婁婷

摘要：隨著市場經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會對制造業(yè)的各項指標要求越來越高，企業(yè)之間的競爭之戰(zhàn)也愈演愈烈。由于軟件科技的參與，制造業(yè)的效率與精度也日新月異，與以往不可同日而語。我國從一個制造業(yè)大國向一個制造業(yè)強國的發(fā)展，離不開CAM技術(shù)甚至柔性制造系統(tǒng)的合理運用。與此同時，更廣闊的市場也呼喚更多國產(chǎn)自主品牌CAD/CAM軟件的開發(fā)。文章對CAM技術(shù)及其軟件發(fā)展現(xiàn)狀進行了論述。

關(guān)鍵詞：CAM技術(shù)；制造業(yè)；加工軟件；NC編程

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）19-0007-03

1概述

CAM是計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing）的英文縮寫，是一項利用計算機軟、硬件協(xié)助人完成產(chǎn)品的設計與制造的技術(shù)。在如下方面有所應用：

汽車——CAM強大的銑削功能對于加工注塑模具、鑄造模具和沖壓模具以及精加工都極為合適。

航空航天——制造飛機機身和渦輪發(fā)動機的零部件都需要多軸加工的能力，CAM系統(tǒng)可以很好地滿足這些需求。

日用消費品/高科技產(chǎn)品——CAM系統(tǒng)可以直接滿足日用消費品和高科技產(chǎn)品制造商對注塑模具加工制造的需要，還支持對STL模型的直接加工，可以幫助用戶快速地將原型轉(zhuǎn)化為模具。

通用機械——CAM系統(tǒng)為通用機械工業(yè)提供了多種專業(yè)的解決方案，比如高效率的平面銑削、針對鑄造件及焊接件的精細加工以及大批量的零部件車加工和鉆孔加工，對于通用產(chǎn)品特征的加工可實現(xiàn)高效的自動化。

一個優(yōu)秀CAM編程技術(shù)員的知識應該是多方面的，而且要具備獨立綜合運用各方面知識的能力。這些能力大體可以分為以下三個方面：

第一，學習CAD/CAM軟件，應重點掌握核心功能（一般占20%）的學習。

第二，培養(yǎng)標準化、規(guī)范化的工作習慣，對于常用的加工工藝過程應進行標準化的參數(shù)設置，并形成標準的參數(shù)模板，在各種產(chǎn)品的數(shù)控編程中盡可能直接使用這些標準的參數(shù)模板，以減少操作的復雜度，提高操作的可靠性。

第三，重視加工工藝的經(jīng)驗積累，熟悉所使用的數(shù)控機床、刀具、加工材料的特性，以便使工藝參數(shù)設置更為合理。

NC程序的質(zhì)量是衡量NC程序員水平的關(guān)鍵指標。其判定標準可歸納為：（1）完備性：即不存在加工殘留區(qū)域；（2）誤差控制：包括插補誤差控制、殘留高度（表面粗糙度）控制等；（3）加工效率：即在保證加工精度的前提下加工程序的執(zhí)行時間是否較短；（4）安全性：指程序?qū)赡艹霈F(xiàn)的讓刀、漏刀、撞刀及過切等不良現(xiàn)象的防范措施和效果；（5）工藝性：包括進/退刀設置，刀具選擇、加工工藝規(guī)劃（如加工流程及余量分配等）、切削方式（刀軌形式選擇）、接刀痕跡控制以及其他工藝參數(shù)（如進給速度、主軸轉(zhuǎn)速、切削方向、切削深度）的設置等；（6）其他：如對機床及刀具的損耗程度、程序的規(guī)范化程度等。

無論使用哪種軟件進行加工，NC編程基本過程及內(nèi)容都包括以下方面：

第一，獲得CAD模型。

第二，加工工藝分析和規(guī)劃。

第三，對CAD模型作適合CAM編制的處理：（1）坐標系的確定；（2）隱藏部分對加工不產(chǎn)生影響的曲面，按曲面的性質(zhì)進行分色或分層；（3）修補部分曲面；（4）增加安全曲面，如對邊緣曲面進行適當?shù)难娱L；（5）對輪廓曲線進行修整；（6）構(gòu)建刀具路徑限制邊界。

第四，加工參數(shù)設置：包括切削方式、加工對象、刀具及機械參數(shù)、加工程序參數(shù)設置等。

第五，生成刀具路徑。

第六，刀具路徑檢驗。

第七，后處理。

隨著CAD/CAM數(shù)控加工及快速成型等先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展以及這些技術(shù)在模具行業(yè)的普及應用，制造領(lǐng)域正發(fā)生一場深刻的技術(shù)革命，傳統(tǒng)的二維設計及模擬量加工方式正逐步被基于產(chǎn)品三維數(shù)字化定義的數(shù)字化制造方式所取代。在這場技術(shù)革命中，掌握三維CAD/CAM軟件的使用，并用于數(shù)字化的設計與制造是其中的關(guān)鍵。目前國內(nèi)流行的CAD/CAM軟件主要包括以下幾種：UG、PRO/E、CATIA、Mastercam、CAXA和Cimatron等等。各軟件的重心各有側(cè)重，市場占有份額也各有不同，當然也有很多綜合使用的情況?，F(xiàn)將這幾種軟件進行簡要的介紹和比較：

UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。UG針對用戶的虛擬產(chǎn)品設計和工藝設計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗證的解決方案。UG的一個最大特點就是混合建模，從產(chǎn)品設計到模具設計到，再到加工、分析、渲染，幾乎無所不包。UG 的優(yōu)勢還可體現(xiàn)在以下諸多方面：能夠提供可靠、精確的刀具路徑；刀具的使用沒有限制；多種走刀方式；可以設置不同的切削深度和多種進退刀方法等等。

Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。Pro/Engineer作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設計領(lǐng)域占據(jù)重要位置。據(jù)筆者觀察，PRO/Engineer軟件進駐中國市場較早，市場占有份額也確實較大。

CATIA是法國達索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。作為PLM協(xié)同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設計他們未來的產(chǎn)品，并支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內(nèi)的全部工業(yè)設計流程。CATIA 提供了較完備的設計能力，作為一個完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA將機械設計、工程分析及仿真、數(shù)控加工和CATweb網(wǎng)絡應用解決方案有機地結(jié)合在一起，為用戶提供嚴密的無紙工作環(huán)境，特別是CATIA中的針對汽車、摩托車業(yè)的專用模塊，使CATIA擁有了較寬廣的專業(yè)覆蓋面，從而幫助客戶達到縮短設計生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低費用的目的。所以，目前在汽車等行業(yè)的設計裝配企業(yè)，CATIA的優(yōu)勢地位還是比較明顯的。

Mastercam是美國CNC Software Inc公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件。它集二維繪圖、三維實體造型、曲面設計、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑模擬及真實感模擬等功能于一身。Mastercam提供了設計零件外形所需的理想環(huán)境，其強大穩(wěn)定的造型功能可設計出復雜的曲線、曲面零件。Mastercam9.0以上版本還支持中文環(huán)境，且價位適中，對廣大的中小企業(yè)來說是理想的選擇，是經(jīng)濟有效地全方位的軟件系統(tǒng)，是工業(yè)界及學校廣泛采用的CAD/CAM系統(tǒng)。Mastercam數(shù)控編程具有以下特點：（1）加工方式多樣化；

（2）加工智能化；（3）具有10多種編程功能，支持高速加工。

CAXA制造工程師是北航海爾軟件有限公司研制開發(fā)的全中文、面向數(shù)控銑床和加工中心的三維CAD/CAM軟件。CAXA制造工程師采用原創(chuàng)Windows菜單和交互方式，全中文界面，便于輕松學習和操作，并且價格較低。CAXA制造工程師可以生成3～5軸的加工代碼，可用于加工具有復雜三維曲面的

零件。

Cimatron是著名軟件公司以色列Cimatron公司旗下的產(chǎn)品。多年來，在世界范圍內(nèi)，從小的模具制造工廠到大公司的制造部門，Cimatron的CAD/CAM解決方案已成功被應用到企業(yè)加工和教學當中。Cimatron E8中文版數(shù)控加工過程分為：

（1）加載數(shù)模；（2）編排工藝，選擇合適的加工方法；（3）針對加工方法，定義加工參數(shù)，再進行綜合加工訓練。

如果可以精通幾種CAD/CAM軟件，綜合予以應用，往往能夠起到事半功倍的效果。

2結(jié)語

我國的制造業(yè)發(fā)展前景非常廣闊，國內(nèi)外加工設備廠商已經(jīng)普遍看好中國市場，隨著對產(chǎn)品設計質(zhì)量與制造要求的不斷提高，掌握CAD/CAM技術(shù)的技術(shù)人才成為企業(yè)最為寶貴的財富，他們也是企業(yè)走向世界、提高產(chǎn)品競爭力的最根本基礎(chǔ)。目前我國這方面的專業(yè)人才卻非常缺乏。據(jù)了解，在目前就業(yè)形勢相當嚴峻的環(huán)境中，我國制造業(yè)CAD/CAM方面的技術(shù)人才卻供不應求。所以，在CAM軟件方面有較高造詣的技術(shù)人才，必將成為各制造行業(yè)的翹楚。

參考文獻

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[2]楊勝群，李海泳，等．UG NX4數(shù)控加工實用教程[M]．北京：清華大學出版社，2006.

[3]譚雪松，張鐵堅，鐘廷志．舉一反三——Mastercam X數(shù)控加工實戰(zhàn)訓練[M]．北京：人民郵電出版社，2008.

[4]于作功，張建柱．機械工程師——Cimatron E8中文版數(shù)控加工[M]．北京：人民郵電出版社，2009.

（責任編輯：王書柏）