CAD/CAM技术在机械设计与加工中的应用探讨

李润

绵阳职业技术学院 四川省绵阳市 621000

摘要：当前，在科学技术方面，伴随其水平的持续提升，一些比较先进的理念、技术或形式在社会当中得到比较宽泛的应用，而机械设计、加工领域也是其重要的应用方面，并且还强有力推动着此领域的快速化、高质量发展，而CAD/CAM技术便属于其中的典型代表，其能够为机械设计加工提供便利，使其规范化、高效化运作。本文结合当前实况，就机械设计加工中CAD/CAM技术的具体应用作一剖析，望能为此方面应用实践提供一些参考。

关键词：机械设计；机械加工；CAD/CAM技术

伴随计算机技术的越发成熟与完善，在机械制造业当中，针对CAD/CAM技术而言，在其中得到越发宽泛且深入的应用，特别在一些关键行业当中，比如模具、造船等，有着更加广泛且普遍的应用；但需强调的是，针对机械行业来考量，在整个企业架构当中，能够真正意义上用到现代化设计方法以及先进制造技术的企业，仍为少数，且多为一些知名企业或者是合资企业，针对占比量较大的中小企业而言，仍然未涉足，且对此仍缺乏足够重视。当前，与上述行业相比较，CAD/CAM技术在机械设计、加工领域的应用，具有起步慢、发展势头迅猛等特点，但从总体上来分析，仍然有着不小的差距，尤其是在机械产品的相关设计上，所用方法不够先进，大多仍采用的是传统方法，而在使用CAD软件方面，与一些发达国家相比，仍有不小的差距，仍停留于用其绘制工程图上。因而阻碍了机械设计与加工的快速发展。本文就此技术在此行业中的具体应用探讨如下。

1.CAD/CAM技术概述

CAD/CAM技术实为一种基于计算机软、硬件而开发的技术类型，当前，我国所使用的CAD/CAM软件已有较多种类，最具代表性的有CAXA、UG、Mastercam及PRO/E等。其中，针对Mastercam软件而言，其实为一种将PC平台当作其根基而开发出的新型CAD/CAM软件，需要强调的是，其在具体功能比较多样，例如其除了有真实感模拟之外，还有数控编程、三维实体造型等功能，此外，此软件还有诸如刀具路径模拟、曲面设计等功能；还需说明的是，对于此软件来考量，其在具体的几何造型方面，具有直观、简便等优点，并且还能为零件外形设计提供合适的内、外部环境；另外，其稳定且强大的造型功能，能够高质量的设计出各种复杂零件，如曲面、曲线零件等。

2.CAD/CAM的发展

2.1集成化

针对CAD/CAM的技术发展而言，集成化为其重要趋势。所谓集成化，实际就是将拥有各种功能的软件相融合（如CAM、CAE、CAD及CAPP等），除此之外，其还通过使用统一且规范化的执行控制程序，以此围绕各种信息，对其展开各项有目的性的操作，比如提取、共享，除此之外，还用其进行诸如交换、处理等，以此为系统内部不同信息流之间的交换或始终保持畅通状态提供切实保障，并且还能为各系统之间的协调运行提供便利。从既往经验得知，CAD系统所具有的效益通常并非其自身，二是借助PPC、CAM系统来予以体现；反之，对于CAM系统而言，若无CAD系统提供辅助，那么较难发挥其效用；另外，PPC系统若无CAM、CAD的辅助，不仅难以获得准确、及时且完整的数据，而且所制定出的计划也较难全面贯彻、落实，最终较难获得理想效果。所以，人们不断尝试将CAM、CAD、CAE等系统相融合，使之成为统一体，将所存在的“自动化孤岛”消除掉，实现效益的最佳、最大化。

2.2智能化

在CAD中应用人工智能，多集中在引入知识工程，及推动专家CAD系统的发展上。针对专家系统而言，其不仅具有较强的逻辑推理能力，而且在决策判断能力上也比较突出，其能够把诸多实例融入到相关专业范围的准则、经验当中，从而为设计者提供更为准确、详细、全面且可靠的数据信息支持。需要指出的是，通过此些实例与启发准则的应用，且结合设计目标，可以实现探索范围的不断缩小，最终达到解决问题的目的。

3.以CAD/CAM技术为基础的产品设计与加工过程分析

3.1零件CAD造型设计

需要指出的是，在整个Mastercam系列当中，CAD/CAM软件乃是其重要构成部分，其涉及范围广，且涵盖内容多样，即其不仅能够围绕刀具路径展开系统化编排，而且还能根据实际情况及需要，展开各项实用性操作，比如对三维造型展开设计，以及围绕二维图形实施各种绘制等。在围绕机械零件，对其展开相关设计时，可基于此软件，借助其中所拥有的二维部分，来进行工程图纸的目的性、合理化绘制，而当此操作完成后，则可依据零件设计时所设定好的各项参数，再利用此软件当中所存在的三维部分，进行有目的性、针对性的三维实体建模操作。

3.2生成零件加工轨迹

如果所需要的零件模型已经生成，此时，需以数控加工刀具为对象，从中围绕全局起始点，对其展开各项规范化、合理化的设定，后利用一些简单的数控机床系统，对刀具的一些参数实施设置，比如选择的类型、具体的参数以及准确的数量等；最后参照零件相对应的加工工艺以及所要求的形状等，围绕加工方法，实施人性化、合理化的选择，最终便可以生成用于加工零件这一操作的加工轨迹。针对Mastercam软件来实施考量，其可以根据实际需要，提供多种加工方法，比如实施精细化加工或者是进行粗加工等；其中，针对粗加工来讲，从基础层面来分析，就是以毛坯上那些多余或残存的材料为对象，对其实施去除操作；而对于剩下的一些材料，需实施精加工，如此一来，除了能够使刀具的使用寿命得到延长之外，还能实现零件相应加工整体性质量的提高。

3.3零件仿真加工

借助三维图形技术（计算机当中），以仿真数控为对象，对其整个加工过程实施模拟，然后围绕所生成的零件加工轨迹，对其是否合理、妥当、实用等，实施细致、系统化的检查操作，防止在加工过程中出现各种不良状况，比如欠、过切等。还需强调的是，应围绕加工程序所具有的正确性，实施详细而又深入化的检验操作，并且围绕其中所存在的突出问题，实施系统化、全面性校正，指导零件程序满足规范、要求，较少失误与损失。

3.4后置处理

需要特别强调的是，针对用作生产工作所匹配的数控机床及相关系统来讲，在实际使用时，在进行设定时，应做到一致于加工机床数控系统的数控程序格式，除此之外，还需要与数控代码及各项参数相一致，与此同时，还应做到生成所需要的配置文件。

3.5生成零件加工程序

参照机床类型，最大程度满足或适应各项配置要求，围绕所生成的刀具轨迹，将其以一种合理、妥当的方式向G代码数据文件实施有目的性的转化，如下便是加工零件当中的一些程序：

N106G0G90G54X－54.079Y－89.75S5000M3

N108Z10.M8

N110Z9.8

……

N5140G91G28Z0.

N5142G28X0.Y0.

N5144M30

3.6零件数控机床加工

需说明的是，如果相关设备已经完成准备，比如毛坯刀具、数控机床等，此时，便可以根据实际需要，把事先准备好的数控加工G代码，借助一些系统软件等，高质量且实时性、有选择性的向数控系统展开传送；与此同时，还应把各项加工准备工作做到位、做细致，如对好刀具等，最后，便可围绕加工CNC代码，对其实施调用，最终便可以对工件实施数控加工。

4.结语

综上，在科学技术大发展的时代背景下，各类CAD/CAM技术层出不穷，并且在多领域中得到广泛应用，而在机械行业中的应用正处于快步完善阶段。CAD/CAM技术不仅能做到实体造型，而且还能借助实体模型开展各项操作，如机构分析、模拟装配、数控程序自动编制及动力学分析等。因此，能够为机械设计、加工工作的高效化开展提供可靠支撑。

参考文献：

[1]黄韶炜.CAD/CAM技术在数控加工中的运用研究[J].现代制造技术与装备，2021，57（12）：37-39.

[2]杜薇.CAD/CAM在模具设计与数控加工中的关键技术分析[J].中国设备工程，2018（17）：83-84.

[3]张春翊.数控加工中CAD/CAM软件应用研究[J].大众标准化，2021（22）：237-239.