淺談基于CAD/CAM軟件的機(jī)械零件設(shè)計及加工

李曉麗

隨著我國改革開放的進(jìn)一步深化,為我國機(jī)械工業(yè)技術(shù)的騰飛開劈了廣闊的前景,越來越多的部門與企業(yè)必會對技術(shù)產(chǎn)生了更大的興趣。因此CAD/CAM技術(shù)的機(jī)械零件設(shè)計為機(jī)械工業(yè)面向國內(nèi)國際市場,為發(fā)展外向型經(jīng)濟(jì)提供了機(jī)會,在激烈的競爭中闖出了一條屬于自己的路,并且立于不敗之地。

1CAD/CAM技術(shù)概述

CAD/CAM(計算機(jī)輔助設(shè)計與制造),其含義是指制造人員根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計和制造流程與產(chǎn)品設(shè)計,在計算機(jī)系統(tǒng)支持下,進(jìn)行設(shè)計和制造的一種技術(shù)。一般來說,一個完整意義上的CAD/CAM系統(tǒng)是由計算機(jī)、外圍設(shè)備及附加生產(chǎn)設(shè)備等硬件和控制這些硬件運(yùn)行的程序、指令及軟件組成的。CAM是CAD/CAM集成系統(tǒng)里重要的組成部分,涉及到了許多科學(xué)領(lǐng)域,如計算數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)與工程、人機(jī)工程、機(jī)械設(shè)計、電子技術(shù)及其他許多工程技術(shù)。經(jīng)過四十幾年的發(fā)展,CAM技術(shù)在機(jī)械制造等一些領(lǐng)域起到了非常重要的作用。

2CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械零件設(shè)計和加工中的應(yīng)用

(1)形象直觀的設(shè)計。設(shè)計人員一般是要根據(jù)使用要求來設(shè)計零件的,在設(shè)計的時候一般需要先考慮零件的空間幾何模型,因為我們設(shè)想出來的零件的形狀大多數(shù)都是三維立體,所以進(jìn)行設(shè)計零件的最佳方法是建立起能夠反映零件形狀的三維幾何模型,它可以讓我們更直接地進(jìn)行創(chuàng)新和設(shè)計。

(2)零件的設(shè)計與修改非常方便。運(yùn)用三維軟件,可以很快的修改已經(jīng)建立模型的零件,得到一個新的零件的三維造型,從而得到我們所需要的零件,能夠很好的完善設(shè)計。另外可以把已經(jīng)有的三維模型做相應(yīng)的修改,這樣就可以很快捷方便地得到新型零件,能夠很好的解決復(fù)雜零件的幾何造型問題,大大減少設(shè)計時間,同時也有效的縮短了零件設(shè)計周期,另外CAD/CAM軟件都具有標(biāo)準(zhǔn)件庫,因此只需要對其中的部分零部件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計和制造,從而大大提高了零件設(shè)計和制造的效率。

(3)零件材料選擇物理性能的優(yōu)越性。CAD/CAM軟件能夠在建立模型的過程中直接選擇零件的物理性能,這包括零件的顏色、材質(zhì)和質(zhì)量特性等,使我們能夠?qū)α慵睦锏酵獾倪M(jìn)行很精確的描述,這樣也更能將設(shè)計者的想法體現(xiàn)出來。

(4)運(yùn)動和裝配仿真功能的應(yīng)用。CAD/CAM軟件大多數(shù)都有運(yùn)動和裝配仿真功能。我們可以把設(shè)計的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)件和各個零部件使用裝配功能根據(jù)機(jī)器設(shè)備的要求給組裝起來,我們可以很直觀地在組裝的過程中查看各個零部件之間的情況,記錄在安裝中出現(xiàn)問題的部件,然后直接進(jìn)行修改,直到安裝正確為止。而且這個軟件可以直接把相關(guān)零部件的修改正確的記錄在各個零件部的模型里。同時,運(yùn)用CAD/CAM軟件可以把整體設(shè)備來進(jìn)行運(yùn)動仿真,通過分析仿真運(yùn)動的演示,可以使我們更好地更直接地觀看設(shè)計的零部件的方方面面的情況,從而修改可能出現(xiàn)問題的零件,以此來保證零件設(shè)計的準(zhǔn)確性,從而有效避開了在加工中也許會出現(xiàn)的一些問題。

(5)智能化編程和加工。使用三維軟件能夠進(jìn)行自動智能化編程。首先進(jìn)行三維建立模型,然后根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),制定加工工藝。確定加工的方法以及進(jìn)給速度、刀具、刀間距等參數(shù),并且自動生成了刀具路徑,對刀具路徑進(jìn)行模擬檢查,以確保加工路線是正確的。再自動生成NC程序,并且用CNC傳輸軟件把NC程序傳輸?shù)较鄳?yīng)的數(shù)控機(jī)床。準(zhǔn)備好加工毛坯、夾具、刀具后,在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工。

(6)保障零件的加工質(zhì)量。當(dāng)我們用CAD/CAM軟件進(jìn)行零件設(shè)計和編程,大多數(shù)都需要把相應(yīng)的計算機(jī)配套給數(shù)控設(shè)備,當(dāng)這些計算機(jī)組成局域網(wǎng)后,我們就可以經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制和管理,從而實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)加工智能化和生產(chǎn)車間管理自動化。而且有鑒于數(shù)控加工設(shè)備的特點(diǎn),從而有效地使零件加工的質(zhì)量得到了有力的保障,尤其是零件加工的一致性。

3CAD/CAM技術(shù)的未來展望

伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和應(yīng)用的廣泛,CAD/CAM技術(shù)也得到了進(jìn)一步的更廣泛的應(yīng)用以及進(jìn)一步的提高。

(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。CAD/CAM軟件大多都擁有基本的標(biāo)準(zhǔn)零件庫,以確保在機(jī)器設(shè)備仿真安裝調(diào)試時能夠隨時調(diào)用,同時零件設(shè)計過程中也可以根據(jù)自己的需要建立適合自己的零件庫,這樣就能讓我們在以后的工作中減少工作量。此外,零件庫中的零件也能在CAD軟件中進(jìn)行對應(yīng)的修改,從而讓我們能夠快速的獲得我們所需要的新零件。

(2)應(yīng)用智能化。CAD/CAM軟件的參數(shù)設(shè)計和特征造型讓我們能夠更加的快速準(zhǔn)確的修改新零件的三維建模與原有零件。同時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機(jī)的使用讓我們把實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理自動化變成了現(xiàn)實(shí)。CAD/CAM軟件的一個很重要的標(biāo)志就是智能化設(shè)計,CAD/CAM系統(tǒng)一般包括經(jīng)驗儲存、智能庫、專家系統(tǒng)自動學(xué)習(xí)和推論規(guī)則功能。軟件開發(fā)就是要將系統(tǒng)和產(chǎn)品的設(shè)計加工相結(jié)合,使用戶能夠很輕松的把工作任務(wù)完成。

(3)使用集成化。在現(xiàn)代的制造技術(shù)中,因為生產(chǎn)加工需要,我們需要把CAD/CAM技術(shù)跟其他的一些有關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)配合應(yīng)用。用以對應(yīng)越來越高的零件加工要求。一般的企業(yè)提供給CAD/CAM一體化所需的解決方案就是集成,企業(yè)中每個環(huán)節(jié)統(tǒng)一考慮,不可分割。實(shí)際上整個企業(yè)的生產(chǎn)過程就是信息的采集,傳遞以及加工處理的過程。

(4)網(wǎng)絡(luò)化。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步,如何構(gòu)造在互聯(lián)網(wǎng)體系上的CAD/CAM集成化系統(tǒng)成為人們議論的熱點(diǎn)。尤其是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程零件設(shè)計制造理念所提出來的,使CAD/CAM技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好的融和在一體,將來也能夠得到進(jìn)一步的發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)跟CAD/CAM技術(shù)的結(jié)合,增強(qiáng)了使用的靈活性。以后的人機(jī)交互界面會更加方便和友善,還可以引入聲控式、觸摸式等各種各樣的操作方式。

(5)逆向工程的應(yīng)用。在具備零件產(chǎn)品的實(shí)體的基礎(chǔ)上,對零件來測量,此時再使用相關(guān)的數(shù)據(jù)對零件進(jìn)行實(shí)體建模。這樣的設(shè)計方式一般能夠有效地減小設(shè)計的時間,是零件設(shè)計的更新與改進(jìn)的必要方法。

4結(jié)語

在零件設(shè)計和加工過程中,由于采用CAD/CAM技術(shù),同時在加工過程中使用了相應(yīng)的配套的設(shè)備,很大程度降低在理論設(shè)計與采取普通方式加工所造成的誤差,使加工效率大大的提高了,制造周期縮短了,零件的質(zhì)量得到保證了,使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到了更大程度的提高。提高了企業(yè)對市場的應(yīng)對能力,在全球化市場的競爭中,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ),增強(qiáng)企業(yè)的競爭實(shí)力。

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