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CAD到CAM技术的综合应用.docx

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CAD到CAM技术的综合应用.docx


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CAD到CAM技术的综合应用 [摘要]CAD系统应用解决了产品设计数字化问题,提高了设计的质 量和效率。而CA曜统应用则解决了实际产品的加工制造问题, 提高 了零部件的加工精度和产品的制造质量。 从CAD8U CAMg术的综合应 用,能充分发挥计算机及外围设备的能力, 提高生产效率及企业的竞 争能力。 企业的数字化产品设计和NC程序的编制是利用已商品化的具备 CAD/CAM能的软件如 Pro/ENGINEER,MasterCAM,CATIA, I — DEAS,UG 和SolidWorks等工程软件进行三维建模以及白动 NC?程。但是,不同 的软件其建模与编程的能力是不同的,本文着重对软件 Pro/ ENGINEER MasterCA建三维建模和NC白动编程方面进行综合的比较 分析。 CAD/CA嗷件 数控加工策略研究口济南二机床集团有限公司压机研究所徐霞 张华兵李兴文 一、三维造型及CAM! 动模型方法比较 Pro/ENGINEER 建模方法 Pro/ENGINEERNGINEER Wildfire 的建模方法分为三种。 三维曲面造型。创建特征曲面,用曲面构成模型的外轮廓, 既形成三维曲面造型,还可将三维曲面模型转变成实体模型,一般用于 形状复杂的模型。 三维实体造型。直接应用参数化特征创建实体模型。 装配造型。主要是将设计好的零件模型装配在一起,也可在 装配环境中进行零件模型设计。 Pro/ENGINEERNGINEER wildfire 还提供了丰富的辅助特 征工具对实体进行编辑。实体特征工具是 Pro/ENGINEERNGINEER Wildfire 建模的常用主要工具,如基本特征工具、局部特征工具及特征 工具栏等。 基本特征工具包括拉伸、旋转、扫描、混成和放样 5种方式: 局部特征工具包含有倒角、拔模、钻孔、抽壳和筋肋 5种; 特征编辑工具包含有复制、镜像、移动、裁剪和阵列 5种。 另外,Pro/ENGINEEFg提供了一些高级用户指令,方便设计各种 复杂的特征模型。同时还提供了纺织曲面、白由曲面等更为复杂的曲面 设计功能,并能将复杂曲面生成实体模型。 Pro/ENGINEER 模型驱动 Pro/ENGINEERM用了完全参数化的设计方案,使用尺寸驱动进行 实体建模。动态修改实体模型,并将单个的实体模型体现在装配造型中, 使实体与装配模型的建立与修改更加方便。 Pro/ENGINEER在实体建模中采用特征造型技术,将复杂的零件按 照建模的先后顺序划分成众多的特征集合,由模型树进行管理,通过单 个特征的修改实现复杂零件的改变,如 MasterCAM建模方法 MasterCAM采用的建模技术主要是线框建模和曲面建模,只有部 分的实体功能。所以在二维图形绘制和三维曲面造型方面有一定的能 力,MasterCAM提供的多种二维图形绘制和编辑命令同时提供了直纹曲 面、举升曲面和昆氏曲面等曲面的设计。而 MasterCAM提供的实体 造型方式较少,它所能够建立的实体模型只局限在挤压、旋转、扫描、 打孔和倒角等简单子模型,对本文对 P r o 1E N G}N E E R与MasterCAM 两种CAD/CA嗽件在三维造型及CAM! 动模型方法、NC白动编程方法以及NC代码等方面做了比较 Pro/ENGINEEF^实体建模、多轴数控加工、模拟仿真加工等领域具有优 势.而MasterCAM在二维轮廓、孔加工、三维曲面等加工方面能产生符 合机床的白动加工代码,同时对二维 AutoCAD图形的良好接入,便于生 成轮廓加工程序文中的说法只是作者的个人观点和感觉, 读者可白行体 会与学习创建举升曲面创建昆氏曲面创建直纹曲面创建旋转曲而创建 扫掠曲面创建牵引曲面曲面倒圆角曲面偏置曲面修剪 /延伸2曲面融接 3曲面融接融接边界创建基本曲面由实体生成曲面图 2曲面造型命令位 置及解释CAD/CAMf制造业 1.1 CAD/CAM 的概念 CAD/CAM是计算机辅助设计/计算机辅助制造 (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture ) 的简称, 是当今世界发展最快的技术之一。它不仅促使了生产模式的转变,同 时也促进了市场的发展。目前,CAD/CAM技术已经在许多领域中得 到应用,这里只讨论在制造业中的应用。 设计知识 产品开发计划 零件图,装配图, 产品功能需求 CAD 与制造有关的各种 数据库和 CAD系统 CAD技术的概念 CAD技术的概念如图1-1所示。由图可见,在计算机辅 助下进行设计与传统的以人为核心的设计明显不同。 根据产品开发计 划和对产品功能的要求,不再仅仅是依靠设计者个人的知识和能力去 设计,而是运用包括设计者本人和存储在计算机中的多种知识,在 CAD系统和数据库的支持下进行工作。这种工作方式设计出的产品 大大优于单个设计师凭个人脑力和能力设计出的产品;另外, CAD 输出的结果也不仅仅是装配图和零件图, 还包括设计、制造过程中应 用计算机所需的各种信息。 CAM技术概念 CAM技术主要是围绕着数控编程技术开始发展的。数 控加工是CAD/CAM发挥效益最直接、最明显的环节之一。 加工对 象的形状越复杂,加工精度越高,设计更改越频繁,数控加工的优越 性越容易得到发挥。因此数控编程技术受到高度重视。然而从制造的 全过程看,应用计算机作为辅助手段的不仅仅是数控编程, 还有许多 技术和方法归类于CAM的范畴,如计算机辅助工艺规划(CAPP)、 计算机辅助生产管理(CAPM)、生产活动控制(PAC)等。其中有 些内容已经超出了制造过程和间接制造过程;狭义 CAM则是指制造 过程中某个环节上应用计算机。是对狭义 CAM的一种概念性解释, 其中在制造全过程的数控编程环节上应用了计算机。 加工设备 工艺路线文件、工序 数控加工程序 内容文件、零件信息 CAM 数控检测程序 数据库和 数据库和 CAM系统 CAD/CAM技术概念 实际应用中,CAD/CAM是以系统方式出现的,包括商 品化CAD/CAM系统和企业根据应用目标构件的 CAD/CAM系统。 系统中包括设计与制造过程的三个主要环节,即 CAD、CAPP (Computer Aided Process Planning )和 NCP(Numerical Control Programming)。其中CAPP和NCP属于CAM范畴。完善的 CAD/CAM系统一般包括产品设计、工程分析、工艺过程规划、数控 编程、工程数据库以及系统接口几个部分。 这些部分以不同的形式组 合集成就构成各种类型的系统。图1-3是以工程数据库为核心的一种 CAD/CAM系统。其各部分的功能如下所述。 产品设计工艺规划 产品设计 工艺规划 有限元分析优化设计系统接口工程 有限元分析 优化设计 系统接口 工 程 数 据 数控加工 图形显示 用户接口 图1-3以工程数据库为核心的 CAD/CAM 系统 产品设计 产品设计包括产品的方案设计和结构设计, 它们均在计算机的辅助下 完成。在结构设计中,可以应用当前较成熟的曲面造型技术、实体造 型技术和特征造型技术。另外,在设计阶段就要考虑零件的几何特征 和制造工艺特征,使产品设计的数据

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