包括制造、裝配、檢測和銷售等，要求產(chǎn)品設(shè)計一次成功。在本階段，面向產(chǎn)品全生命周期的建模技術(shù)，基本工程數(shù)據(jù)庫的企業(yè)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM),由工程工作站和高檔微機組成的客戶機/服務(wù)器（C/S)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，技術(shù)群體小組的協(xié)同工作模式，使整個20世紀(jì)90年代 CAD/CAM技術(shù)研究的熱點問題。 CAD/CAM在我國的應(yīng)用 我國的CAD/CAM技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用起步于20世紀(jì)70年代，由于當(dāng)時的計算機硬、軟件條件限制，較多的故事采用計算機進行一些產(chǎn)品設(shè)計中分析計算。20世紀(jì)80年代，國家在機械CAD/CAM技術(shù)開發(fā)應(yīng)用方面進行了重點投資，支持對國民經(jīng)濟有影響的重點機械產(chǎn)品CAD進行開發(fā)和研制，并取得了一系列在國內(nèi)來說具有開創(chuàng)性的成果，包括5個是用于工作站環(huán)境的微機環(huán)境的CAD支持系統(tǒng)，8個機械產(chǎn)品共性數(shù)據(jù)庫，24個重點機械產(chǎn)品專用CAD系統(tǒng)，這些成果在我國CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，培養(yǎng)造就了一支CAD/CAM的科技隊伍。20世紀(jì)80年代，我國CAD技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用進入了較為系統(tǒng)的推廣階段。各類CAD系統(tǒng)的研制開發(fā)出現(xiàn)了商品化、產(chǎn)業(yè)化的勢頭。1991年國家科委組織起草了《關(guān)于大力協(xié)同開發(fā)我國輔助設(shè)計應(yīng)用工程的報告》，國務(wù)院對這項報告非常重視，并批準(zhǔn)成立了“計算機輔助設(shè)計應(yīng)用工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組”。國家的這項CAD承包工程包括軟、硬件技術(shù)的開發(fā)與產(chǎn)品化，包括市場開拓、人才培養(yǎng)、推廣普及等各方面工作。機械行業(yè)自1995年以來相繼發(fā)展了“CAD應(yīng)用1215工程”和“CAD應(yīng)用1550工程”。前者是樹立12家“甩圖板”的CAD應(yīng)用典型企業(yè)；后者是培養(yǎng)50100家CAD/CAM應(yīng)用的示范企業(yè)，扶持100家，繼而帶動5000家企業(yè)的計劃。同期。開發(fā)了一批如清華大學(xué)的高華CAD、華中科技大學(xué)的開發(fā)CAD等具有自主版權(quán)的CAD軟件系統(tǒng)。然而，我國CAD/CAM技術(shù)的研究和應(yīng)用于工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有較大的差距，主要表現(xiàn)在；1）CAD/CAM的應(yīng)用集成化程序較低，很多企業(yè)的應(yīng)用仍停在繪圖編程等單項技術(shù)的應(yīng)用上；2）CAD/CAM系統(tǒng)的軟、印鑒均依靠進口，自主版權(quán)的軟件較少；3）缺少人才和技術(shù)力量，致使有些企業(yè)盡管引進了CAM/CAM軟件系統(tǒng)，但其功能沒能充分發(fā)揮。 斜齒圓柱齒輪是將直齒圓柱齒輪的輪齒傾斜一個螺旋角度得到的，下面結(jié)合實例介紹其建模步驟。本節(jié)以斜齒輪為例，介紹利用特征建模建立齒輪模型的基本方法。盡管齒輪的漸開線齒面造型是建模中最重要的問題，有相當(dāng)多的人在研究如何在軟件中創(chuàng)建漸開線齒輪。但對于齒輪這類標(biāo)準(zhǔn)件，在三維建模過程中，不一定需要完全按照實際的零件繪制所有構(gòu)造細(xì)節(jié)，只需標(biāo)明全部的制造信息即可，在實際的工程應(yīng)用中，是選用齒輪，而不是設(shè)計齒輪。而且在軟件的支持下，通常不太可能找到經(jīng)典齒輪設(shè)計理論和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的漏洞，因此可以在中使用樣條曲線、三點圓弧等方法模擬漸開線齒輪的外廓，并通過圓周陣列方法陣列齒輪，從而實現(xiàn)多齒輪的效果，鍵槽和通孔則通過切除拉伸特征來實現(xiàn)。 本節(jié)中將建立一個斜齒圓柱齒輪模型，如圖21所示，模數(shù)m=2mm，齒數(shù)z=28，壓力角為20度，齒頂高系數(shù)、頂系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。圖2—1（1）主要建模步驟如下:步驟1 創(chuàng)建斜齒輪齒槽步驟2 通過圓周列陣形成特征步驟3 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)切除特征步驟4 創(chuàng)建鍵槽步驟5 創(chuàng)建孔陣列（2）制作過程下面介紹這個范例的具體制作過程。①步驟1創(chuàng)建斜齒輪齒槽啟動solidwokers2007。單擊（新建）按鈕，彈出【新建solidwokers文件】對話框，如圖2—2所示，在模版中選擇【零件】選項，單擊【確定】按鈕。選擇文件【另存為】命令對話框，在【文件名】下拉列表框中輸入“圓柱斜齒輪”，單擊【保存】按鈕，如圖2—3 所示圖2—2圖2—3創(chuàng)建拉伸特征。單擊特征管理器設(shè)計樹中的【前視基準(zhǔn)面】，使其成為草圖繪制平面。按下鍵盤上空格鍵，彈出【方向】對話框，選擇【正視于】選項，視圖平面將自動垂直于計算機屏幕。單擊（草圖繪制）按鈕，進入草圖繪制模式。單擊草圖工具欄中的（圓）按鈕，繪制一個圓，單擊（智能尺寸）按鈕標(biāo)注出如圖2—4所示的尺寸。單擊特征工具欄中的（拉伸凸臺）按鈕，在【拉伸】屬性管理器中的【方向1】選項組中的（終止條件）下拉列表中選擇給定深度，在（深度）微調(diào)框中輸入26，如圖2—5所示單擊【確定】按鈕，生成的拉伸特征如圖2—5所示。圖2—1圖2—5繪制草圖2。單擊特征管理器設(shè)計樹中的【前視基準(zhǔn)面】，使其成為草圖繪制平面。按下鍵盤上的空格鍵，彈出【方向】菜單，選擇【正視于】選項，視圖平面間自動垂直于計算機屏幕。單擊（草圖繪制）按鈕，進入草圖繪制模式。單擊草圖繪制工具欄中的（直線）按鈕、繪制圓角按鈕、繪制齒輪基準(zhǔn)齒形，查表（GB1356—78）如圖2—6 所示。鏡像草圖。單擊草圖工具欄中的（鏡向）按鈕，將草圖沿中心線進行鏡向，如圖26所示。圖2—6單擊模型的上表面使其成為繪圖面，利用繪圖按鈕繪制一個直徑為57mm的圓。選擇【插入】【曲線】【螺旋線】命令，打開【螺旋線/渦狀線】屬性管理器，【定義方式】下拉列表框中選擇【高度和圈數(shù)】，在【參數(shù)】選項組中的【高度】微調(diào)框中輸入1000mm，在【圈數(shù)微】調(diào)框中輸入2，在【起始角度】微調(diào)框中輸入90deg如圖2—7所示。圖2—7創(chuàng)建輪齒切除特征。選擇【插入】【切除】【掃描】命令，在【切除掃描1】屬性管理器中，選擇第（9）步建立草圖為輪廓，第(10) 步建立的螺旋線為路線，如圖2—8所示。單擊【確定】按鈕，生成切除掃描特征。 圖2—8②步驟2 通孔圓周列陣形成齒形創(chuàng)建斜齒形圓周列陣特征。選擇【視圖】【臨時軸】命令，如圖2—9所示，在圖形區(qū)域中顯示【臨時軸】。圖2—9單擊特征工具欄中的（圓周列陣）按鈕，或者選擇【插入】【零部件列陣】【圓周列陣】命令，打開【陣列（圓周）】屬性管理器。單擊【要陣列的特征】選項組，然后再特征管理器設(shè)計樹中選擇【切除掃描1】實體，選擇【基準(zhǔn)軸】作為陣列軸，在實例數(shù)微調(diào)框中輸入55，選中【等間距】復(fù)選框，其他設(shè)置如圖2—10所示。單擊【確定】按鈕完成圓周列陣齒形特征。圖2—10③步驟3創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)切除特征繪制草圖3。在特征管理器設(shè)計樹中單擊選擇【上視基準(zhǔn)面】，使其成為草圖繪制平面。按下鍵盤上的空格鍵，彈出【方向】菜單，選擇【正視于】選項，視圖平面將自動垂直于計算機屏幕。單擊草圖繪制按鈕，進入草圖繪制模式。單擊中心線按鈕繪制垂直和水平對稱構(gòu)造線，然后單擊草圖工具欄的直線按鈕、鏡像按鈕繪制草圖，并單擊智能尺寸按鈕標(biāo)注處如圖211所示的尺寸。單擊退出草圖按鈕圖2—11創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)切除特征。單擊草圖，并單擊特征工具欄中的旋轉(zhuǎn)切除按鈕，打開【切除旋轉(zhuǎn)1】屬性管理器，在旋轉(zhuǎn)軸框中選擇豎直構(gòu)造線為旋轉(zhuǎn)軸，在旋轉(zhuǎn)類型下拉列表框中選擇【單向】，在角度微調(diào)框中輸入360，如圖所示。單擊【確定】按鈕完成旋轉(zhuǎn)切除特征。生成倒角特征 單擊特征工具欄中的倒角按鈕，打開【倒角】屬性管理器，選擇需要倒角的邊線，在距離微調(diào)框中輸入1mm，在角度微調(diào)框中輸入45deg，如圖所示。單擊【確定】按鈕，生成倒角特征，如圖212所示。圖2—12步驟4創(chuàng)建鍵槽、孔特征創(chuàng)建孔特征 繪制鍵槽輪廓草圖。在特征管理器設(shè)計樹中選擇【前視基準(zhǔn)面】，使其成為草圖繪制平面。按下鍵盤上的空格鍵，彈出【方向】菜單，選擇【正視于】選項，視圖平面將自動垂直于計算機屏幕。單擊草圖繪制按鈕，進入草圖的繪制模式，如圖所示單擊草圖繪制按鈕，進入草圖的繪制模式，單擊草圖工具欄中的中心線按鈕、園按鈕景象按鈕和剪裁按鈕繪制草圖，并單擊智能尺寸按鈕標(biāo)注尺寸。單擊退出草圖按鈕。穿件拉伸切除特征。在特征管理器中選擇草圖4，單擊特征工具欄中的拉伸切除按鈕，在【方向1】中的終止條件下拉列表