【正文】 CAM的過(guò)程一般如下： （ 1）調(diào)用模具的 CAD數(shù)學(xué)模型（曲面模型或?qū)嶓w模型）。在傳統(tǒng)的模具制造工藝中，每套模具的型面是通過(guò)各自的實(shí)物模型仿銑加工的）由于實(shí)物模型的誤差較大造成同一零件的幾套模具之間的型面不一致，使模具型面之間的研配工作量很大，延長(zhǎng)了模具制造周期，也增加了模具的制造成本。 圖 123 保健機(jī)下座三維實(shí)體造型 實(shí)例 2 微型汽車車身模具 CAM過(guò)程 模具 CAM的過(guò)程是數(shù)控（ NC）加工程序的編制和執(zhí)行的兩個(gè)過(guò)程。 至此，得到了該保健儀下座的大部分結(jié)構(gòu)，其余一些相關(guān)結(jié)構(gòu)如：加強(qiáng)筋、定位支柱、安裝支板等用上述方法亦可作出，圖 123 即為整個(gè)下座的三維實(shí)體圖形。此后用四塊板減去四個(gè)圓柱即得到卡住線圈的定位凹槽； ③用步驟 1同樣的方法生成用于上下外殼鎖緊的連接定 位柱； ④選擇 POCKET功能在下座底部生成一個(gè)通氣槽，然后根據(jù)散熱量需求，生成其他的通氣槽，并使之排成一個(gè)陣列。 （４）、生成下座分型面四周定位卡： ①用 LINE繪出直線與上輪廓線相交以求交點(diǎn)的方法確定出按一定間距 分布的各定位卡的位置； ②然后定其中一交點(diǎn)為原點(diǎn)，以輪廓線在該點(diǎn)的法線為 X軸； ③以原點(diǎn)為對(duì)稱點(diǎn)繪出一個(gè)長(zhǎng)方塊作為定位卡貼在殼體內(nèi)壁上，并把該方塊的上面兩邊倒圓；再以殼的內(nèi)表面為刀修剪掉多余的部分； ④重復(fù)步驟２和步驟３生成所有的定位卡。 圖 12保健機(jī)下座分型面輪廓曲線 （２）、生成產(chǎn)品下座造型實(shí)體： ①首先設(shè)好工作層，使生成的實(shí)體與構(gòu)成實(shí)體的輪廓線在不同的層上，這樣有助于在設(shè)計(jì)操作中出錯(cuò)； ②然后生成產(chǎn)品下座的大致外形（如圖 122所示）。 （１）、生成產(chǎn)品下座分型面輪廓曲線： ①首先利用 UG軟件中的 TOOLBOXCURVE選項(xiàng)，選擇 ARC構(gòu)造出如圖 121所示曲線。 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)實(shí)例 下面是汕頭大學(xué) CAD/CAM 中心在為廣東省汕頭市紫薇星電子實(shí)業(yè)公司開發(fā)新型保健機(jī)的實(shí)例。根據(jù) UG 提供的定位裝配技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上模擬產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)制造過(guò)程。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，認(rèn)為 UG 軟件在開發(fā)新產(chǎn)品方面特別適用，這是因?yàn)?UG本身集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助分析、計(jì)算機(jī)輔助制造和計(jì)算機(jī)集成制造（ CAD/CAE/CAM/CIM）技術(shù)為一體，通過(guò)其復(fù)合造型和特征造型以及參數(shù)造型方式，能夠簡(jiǎn)捷明了、準(zhǔn)確有效地生成各種復(fù)雜的幾何形體并完成各種相關(guān)的工程設(shè)計(jì)和制造工作。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用的設(shè)計(jì)思路 產(chǎn)品的復(fù)雜性是由構(gòu)成產(chǎn)品的每一個(gè)零件的幾何特征以及部件所完成的功能共同決定的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)工程實(shí)際需要隨時(shí)修改三維實(shí)體的任一尺寸或任一參數(shù)，而任一尺寸或參數(shù)的變化都會(huì)導(dǎo)致三維實(shí)體和所有有關(guān)二維視圖的自動(dòng)變化，這樣就給視圖的修改和產(chǎn)品的完善帶來(lái)便利。它建立起一個(gè)相互關(guān)聯(lián)并客觀反映現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的有機(jī)聯(lián)系數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)三維造型設(shè)計(jì)還具有消隱功能，它可生成消隱后的各種視圖或用虛線表示隱藏線的各種視圖，這樣便消除了投影錯(cuò)誤，使設(shè)計(jì)人員可將大量時(shí)間和精力從仔細(xì)核對(duì)視圖投影關(guān)系中解放出來(lái)，從事更有價(jià)值的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作； （３ ）、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)該是三位一體的。三維系統(tǒng)的仗用確保了設(shè)計(jì)概念的完整性，創(chuàng)造出更高質(zhì)量的產(chǎn)品，并消除升發(fā)后期出現(xiàn)的問題。此外，由于零件都用實(shí)體表達(dá)，于是設(shè)計(jì)人員就可十分便捷地計(jì)算零件的許多物理參數(shù)，例如重量、重心、慣性矩、動(dòng)平衡等等； （２）、采用新型 CAD/CAM 軟件實(shí)施三維造型設(shè)計(jì)，在三維實(shí)體生成后，可通過(guò)三維實(shí)體自動(dòng)生成二維平面視圖，實(shí)體造型在 VPD中發(fā)揮著重要的作用 。在虛擬出的立體圖形 面前，設(shè)計(jì)人員寶貴的空間想象力可以轉(zhuǎn)化為豐富的產(chǎn)品創(chuàng)造力，節(jié)省下來(lái)的時(shí)間和精力又可以再次投入設(shè)計(jì)工作中去。因?yàn)檠b配圖和零件圖從三維實(shí)體造型開始，可視化程度高，能虛擬現(xiàn)實(shí)。實(shí)踐表明：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，也是 CAD/CAM技術(shù)的關(guān)鍵。 如廣東省汕頭大學(xué) CAD/CAM 中心自１ 993 年成立以來(lái)，一直以機(jī)械設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的CAD/CAM為依托方向，堅(jiān)持探索產(chǎn)品設(shè)計(jì)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維造型技術(shù)和參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)，并將其融入新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中去。 另外，在電于、家用產(chǎn)品、轎車、衣機(jī)、航海和航空航天等許多方面都有 VPD技術(shù)成功應(yīng)用的范例。 IMAN準(zhǔn)確無(wú)誤地記錄每張圖紙的更新狀況及零部件問的裝配關(guān)系，保證每張圖紙?jiān)谌我粫r(shí)刻只能由一人有修改權(quán)限及提供多人同時(shí)斤個(gè)圖紙的只讀權(quán)限等。設(shè)計(jì)同樣采用了 EDSUG軟件，設(shè)計(jì)人員用該軟件系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)體造型，檢查裝配體的配臺(tái)干涉情況，分析模擬運(yùn)動(dòng)部件的工作情況等等。由于產(chǎn)品開發(fā)完全數(shù)字化，省卻了傳統(tǒng)方式需要制造物理模型的時(shí)間和物質(zhì)的耗費(fèi)，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)了反復(fù)設(shè)計(jì)、分析、干涉檢查、模具設(shè)計(jì)等過(guò)程，使設(shè)計(jì)繪圖工作比以往減少了 50％，奇跡般地在三年內(nèi)從無(wú)到有設(shè)計(jì)制造出先進(jìn)的電力機(jī)車。設(shè)計(jì)人員為用戶提供三 維數(shù)字化機(jī)車模型，根據(jù)用戶具體需要進(jìn)行修改，并將修改傳達(dá)給工程設(shè)計(jì)部隊(duì)進(jìn)而傳遞到生產(chǎn)車間。美國(guó)通用汽車公司（ General Motors）的電力機(jī)車分部（ ElectroMotive Division）與 EDSUG合作，采用虛擬產(chǎn)品開發(fā)策略開發(fā)新型電力機(jī)車。應(yīng)用較少，在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家雖然也未能完全取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，但成功的應(yīng)用實(shí)例已有很多。 VPD技術(shù)將產(chǎn)品開發(fā)全過(guò)程數(shù)字化，用計(jì)算機(jī)模擬整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、加工等過(guò)程 ，因此可以減少因制作物理原型所耗費(fèi)的人力、物力和時(shí)間，同時(shí)提高質(zhì)量，降低成本，保證產(chǎn)品開發(fā)一次成功，增強(qiáng)企業(yè)快速適應(yīng)市場(chǎng)變化的能力。CAD/CAM 技術(shù)在各工業(yè)部門中的應(yīng)用實(shí)例 在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中，由于采用物理原型進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的測(cè)試驗(yàn)證，需進(jìn)行加工、裝配、測(cè)試和再設(shè)計(jì)，導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)，成本高。進(jìn)入 90 年代后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在工程中應(yīng)用的逐步深入，一種新興的產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)，即虛擬產(chǎn)品開發(fā)（ Virtual product Development， VPD）技術(shù)逐漸產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)，在設(shè)計(jì)制造中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。 VPD技術(shù)在國(guó)內(nèi)剛剛起步。下面舉兩個(gè)例子作一介紹。產(chǎn)品設(shè)計(jì)全部使用三維實(shí)體模型，摒棄了效率低下的二維圖紙。工廠的開發(fā)部門分散在美國(guó)和加拿大的三十城市，三地的工程師通過(guò)高速通訊線路進(jìn)行實(shí)時(shí)、并行的設(shè)計(jì)。 加拿大同際大客車工業(yè)公司（ Motor Coach Industries lnternationa1） 在設(shè)計(jì)新型豪華長(zhǎng)途客車“復(fù)興”號(hào)時(shí)，首次采用 VPD技術(shù)，為了生產(chǎn)出零件更少、更易于裝配而且擁有更優(yōu)良性能的客車，工廠決定進(jìn)行全新設(shè)計(jì)。所有圖紙由 UG的 PDM軟件 IMAN進(jìn)行管理，結(jié)合 UG的主模型技術(shù)。由于采用 VPD技術(shù)，使“復(fù)興”客車零件比以往減少 60％，供應(yīng)商從原來(lái)的 53個(gè)減少到 48個(gè)，裝配臺(tái)減少 69％，裝配時(shí)間減少 45％，整車從概念設(shè)計(jì)到生產(chǎn)樣車只用了 39個(gè)月。 實(shí)例 1 在保健產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。特別是該中心利用了美國(guó) EDS 公司開發(fā)的機(jī)械 設(shè)計(jì)集成化軟件 Unigraphics（ UG）做了大量的輔助設(shè)計(jì)和輔助制造工作，取得了一定經(jīng)驗(yàn)。其根據(jù)在于： （１）、在機(jī)械設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)二維平面向三維立體的轉(zhuǎn)化是設(shè)計(jì)方法質(zhì)的飛躍。由于裝配圖和零件圖都是立體圖形，著色后能逼真模擬真實(shí)產(chǎn)品及其零件，因而準(zhǔn)確清晰地反映出設(shè)計(jì)人員的構(gòu)思和意圖，給產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)方便。因此，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品，容易比較設(shè)計(jì)效果，容易檢查設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，這樣就給提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。三維實(shí)體使整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠在計(jì)算機(jī)中查看評(píng)操縱復(fù)雜零部件，能更精確地交流設(shè)計(jì)意圖，大大減少由于使用傳統(tǒng)二維圖在理解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面造成的時(shí)間和人力的浪費(fèi)。如工程中常用的三視圖、軸側(cè)圖、剖視圖、局部放大圖等等。三維造型 CAD軟件業(yè)已參數(shù)化。它在一組或多組三維實(shí)體間以及三維實(shí)體和二維視圖間是關(guān)聯(lián)的。 （４）、三位一體的 CAD/CAM軟件還具有強(qiáng)大的裝配功能，它能自動(dòng)進(jìn)行各組成部分干涉檢查，還能由三維裝配圖自動(dòng)生 成二維裝配圖及其零、部件明細(xì)表，也能自動(dòng)生成各零件在裝配體中的分解爆炸圖，從而清晰地表示出裝配圖中各零、部件間的相互關(guān)系，設(shè)計(jì)效果得到保證； （５）、按虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品或零件，可作為應(yīng)力、應(yīng)變等進(jìn)一步分析的幾何模型，也可直接為下一步的 CAM作好準(zhǔn)備。一般說(shuō)來(lái)，開發(fā)和設(shè)計(jì)任一新產(chǎn)品涉及的范圍都很廣，需要考慮的因素都很多，即便采用 CAD技術(shù)也不例外，這就需要認(rèn)真挑選所用輔助設(shè)計(jì)軟件。因此在開發(fā)新型紫薇星通血暢氣保健機(jī)過(guò)程中，選用 UG作為開發(fā)平臺(tái)，并確定設(shè)計(jì)思路如下： （１）、基于 UG強(qiáng)大的三維立體造型功能，進(jìn)行新產(chǎn)品外部造型設(shè) 計(jì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即將設(shè)計(jì)者構(gòu)思的初步輪廓用 UG造型模塊，生成一個(gè)三維實(shí)體模型，也即提供一個(gè)可視化界面，再在該界面上進(jìn)行逐步工程設(shè)計(jì)造型； （２）、按照 UG 實(shí)體特點(diǎn)，將幾何圖形當(dāng)作設(shè)計(jì)實(shí)體處理。從部件創(chuàng)建、分段裝配到產(chǎn)品整合，進(jìn)行在線和實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)或計(jì)算，檢驗(yàn)并核對(duì)各幾何尺寸和功能結(jié)構(gòu)間的要求和適配； （３）、充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)工作站高速計(jì)算和圖象顯示功能，模擬新產(chǎn)品在工作情況下的動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、熱力學(xué)、電子學(xué)性能，并模擬在極端條件下 新產(chǎn)品的使用狀況以及其強(qiáng)度、壽命、穩(wěn)定性和可靠性等等； （４）、利用 UG提供的三維注塑模成型功能，用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)品成型過(guò)程，檢驗(yàn)零、部件間有無(wú)干涉，并考察制造工藝是否合理； （５）、結(jié)合市場(chǎng)和用戶需求，仔細(xì)分析計(jì)算機(jī)上虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品從外觀造型到色彩配置、從功能組合到內(nèi)部結(jié)構(gòu)、從加工工藝到使用條件，逐項(xiàng)討論并用計(jì)算機(jī)分析優(yōu)缺點(diǎn)，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。該中心利用 UG軟件完 成三維造型和輔助加工任務(wù)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量和制造周期都較傳統(tǒng)方式有較大改善，現(xiàn)以該產(chǎn)品的下座設(shè)計(jì)為例，說(shuō)明基于 UG的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)。構(gòu)圖時(shí)應(yīng)注意取好基準(zhǔn)面，確定三維造型的基準(zhǔn)； ②然后用 OFFSET選項(xiàng)生成其輪廓形狀，得到該產(chǎn)品下座的下輪廓線，得到其立體圖形。 （３）、生成產(chǎn)品下座空心殼體： 先將該三維實(shí)體的下部進(jìn)行圓角處理，使其去掉下面的尖角，以符合美學(xué)功能和使用功能；然后選擇 HOLLOW把實(shí)體變?yōu)楹?3mm的殼體；最后生成 殼體上沿四周的配合臺(tái)階， 圖 122 保健機(jī)下座三維基準(zhǔn)實(shí)體 即用 EXTRUDED BODY功能選擇實(shí)體上表面的外輪廓線，再使用 OFFSET 參數(shù)就可生成該配合臺(tái)階，使其符合裝配工藝要求。 （５）、生成下座內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)： ①建立篩動(dòng)板及支撐燈泡座板的 8個(gè)帶有螺柱孔的支撐柱； ②生成支撐磁波線圈的四塊定位板，再生成四個(gè)圓柱。 ⑤用 BLOCK功能生成一個(gè)方塊，在方塊上生成兩個(gè)凸臺(tái)，然后進(jìn)行倒圓角；再把這個(gè)方塊平移到確定位置，選擇 SUBTRACT功能，用下座減去此方塊即得到兩邊摳手盒的插孔。 UG 生成的三維實(shí)體模型不僅可在著色渲染后作虛擬現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品供 設(shè)計(jì)者和用戶審核和評(píng)價(jià)，也可直接轉(zhuǎn)化為二維工程圖形輸出，還可用其三維立體信息數(shù)據(jù)生成數(shù)控加工程序，傳輸?shù)郊庸ぶ行闹苯蛹庸こ隽慵?。一個(gè)汽車覆蓋件一般需要 3～ 4套模具才能完成沖壓成型。由于數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)誤差很小，用它來(lái)作為模具型面的制造依據(jù)保證制造依據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，通過(guò)數(shù)控（ NC）編程加工可以大幅度降低模具型面的制造誤差，提高模具型面精度，使模具的型面光順流暢，一致性好，保證了型面的協(xié)調(diào)要求。 （ 2〕選擇加工方式。 精加工：精加工的走刀進(jìn)給方式很多。 清根加：在精加工之后，曲面文接的凹圓角處因刀具半徑大而留有余量，必須采用小刀具進(jìn)行清根加工，而且刀具半徑 R1必須小于或等于凹圓角半徑 R2。壓邊圈的內(nèi)輪廓，以及切邊模和翻邊模的刃口內(nèi)，外輪廓等。數(shù)拄加工參數(shù)的設(shè)置很多，這里主要介紹最主要的幾項(xiàng)。對(duì)于不同的加工方式采用不同的刀具類型和刀具規(guī)格。 C、主軸轉(zhuǎn)速，走刀進(jìn)給速度進(jìn)給步距的設(shè)置。 模具型面要達(dá)到超精銑，原則上必須減小進(jìn)給步距，提高主軸轉(zhuǎn)速（ 10000轉(zhuǎn)／分的高速銑床）和走刀進(jìn)給速度 。對(duì)輪廓加工常采用 2維， ， 3維加工。 其中 5維加工的精度最高。 （ 4） NC程序的后置處理。 4．車身模具加工過(guò)程的 CAQ（計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制） 要進(jìn)行模具加工過(guò)程的 CAQ，就是要對(duì)模具加工的精度進(jìn)行檢測(cè)，其 目的就是判定 NC加工模具與數(shù)模的吻臺(tái)程度，即有精確的數(shù)模，是否可以獲得符合精度要求的模具，檢測(cè)的方法分三步： （ 1）在工作站上確定數(shù)模檢測(cè)點(diǎn)或檢測(cè)斷面曲線，用 EUCLID3的檢查模塊，確定檢測(cè)點(diǎn)及點(diǎn)的法矢長(zhǎng)度，生成 *.DMls數(shù)據(jù)文件。 （ 3）把 *.PRG自動(dòng)測(cè)量程序傳送給三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)控制計(jì)算機(jī) MICRO VAXⅡ，運(yùn)行程序、測(cè)量機(jī)對(duì)模具型面進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)嚴(yán)格按法向方向進(jìn)給，測(cè)量結(jié)果以公差 形式輸出。 三、 CAD/CAM技術(shù)在家電模具制造中的應(yīng)用 實(shí)例 3 在電飯煲模具制造中的應(yīng)用。 （２）電飯煲產(chǎn)品