技术

4.1概述
一、CAD/CAM基本概念
    计算机辅助设计（CAD）是人和计算机相结合、各尽所长的新型设计方法。包括分析和综合两方面的内容。
计算机辅助制造（CAM）是数控（NC）技术发展的必然需求，它为解决复杂曲面加工编程问题提供了非常有效的途径，它是利用CAD产生的几何模型，借助于相关的程序自动生成用于控制数控机床进行加工的数控程序。CAM的应用取代了传统手工编程方法，提高了编程的精度和效率。
CAD与CAM的有机集成而形成的CAD/CAM系统，整个设计和制造过程中通过数据共享来使用公用数据库中的数据，既提高了工作效率，又降低了出错的可能性。
二、图形交互式自动编程的步骤 
    图形交互式自动编程是以CAD软件为基础，借助CAD软件的造型、编辑等功能来生成零件的几何模型，然后利用数控模块，采用人机交互式的方式来确定零件的加工工艺等，最后由计算机自动生成NC程序。一般情况下，大多数CAD/CAM软件都具有动态加工过程仿真功能，可不经过试切就对刀具路径进行合理性及干涉情况的检查。 
    步骤： 
    首先对产品、零件及加工工艺进行分析； 
    借助CAD模块进行几何造型； 
    在人机交互方式下，计算机自动进行刀具轨迹的计算及生成； 
    针对不同的数控控制系统进行后置处理； 
    自动生成NC程序，并以多种方式输出。
三、典型的CAD/CAM软件
1. Master CAM软件 
    Master CAM软件是美国CNC Software INC 研发的基于PC平台的CAD/CAM系统，其销售量高居全球第一。这是专为复杂外形及曲面加工所设计的最经济有效的CAD/CAM工具软件，它在造型功能、加工功能、仿真模拟、显示屏幕以及数据接口等领域均有上乘表现，包括美国在内的各工业大国皆一致采用此系统，作为设计、加工制造的标准。它可以帮助用户轻松构建2D或3D图形（例如：举升曲面、3D扫描曲面、3D曲面修整、3D凸台避开、曲面投影及曲面接合和圆角处理），并可以通过设置刀具路径及参数来加工出用户需要的成品。它所构建的图形全部适用于Master CAM中的两轴至五轴铣削模块（包括Mill Entry、Mill Level 1、Mill Level 2、Mill Level 3四个模块）、车铣复合加工模块以及线切割等模块，也可以与其他的CAD软件的输出图形兼容，例如DXF、IGES、STL、STA文件等。Master CAM不仅提供可靠与精确的刀具路径，更让NC程序设计师可以轻而易举地设计出最具效率的加工程序。该软件的使用将在第二节作较为详细地介绍。 
    此工具软件具有下列几个特点： 
    提供可靠与精确的刀具路径； 
    可以直接在曲面及实体上加工； 
    提供多样加工方式； 
    提供完整的刀具库及加工参数数据库； 
    拥有多种后置处理功能，适合用来生成适用的NC程序。
2. Pro/ENGINEER软件 
    Pro/ENGINEER自从1988年问世以来，已发展成为当今世界最普及的三维CAD/CAM系统之一，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航空航天、家电和玩具等各行各业。Pro/ENGINEER是一个全方位的三维产品设计开发软件，集成了零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析和产品数据库管理等多种功能。该软件的特性和使用将在第三节作较为详细地介绍。
3. UG软件 
    UG是UNIGRAPHIC的简称，它起源于美国麦道飞机公司，以CAD/CAM一体化而著称，可以支持不同的硬件平台。它由CAD、CAE、仿真、质量保证、开发工具、软件接口、CAM及钣金加工等部分组成。该软件已广泛应用于机械、模具、汽车及航空领域，它常用于注射模、钣金成形模及冲模设计与制造上。基于篇幅本书不对此软件作详细介绍。 
    整个软件可划分为三个部分： 
    CAD部分：包含特征造型（Feature Modeling）、曲线(Curve)、草图(Sketch)、自由成形特征及曲面(Free Form Feature)、绘图(Drafting)、装配(Assembly)、钣金(Sheet Metal)等模块。在此部分可以进行3D线框造型、3D实体造型、2D工程绘图、工程装配及检验、钣金设计等。 
    CAM部分：包含一般加工(Point-To-Point)、NC铣削加工(Planer-Mill、Cavity – Mill、Fixed-Mill等)、NC车削加工(Lathe-Rough、Lathe-Thread、Lathe-Drill等)、线切割（Wire-EDM）等模块。在此部分根据CAD生成的模型或从外部输入的CAD模型，选择相应的加工方法、刀具、工艺参数等，生成加工刀具位置源文件（CLSF），再经过后置处理成对应机床的加工程序即可使用。
CAE部分：包含有限元分析、机构分析等模块。在此部分能够对各种不同的设计方案进行快速的工作模拟，进行结构解析和运动特性解析，预测产品性能及功能。
4.CAXA系列软件 
    CAXA是北京航空航天大学海尔软件有限公司面向我国工业界推出的全中文界面的，包括数控加工、工程绘图、注射模设计、注塑工艺分析、数控机床机床通信等一系列CAD/CAM/CAE软件的品牌名称。主要包括以下几种（本书也不对此软件作详细介绍）： 
    CAXA制造工程师（CAXA-ME）：面向加工中心的CAM软件，该软件具有强大的造型功能，可快速建立复杂的三维模型，具有灵活多样的加工方式。快速生成加工轨迹。通用后置处理适用于各种数控系统。支持三坐标测量机，具有数控代码反读和真实感仿真功能。 
    CAXA注射模具设计（CAXA-IMD）：注射模专业CAD软件。该软件提供注射模标准模架和零件库，以及塑料、模具材料和注射机等的设计参数库。可随时查询、检索；并能自动换算型腔尺寸，对模具进行各种计算。 
    CAXA注射工艺设计（CAXA-IPD）：是与美国C-MOLD公司合作开发的面向注塑行业的CAE软件。采用国际CAE技术，通过科学的分析方法和简便操作，可预测注塑工艺过程，确定优化的注塑工艺参数，达到优化设计的目的。 
    CAXA线切割（CAXA-WEDM）：数控线切割机床的CAM软件，可以交互式绘制需切割的图形，自动生成带有复杂形状轮廓的两轴线切割加工轨迹。输出3B或G代码，支持快、慢走丝线切割机床的编程加工。