机械设计和加工中CAD/CAM技术的应用解析

李晓君

摘 要 机械设计和加工中的CAD/CAM系统，是由若干相互依赖、相互协作、相互制约的部分组合形成的，是一个具有特定功能的有机整体，在保证机械设计和加工的生产产品质量的前提下，还能显著的提高企业生产的效率，给机械生产企业带来良好的经济效益。文章分析了CAD/CAM技术的概念，通过实例分析了CAD/CAM技术在机械设计与加工中的应用，也阐述力几点CAD/CAM技术在机械设计加工中的优点，旨在为相关的机械设计与加工提供一定的技术参考。

关键词 机械设计和加工；CAD/CAM技术；应用

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0094-01

随着科学技术的不断发展，计算机技术逐渐的被广泛的应用在生产与生活的各个领域，当然机械生产企业也不例外，只有不断的利用新技术对生产进行改造与完善，才能满足生产加工的需求。

1 CAD/CAM技术的概念

计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing）简称CAM，计算机辅助设计（Computer Aided Design）简称CAD。CAD/CAM技术起源于20世纪50代，随着计算机技术的发展与应用，逐步的延伸至机械加工生产的全过程。主要指的是以计算机硬件与软件为主要技术手段来生成与运行各种图像信息与数字信息，辅助人类进行产品生产的设计与制造，也就是说CAD/CAM技术是计算机技术在零件生产中应用中的新飞跃。CAM主要包含的内容有工厂管理、柔性制造系统（FMS）、机器人、工艺过程设计、数字控制等；CAD主要包含的内容有自动绘画、动态模拟、产品分析、工程分析以及几何模型等。CAD/CAM技术在辅助生产中，CAD技术是在产品加工制造领域的发展与伸展，CAM技术中最核心的技术就是数控技术，其主要通过利用数控技术控制的机床的刀具进行零件的加工。在计算机辅助机械设计与加工的生产过程中CAD/CAM两者是相辅相成、相互制约、不可分割的两个部分，通过两者的相互协作，完成机械产品从设计-加工-成品的全过程。

2 CAD/CAM技术在机械设计和加工中的应用

随着科学技术的快速发展，机械制造业的生产技术也在不断的提高，并且逐渐的从原来的普通机床向数控机床加工转变，通过CAD/CAM技术的应用，真正的实现了机械设计与加工向着现代化、自动化、数字化方向发展。CAD/CAM技术在机械设计和加工中的应用主要表现在下面几个方面。

1）工程分析。通常采用的方法有运动学及动力学分析，主要针对的是某个具体设计对象，以及具体的工程环境，例如注塑模设计中的变形分析、冷却分析、塑流分析等。

2）三维造型。主要应用的是实体造型零部件结构设计，能够进行装配以及运动仿真，经着色与消隐等处理后能够显示物体的实际形状，便于观察整个设计过程。

3）参数化设计。系列化与变驻华的机械零部件的结构十分相似，仅仅只是在尺寸上存在较小的差异，采用参数化设计的方法能够调出后赋予其新的尺寸参数建立图形程序库，生成新的机械零部件图形。

4）图形与符号库。通过计算机处理，能够将常用的数据、符号、图形等存入图库，方便以后机械设计与加工中的使用，再通过编辑修改后插入到相应的图形中，进一步加快图形设计工作的进程。

5）报表生成或者文档设计。许多机械零部件设计的过程中需要输出报表或者生成文档，有的参数设计需要曲线图、饼图、直方图等来进行表达，常用的工作然间有FoxBase、CCED、WPS等。

6）后置加工。针对实际生产中应用的数控系统以及数控机床，在设定与加工机床数控参数、数控程序格式以及数控代码的时候，应该保证三者之间的统一性，并且在完成三者选择后生成相应的配置文件。

7）机械零件设计与加工程序的生成。在实际的加工生产中，应该按照机床的类型以及相应的配套设备，将生成的道具模型转化成相应的CNC程序，完成机械零件的程序设计。

当上述步骤都完成之后，利用CAD/CAM技术就能进行机械零部件加工工艺的自动编制，以及数控加工程序的自动编制，在通过数控机床进行机械零件的实际设计与加工制造。

实例：某厂生产的齿轮泵，其主要的结构组成包含有：标准件、密封零件、齿轮轴、传动齿轮、泵盖、泵体等几部分，其中传动齿轮的设计和加工是用CAD/CAM技术辅助加工完成的，首先通过CAM软件中的Design模块绘制该零部件的平面图，其中Design模块的功能与CAD软件的功能是相同的，当零部件的设计完成后，再通过运用Master CAM软件中的Mill模块进行工件设计，在零件加工前应该先进行工件设置，通过Mill模块中依次进行Main Menu—Tools paths—Job setup选项，根据零部件的大小预留加工余量，然后设置零部件的原点位置以及大小，然后设置零部件加工作用的道具以及生产工件的材料，进行转动齿轮的实际加工。

3 CAD/CAM技术在机械设计与加工中的优势

1）CAD/CAM技术能够解决传统的手工机床中复杂零部件的加工问题，通过计算机网络技术编制数控加工程序，能够将复杂的问题简单化。

2）CAD/CAM技术提高分析计算的速度，减少手工绘图的实践，提高绘图效率的同时，还能够解决复杂的计算问题，减少传统设计由于人工计算带来的误差，提高设计质量。此外，由于利用的计算机技术，能够快速的进行数据分析、控制，便于修改设计。

3）CAD/CAM技术采用的计算机仿真，对整个机械零部件的编制与数据加工程序进行检验，降低加工成本的同时，还能提高生产效率与产品质量，促进机械设计加工向标准化、系统化、规范化方向发展。

总之，采用CAD/CAM技术能够显著的降低机械设计和加工的成本、缩短设计与加工的周期、提高机械零部件的质量，加快机械产品更新换代的速度，保证机械加工企业能够快速、稳健、可持续的发展，为企业带来良好的经济效益，提高企业在市场中的竞争力。

4 结束语

CAD/CAM技术给机械生产带来的变革以及效益的增长是毋庸置疑的，通过借助CAD/CAM技术这一先进的现代化、信息化的生产力，帮助机械生产企业实现技术的创新，提高企业的整体机械设计与加工的效率以及机械产品的质量，为企业的经济效益增加提供帮助，保证企业在激烈的市场竞争中不断的发展壮大。

参考文献

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[2]王冰.CAD/CAM技术在机械设计与加工中的应用[J].电子制作，2013（10）：57.

[3]曹晓冶.论CAD/CAM技术在提高刀具制造精度中的作用[J].科技资讯，2010（2）：182.endprint