CAD/CAM技术在机械设计与制造中的应用研究

朱庆太 孙 坚

（九江职业技术学院，九江 332007）

CAD/CAM技术在机械设计与制造中的应用研究

朱庆太 孙 坚

（九江职业技术学院，九江 332007）

分析机械设计与制造中CAD/CAM技术的应用，以提高企业对CAD/CAM技术的重视度，实现技术应用综合效益。

CAD/CAM技术 机械设计 制造

引言

随着现代机械工作的进一步发展，传统机械生产方式已越发难以满足产品设计、制造的现实要求。而CAD/CAM技术在机械制造业中的应用，则提供了制造业技术革新与发展契机。CAD/CAM技术以计算机软硬件为现实基础，集成了曲面设计、二维绘图、三维实体设计、数据编程、可视化和刀具路径模拟等功能，为零件设计与实现提供极大的便利。而当前大部分中小企业仍缺乏对CAD/CAM技术的重视，为此，重点对CAD/CAM技术在机械设计与制造中的应用状况进行探究。

1 CAD/CAM技术及特征认知

1.1 CAD/CAM技术分析

CAD技术即计算机辅助设计，以计算机与图像设备为支撑，为设计人员设计工作开展提供相关支持。在设计环节，多需借助计算机对不同方案进行计算与分析，以确保应用方案最优化。设计工作多从草图开始，应用CAD技术，设计人员可通过计算机将草图转化为工作图，计算机运行并提供相关设计结果，且设计人员可以在线修改，对相关图形进行具体操作，如旋转、放大、缩小或编辑等。CAM技术即计算机辅助制造，其核心技术为数控，借助计算机进行生产设备管理与控制，可进行零件工艺路线和加工指标输入，实现对刀具运功轨迹的有效控制，以提高产品制造质量。

1.2 CAD/CAM技术特征及优势分析

CAD/CAM技术系统中设置有初学者学习模块，同时具有即时帮助功能，在操作与应用上，具有显著的方便性。完整的CAD/CAM系统，功能模块较为丰富，如包括图形编辑、数控加工、三维绘图、曲面造型和仿真模拟等。所有模块均以工程数据库为基准，这也保障了该系统底层数据的完整性与一致性，支持数据共享，切实提高设计与制造效率。CAD系统在设计层面具备显著优势，支持参数化设计，可将二维工程图和三维实体模拟进行相互转换，其设计类型表现为自动设计和交互设计两种。自动设计主要面向产品结构固定、标准化程度高的产品，其效率较高，但灵活性相对不足；而交互设计则表现出良好的灵活性，适用于交互众多、复杂性程度高的设计。CAM关注的是产品制造问题，提供了交互式编程办法，在应用中可进行工艺参数设定、刀具选择和加工轨迹控制等，支持计算机仿真，以检验加工程序运行质量，能切实提高产品制造质量与效率。

2 CAD/CAM技术于机械设计与制造中应用分析

2.1 CAD/CAM技术在机械设计层面的应用

基于机械设计层面，CAD/CAM技术应用主要表现在两个维度，其一，机械零件设计。面向零件进行模型构建，需要考虑零件属性特征，并关注组合方法的选用。零件与特征间的关系，需要具备层次性。这也要求设计人员具备良好的空间思维，并掌握一定的零件建模方法，以提高零件建模效率与质量。此外，建模作业还应关注零件模型的调整性问题，这是因为在市场竞争环境下，厂家要依据市场变化，不断进行产品设计改进与调整，以满足用户现实需要；其二，机械装配设计。任何复杂的产品均是由多个部件相互组合构成的，而部件则由零件构成。通过这种层次描述，并通过装配模型表示其层次关系，可实现机械装配设计或装配建模。通过装配模型，完整表现零部件相互关系，并进一步明确了零部件限制条件，有助于提高产品装配效率。以齿轮泵设计与装配为例，齿轮泵的构成包括传动齿轮、泵体、泵盖、齿轮转、标准间和密封零件等，借助CAD/CAM技术可实现齿轮泵模型构建，且可面向零件进行装配设计，理解齿轮泵运行原理，并分析各个零件间的相互关系，有助于实现产品设计与装配质量。

2.2 CAD/CAM技术在机械制造层面的应用

基于机械制造层面，CAD/CAM技术应用主要表现为：做好机械产品制造相关的准备工作，如执行产品制造工艺设计、进行零件加工数据编程，面向零件装配机器人进行编程作业等。在工艺设计方面，需依托CAD/CAM技术充分分析零件加工应选择的加工方法，对其加工次序进行说明，并选择合适的加工设备。在传统生产条件下，多要求安排经验丰富的人员进行工艺设计，但CAD/CAM技术的应用，使大量经验数据存入到数据库中，操作人员可通过调取相关数据，安排工艺设计，且对操作人员经验要求相对偏低。在数控编程上，要求工作人员依据零件加工目标与指标，于数控机床上执行具体程序编制，输入相关的工艺参数。编程操作可选择两种方式：第一，手工编程，主要面向简单形状零件加工；第二，自动编程，借助计算机与相关设备实现工件编程作业。可通过CAD/CAM系统进行零件特征与工艺信息描述，并借助计算机实现加工程序的编写。适用于复杂程序编制工作，且实现周期较短，编程水平高。考虑到大部分企业零件装配工作的实现是通过机器人来完成的，为此，应做好机器人程序编程。而CAD/CAM技术的应用，则可极大简化其编程工作。以轮毂加工为例，通过CAD/CAM技术，可以首先应用Pro/E系统进行轮毂模型设计，依据零件结构进行产品模具设计。通过相关软件进行轮毂方案模拟优化，具体需要优化其传热过程、冷却工艺等，在模拟优化的基础上，提高工艺设计质量。将优化后方案输入CAD/CAM系统，在数控机床中进行具体工艺参数设定，说明其加工工具、路径与具体工艺标准，通过执行数据编程，实现轮毂相关零件生产。实践表明，CAD/CAM技术的综合应用，不仅降低了轮毂制造周期，还保障了其产品质量，对于实现企业综合效益有着积极意义。

3 结语

当前，大部分中小企业虽然应用有CAD/CAM技术，但整体来看，对CAD/CAM技术的应用多处于表层，如CAD技术应用多表现在绘图层面，而零件加工仍采用传统工艺，缺乏对CAD/CAM技术优势的认识是影响其应用深度的关键。本探究在认知CAD/CAM技术及特征的基础上，重点从机械设计与制造层面进行了CAD/CAM应用分析，结合实践操作，对CAD/CAM技术应用的效果进行分析。实践表明，CAD/CAM技术的应用可提高机械设计与制造质量，有助于降低产品设计与制造周期，实现企业生产综合效益。

[1]李晓君.机械设计和加工中CAD/CAM技术的应用解析[J].新媒体研究，2014，（2）：94-93.

[2]付菁.CAD/CAM技术在机械设计与加工中的应用[J].商情，2013，（27）：236.

The Application of CAD/CAM Technology in Mechanical Design and Manufacturing

ZHU Qingtai, SUN Jian
(Jiujiang Vocational and Technical College, Jiujiang 332007)

This paper analysis the application of CAD/CAM technology in mechanical design and manufacturing in order to improving the enterprise’s attention to CAD/CAM technology and realizing the comprehensive benefits of technology application.

CAD/CAM technology, mechanical design, manufacturing