【文章內(nèi)容簡介】 CAD/CAM 技 術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普及模具 CAD/CAM 技術(shù)創(chuàng)造了良好的條件。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡化。 模具 CAD/CAM 的發(fā)展趨勢 (1)集成化 集成化是 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展的一個最為顯著的趨勢。它是指把 CAD、 CAE、 CAPP、 CAM以至 PPC（生產(chǎn)計(jì)劃與控制）等各種功能不同的軟件有機(jī)地結(jié)合起來，用統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，保證系統(tǒng)內(nèi)部信息流的暢通并協(xié)調(diào)各個系統(tǒng)有效地運(yùn)行。國 內(nèi)外大量的經(jīng)驗(yàn)表明， CAD 系統(tǒng)的效益往往不是從其本身，而是通過 CAM 和 PPC 系統(tǒng)體現(xiàn)出來；反過來， CAM 系統(tǒng)假如沒有 CAD 系統(tǒng)的支持，花巨資引進(jìn)的設(shè)備往往很難得到有效地利用； PPC 系統(tǒng)假如沒有 CAD 和 CAM 的支持，既得不到完整、及時和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為計(jì)劃的依據(jù)，訂出的計(jì)劃也較難貫徹執(zhí)行，所謂的生產(chǎn)計(jì)劃和控制將得不到實(shí)際效益。因此，人們著手將 CAD、 CAE、 CAPP、 CAM 和 PPC 等系統(tǒng)有機(jī)地、統(tǒng)一地集成在一起，從而消除 自動化孤島 ，取得最佳的效益。 CIM 是 CAD/CAM 集成技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。 CIM 的最終 目標(biāo)是以企業(yè)為對象，借助于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)，使生產(chǎn)中各部分從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備到生產(chǎn)實(shí)施及銷售過程中，有關(guān)人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其形成的信息流、物流和價值流有機(jī)集 9 成并優(yōu)化運(yùn)行，從而達(dá)到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務(wù)好、環(huán)境清潔，使企業(yè)贏得市場競爭的目的。 CIMS 是一種基于 CIM 哲理構(gòu)成的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成化的制造系統(tǒng)。它適應(yīng)多種、小批量市場需求，可有效地縮短生產(chǎn)周期，強(qiáng)化人、生產(chǎn)和經(jīng)營管理的聯(lián)系，壓縮流動資金，提高企業(yè)的整體效益。 (2)網(wǎng)絡(luò)化 21 世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)將全球化，制造業(yè)也將全球化 ，從獲取需求信息，到產(chǎn)品分析設(shè)計(jì)、選購原輔材料和零部件、進(jìn)行加工制造，直至營銷，整個生產(chǎn)過程也將全球化。 CAD/CAM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化能使設(shè)計(jì)人員對產(chǎn)品方案在費(fèi)用、流動時間和功能上并行處理的并行化產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)；能提供產(chǎn)品、進(jìn)程和整個企業(yè)性能仿真、建模和分析技術(shù)的擬實(shí)制造系統(tǒng)；能開發(fā)自動化系統(tǒng)，產(chǎn)生和優(yōu)化工作計(jì)劃和車間級控制，支持靈敏制造的制造計(jì)劃和控制應(yīng)用系統(tǒng)；對生產(chǎn)過程中物流，能進(jìn)行治理的物料治理應(yīng)用系統(tǒng)等。 (3)智能化 人工智能在 CAD 中的應(yīng)用主要集中在知識工程的引入，發(fā)展專家 CAD 系統(tǒng)。專家系統(tǒng)具有 邏輯推理和決策判定能力。它將許多實(shí)例和有關(guān)專業(yè)范圍內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)、準(zhǔn)則結(jié)合在一起 , 給設(shè)計(jì)者更全面，更可靠的指導(dǎo)。應(yīng)用這些實(shí)例和啟發(fā)準(zhǔn)則，根據(jù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)不斷縮小探索的范圍，使問題得到解決。 (4)并行工程 并行工程（ Concurrent Ensineering）是隨著 CAD/CAM、 CIMS 技術(shù)發(fā)展提出的一種新哲理、新的系統(tǒng)工程方法。這種方法和思路，就是并行的、集成的設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其開發(fā)的過程。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)的階段就考慮產(chǎn)品整個生命周期的所有要求，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度、用戶要求等，以便最大限度地提高產(chǎn)品開發(fā) 效率及一次成功率。并行工程的關(guān)鍵是用并行設(shè)計(jì)方法代替串行設(shè)計(jì)方法。隨著市場競爭的日益激烈，并行工程必將引起越來越多的重視。但其實(shí)施也決非一朝一夕的事情，目前應(yīng)為并行工程的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造條件和環(huán)境。其中，與 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)的有如下幾項(xiàng)要求： 1）研究特征建模技術(shù)，發(fā)展新的設(shè)計(jì)理論的方法； 2）開展制造仿真軟件及虛擬制造技術(shù)的研究，提供支持并行工程運(yùn)行的工具和條件； 3）探索新的工藝過程設(shè)計(jì)方法，適應(yīng)可制造性設(shè)計(jì)（ DFM）的要求； 4）借助網(wǎng)絡(luò)及統(tǒng)一 DBMS 技術(shù)，建立并行工程中數(shù)據(jù)共享的環(huán)境； 5）提供多學(xué)科開發(fā) 小組的協(xié)同工作環(huán)境，充分發(fā)揮人在并行工程中作用。以上要求將極大地促進(jìn) CAD/CAPP/CAM 技術(shù)的變革和發(fā)展。 UG 軟件介紹 10 UG 是 Unigraphics 的縮寫，這是一個交互式 CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 與計(jì)算機(jī)輔助制造 )系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著 PC 硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在 PC 上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個主流應(yīng)用。 UG 的開發(fā)始于 1990 年 7 月，它是基于 C 語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)的。 UG NX 是一個在 二和三維空間無結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò) 上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設(shè)計(jì)思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同的應(yīng)用再利用。 一個給定過程的有效模擬需要來自于應(yīng)用領(lǐng)域 (自然科學(xué)或工程 )、數(shù)學(xué) (分析和數(shù)值數(shù)學(xué) )及計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識。然而，所有這些技術(shù)在復(fù)雜應(yīng)用中的使用并不是太容易。這是因?yàn)榻M合所有這些方法需要巨大的復(fù)雜性及交叉學(xué)科的知識。最終軟件的實(shí)現(xiàn)變得越來越復(fù)雜，以致于超出了一個人能夠管理的范圍。一些非常成功的解偏微分方程的技術(shù)，特別是 自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò) 加密（ adaptivemeshrefinement）和多重網(wǎng)格方法在過去的十年中已被數(shù)學(xué)家研究，同時隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大進(jìn)展，特別是大型并行計(jì)算機(jī)的開發(fā)帶來了許多新的可能。 UG 的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計(jì)算，為復(fù)雜應(yīng)用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)。 來自 SiemensPLM 的 UG NX 使企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。 NX 包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的集成應(yīng)用套件，用于 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 、工程和制造全范圍的開發(fā)過程。如今制造 業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評審更多的可選設(shè)計(jì)方案，而且在開發(fā)過程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)中所獲得的知識更早地做出關(guān)鍵性的決策。 NX 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動產(chǎn)品革新。 NX 獨(dú)特之處是其知識管理基礎(chǔ)，它使得工程專業(yè)人員能夠推動革新以創(chuàng)造出更大的利潤。 NX 可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識，根據(jù)已知準(zhǔn)則來確認(rèn)每一設(shè)計(jì)決策。 NX 建立在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ) 之上，這些解決方案可以全面地改善設(shè)計(jì)過程的效率，削減成本，并縮短進(jìn)入市場的時間。通過再一次將注意力集中于跨越整個 產(chǎn)品生命周期 的技術(shù)創(chuàng)新， NX 的成功已經(jīng)得到了充分的證實(shí)。這些目標(biāo)使得 NX 通過無可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)用和過程自動化工具，把產(chǎn)品制造早期的從概念到生產(chǎn)的過程都集成到一個實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中。 11 下模樣的建模 （ 1） 打開 UG 單擊新建文件按鈕，或選擇【文件 】 【新建 】 命令新建一個零件文件； （ 2） 選擇【拉伸】命令，畫出如圖 所示 圖 形 并輸入拉伸值 49mm； 圖 （ 3）選擇【拉伸】命令，畫出如圖 所示圖 形 并輸入 圖上所示 拉伸值 ； 圖 12 （ 4） 選擇【拉伸】命令，畫出如圖 所示圖 形 并輸入圖上所示拉伸值 ； 圖 （ 5）選擇【拉伸】命令，畫出如圖 所示圖形并輸入圖上所示拉伸值 ； 圖 13 （ 6）選擇【 修剪體 】命令， 選擇 如圖 所示 面 并 修剪 ； 圖 （ 7）選擇【拔?！棵睿鐖D 所示進(jìn)行拔模，拔模斜度 5176。 ； 圖 14 （ 8）選擇【拔?！棵?，如圖 所示進(jìn)行拔模，拔模斜度 3176。 ； 圖 （ 9） 選擇【加厚】命令，對 下底面加厚，厚度為 15mm，如圖 所示 ； 圖 15 （ 10）對相連的銳邊倒園 ； 最后的下模樣零件圖如圖 所示。 圖 16 第 4 章 數(shù)控加工 數(shù)控 系統(tǒng) 近幾年來，機(jī)械加工業(yè)大量采用數(shù)控機(jī)床取代傳統(tǒng)的普通機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工，普通機(jī)械逐漸被數(shù)控機(jī)械所代替。數(shù)控機(jī)床綜合了微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制、電機(jī)與拖動，電子和電力、精密測量、氣液壓及現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是數(shù)控機(jī)床的心臟。具有高精度，高效率，柔性自動化等特點(diǎn)決定 了今后發(fā)展數(shù)控機(jī)床是我國機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造的必由之路，是工廠自動化的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床在各個機(jī)械制造企業(yè)已成為大、中型企業(yè)的主要技術(shù)裝備。 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制 (c)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的硬件數(shù)控 (nc)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它主要由硬件和軟件兩大部分組成。通過系統(tǒng)控制軟件與硬件的配合，完成對進(jìn)給坐標(biāo)控制、主軸控制、刀具控制、輔助功能控制等。 c 系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)零件程序編輯、坐標(biāo)系偏移、刀具補(bǔ)償、插補(bǔ)運(yùn)算、公英制變換、圖形顯示和固定循環(huán) 等。使數(shù)控機(jī)床按照操作設(shè)計(jì)要求，加工出需要的零件。 數(shù)控系統(tǒng)的組成 數(shù)控系統(tǒng) 是由系統(tǒng)程序、輸入輸出設(shè)備、通信設(shè)備、數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動裝置和測量裝置等組成。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，數(shù)控裝置有兩種類型：一是完全由硬件邏輯電路的專用硬件組成的數(shù)控裝置即 nc 裝置；二是由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置即 c 裝置。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用于數(shù)控裝置后，現(xiàn)在 nc 裝置已逐步被 c 裝置所取代。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件除了一般計(jì)算機(jī)具有的 cpu、 eprom、 ram 接口外，還具有數(shù)控位置控制器、手動數(shù)據(jù)輸入 (mda)接口、視頻顯 示 (crt 或