CAD/CAM实验

CAD/CAM实验（共11篇）

CAD/CAM实验 篇1

0 引言

随着经济的发展,用户对产品的质量、产品更新换代的速度、产品从设计、制造到投放市场的周期等的要求越来越高,为了适应这一高效率、高技术竞争的时代,各类企业均通过采用一系列先进技术来提高企业在市场中的竞争力,其中计算机辅助设计与制造(Computer Aided Design and Manufacturing,CAD/CAM)技术被国际公认为20世纪90年代的十大重要技术成就之一。计算机辅助设计与制造这一综合性的应用技术是计算机科学、电子信息技术与现代制造技术相结合的产物,是当代先进的生产力,它具有高智力、知识密集、综合性强、效益高等特点[1]。为适应这一社会需求,工科院校普遍开设了CAD/CAM相关实验课程,但传统的教学模式在实践能力、综合知识应用能力和创新能力的培养方面缺陷较大,对现代加工技术的了解有限[2]。

目前,我国高等教育的发展重点已由数量的扩张转变为质量的提高,为此而进行的诸多改革中,教学改革是核心。教学内容和课程体系是培养人才素质、提高教育质量的核心环节,直接反映教育的目的和培养目标。与教学内容和课程体系相关的深层次教学改革是整个教学改革的重点和难点。理科与工科专业的课程体系、教学内容、教学手段与方法随着教学改革的深入已有了较大的调整,但还很少触及目前制造业广泛使用的三维CAD/CAE/CAM技术,课程体系与教学内容的设置还没有跳出传统技术与传统的思维模式,严重影响教学质量与学习效率[3]。

因此,对原有的CAD/CAM相关实验课程进行改革、创新和整合,以先进的三维CAD/CAE/CAM技术为平台,建立开放式的CAD/CAM实验教学体系,改革教学手段与方法,突出实践与实训环节,优化学生的知识、能力和素质,才能培养出创新能力强、综合素质高的复合化工程技术人员,满足现代制造业对人才的需要。

1 CAD/CAM实验教学体系

“综合化创新能力培养”是建立CAD/CAM实验教学体系的目标[4]。以提高办学质量为宗旨,在各教学部门协调下统筹规划CAD/CAM相关实验课程,是建立开放式CAD/CAM实验教学体系的指导思想,必须从专业培养目标出发,全盘考虑,建立一体化的CAD/CAM教学体系,将学生四年的CAD/CAM教学统筹安排,明确每一阶段的培养目标,避免重复,整体优化。

1.1 CAD/CAM实验教学体系的内容

CAD/CAM技术是多种知识、多种技术和多学科的综合运用,与机械制图、机械设计、机械制造工艺等课程有着广泛的联系,如果依据CAD/CAM技术的单元模块功能将其全面融入各相关课程,则可构造出如图1所示的开放式CAD/CAM实验教学体系。整个实验教学体系可分为基础课及专业课实验教学和CAD/CAM普及实验教学两大部分。基础课及专业课的实验教学所对应的模块及相应课程如下所述:

1.1.1 计算机辅助绘图

此类实验主要集中于机械制图这一工科院校的基础课程中,通过学习计算机辅助绘图的基础知识,学习图形输入输出的基本原理,通过绘图练习和计算机上机操作,培养学生利用CAD软件绘制工程图的能力,目前高能院校的机械制图课程中基本都已经加入了计算机辅助绘图的内容,但由于课时缩减和大班授课,学生的上机实践时间无法保证,造成了学生实操能力普遍低下的问题,这一问题的解决有赖于深化教学改革,对工程制图的课程内容和授课重点进行必要的调整。

1.1.2 计算机辅助设计

这一模块包括三维造型设计和结构分析(计算机辅助工程,CAE)两大部分。此类实验主要集中于机械及近机类工科专业的计算机辅助设计、有限元分析、优化设计等专业课程中,在实验中通过上机实践,在三维CAD平台下,建立三维实体模型并真实显示在计算机屏幕上,直接观察产品的结构是否合理、设计上有无缺陷、各零部件的装配关系有无干涉现象等;通过借助三维CAE设计软件分析计算零件应力、应变等,使学生掌握有限元分析计算方法及机构运动仿真等设计分析方法。

1.1.3 计算机辅助加工

这一模块包括计算机辅助工艺过程分析(CAPP)和计算机辅助数控加工(CAM)两大部分。此类实验主要集中于机械专业的机械设计、机械制造工艺、CAM技术等专业课程中,结合专业CAM软件的学习,进一步掌握CAM系统各模块的功能及组成原理、软硬件接口原理、数控加工程序的自动编程及前后置处理等。通过零件加工的制造全过程综合实验,增强学生的综合实践能力及对先进制造工艺的了解。

在CAD/CAM相关基础课、专业课的基础上,广泛开展CAD/CAM技术的普及教育:

1)开设计算机绘图、计算机三维造型设计与制造、计算机三维造型与建模、计算机三维动画等选修课程,拓宽学生的知识面,培养学生对CAD/CAM技术的爱好。

2)指导学生进行科技创新活动,在校内举办多种形式和内容的创新设计大赛,其宗旨是既要求突出学生的个人能力,又要体现学生的团队合作精神;可以针对高科技产品,也可以设计解决日常生活不便之处的精巧用品。方法上采取学生自主设计为主,教师指导为辅,对那些创新设计热情高、能力强的学生,经过校内初赛后,除了对获奖作品进行奖励外,水平较高的作品推荐参加全国性的CAD/CAM技术的作品类及技能类大赛,提高学生的综合知识运用能力和创新能力。

3)建立CAD/CAM技术的网络教学及时辅导系统系统,随时解决学生的疑难问题。目前国内高等院校的师生比普遍偏低,尤其是基础课教学部分,大班上课、分散自学已成为不争的事实,很难做到教师对学生疑难问题的即时解答,造成教学效率低下和部分学生的厌学现象。把计算机图形学的实体造型技术与计算机网络化技术结合起来,利用Web这一开发平台,开发基于Web的教学与学习系统,是解决这一问题较为理想的途径,基于Web的CAD/CAM网络课程教学允许存在时间和空间地域上的分布,学生和教师,学生和学生,在任何连网的计算机上都能进行学习、交流,不受地点的限制,系统的网络上设置问题答疑,及时了解、帮助学生解决疑难,这样既加深学生对重点知识的掌握和难点的理解,又方便老师和学生之间的交流。

4)协助学生参加“三维CAD应用工程师认证”、“原厂认证”、“CAD等级认证”等CAD/CAM技能认证考试,增强学生的就业竞争力。

1.2 CAD/CAM实验教学体系的实践效果

尽管各专业培养目标不同,具体训练内容和基本要求也各有差异,但通过一体化的CAD/CAM体系实验教学训练,在实验理论和实验方法上做到了由浅入深,逐步提高;在实践技能的培养上做到了循序渐进,使学生比较牢固而又全面地掌握基础理论和专业知识外,更重要的是加强学生各种能力的培养,特别是创新思维的训练、提出问题、分析问题和解决具体问题的能力、工程设计能力。学生普遍反映提高了计算机的应用能力,提高了创新设计能力、动手能力和综合素质,学习了先进的设计技术和测试手段,增大了教学信息量,缩短了教学学时,拓宽了学生视野,增强了学生的兴趣,提高了学习效率及教学质量。

在CAD/CAM技术的普及教育中,开拓了学生的视野,增加了对先进制造技术的了解。部分学生在“挑战杯”等大赛中获奖,进一步进行科技创新活动的兴趣更加浓厚。在近三届毕业生中对CAD/CAM技术掌握较好的同学通过了技能认证,获得了“三维CAD应用工程师证书”和“CAD等级证书”,为今后从事相关行业打下了坚实的基础。

2 结论

建立完善CAD/CAM实验教学体系,符合高校教学改革综合化,重视学生创新能力培养的趋势。优化实验教学资源,将三维设计、分析与制造理论和方法全面引入CAD/CAM相关课程实验教学中,使实验教学体系和实验教学内容适应现代科学技术发展的需要,培养学生的现代化工程素质和创新能力,满足现代制造业对CAD/CAM人才的需求。

摘要：为适应社会经济发展需求,工科院校普遍开设了CAD/CAM相关实验课程,但传统的教学模式的缺陷较多,对原有的CAD/CAM相关实验课程进行改革、创新和整合,依据CAD/CAM技术的单元模块功能将其全面融入相关课程,构造开放式的CAD/CAM实验教学体系,使实验教学内容和方法适应现代科学技术发展的需要,培养学生的现代化工程素质和创新能力,满足现代制造业对CAD/CAM人才的需求。

关键词：CAD/CAM,实验教学,教学体系,开放系统

参考文献

[1]唐承统,阎艳.计算机辅助设计与制造[M].北京理工大学出版社,2008.

[2]邓敏和,梁式.CAD/CAM综合实验的实践与思考[J].实验科学与技术,2004,(2):67-68。

[3]段红杰,于善启.面向三维CAD/CAM技术的机械类专业教学改革的研究与实践[J].郑州航空工业管理学院学报(社会科学版),2007,26(5):125-127.

[4]张慧,柳忠海.强化基础,注重实践,实行CAD实验教学一体化[J].实验技术与管理,2000,17(5):31-34.

CAD/CAM实验 篇2

第1章绪论…………………………………………..…………………

1.1Pro/E模具设计简介……………………………………………1.2Pro/E数控加工简介…………………………………………….2 第2章 典型塑件模具设计.………………….…….………………….5

2.1塑件表壳工艺性

………………………………………….5 2.2塑件表壳模具设计

……………………………………………第3章 塑件凹模数控加工

….………………….…………………… 17

3.1 表壳凹模数控加工 ……………………………………………… 17 第4章 总结

…………………….…………………..…………………… 23

模具CAD/CAM实训报告

专

业：材料成型及控制工程 班

级：材料成型0941 姓

名：刘文帝 学

号：10 指导教师: 王东明

机械工程学院

2012年12月

第一章 绪论

一.Pro-E模具设计简介

①.Pro-E模具设计简介

Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。

Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。

1.参数化设计

相对于产品而言，可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。

2.基于特征建模

Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如

系列化快餐托盘设计

腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活，特别是在设计系列化产品上更是有得天独到的优势。

3.单一数据库

Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。

大型捕鲸船装配设计

[2]

4.直观装配管理

Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“贴合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。

5.易于使用

菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。

②.模具设计的流程

1.在计算机的硬盘空间创建一个文件夹，并将设计模型文件放入该文件夹中。

2.打开Pro/E，将工作路径设置到步骤1创建的文件夹。

3.打开设计模型检查其单位制，一般将其转化为公制(mmns)。

4.创建模具模型

1)文件 → 新建 → 选择“制造|模具型腔”并输入模具模型名称，同时将默认模板前方框中的勾去掉 → 确认 → 在接下来的对话框中选择与设计模型相同的单位制(mmNs)→ 确认即可进入模具模型的设计界面。

2)使用菜单管理器命令“模具模型” → 装配 → 参考模型 → 在打开的对话框中选择设计模型文件 → 确认 → 进入组件放置对话框 → 利用装配知识将设计模型放入模具模型空间→确认后会弹出创建参考模型对话框，在其中选择“合并参考”，并输入参考模型的名称→确认。

3)使用图层管理方法将设计模型的参考面和坐标系隐藏起来。

4)设定收缩率：菜单管理器命令“收缩” → 公式→ 1+S → 尺寸或比例方式设定，设定完成后可利用“收缩信息”查看。

5)创建工件模型：菜单管理器命令“模具模型” → 创建 → 工件模型 → 手工→在弹出的对话框中选择“零件|实体”并输入工件模型的名称 → 确认 → 创建特征 → 确定 → 可利用实体造型方法创建六面体→确认后在模型空间中会出现一个绿色的实体。

5.设计浇注系统：菜单管理器命令“特征” →型腔组件→实体→利用剪切方法创建主流道、点浇口等。(例：用旋转剪切方法创建主流道时，绘制完旋转轴和旋转截面后 → 确定 → “相交”上滑板 → 取消“自动更新”项 →选中要移除的项，右击选中移除 → 确定即可。)

6.设计分型面

菜单管理器命令“分型面” →创建→在弹出的对话框中输入分型面的名称或使用默认的名称→确认→增加→接下来使用曲面的编辑与修改功能创建分型面，有下列几种常用的方法：

1)按下“隐藏|显示”按钮→在弹出的对话框中将工件模型隐藏→确定→菜单管理器命令“复制”→在设计模型上选择要复制的面→完成→(若需要将复制得到的曲面上的“破孔”进行填充，则在“曲面：复制”对话框中选择“填充环” →定义→选择包含破孔的分型面→确认→)再使用“延伸”的方法将复制得到的面延伸至工件模型的外表面。

2)阴影(即采用光投影的方法产生分型面，在此之前不能将工件模型隐藏)→在弹出的对话框中选择“方向”向→定义→在参考模型上选择一个面用来指定投影方向→确认。

7.菜单管理器命令“模型体积块” →分割→两个体积块|所有工件→确认→选择上述创建的分型面→确认→在弹出的对话框中输入体积块的名称或采用默认的名称→确认。

8.菜单管理器命令“模具组件” →“抽取”将上一步产生的体积块转化为相应的模具组件。

9.菜单管理器命令“铸模” →“创建” →输入名称→生成一个浇注件。

10.菜单管理器命令“模具开模” →定义开模步骤→定义移动→选择模具组件→指定开模方向→输入开模距离，完成一个模具组件的开模动作→接下来按相同的方法定义其他组件的开模动作。

11.利用“分析”菜单对参考模型的拔模角、壁厚、投影面积、分型面等进行检测。

一.Pro-E数控加工简介 ①.Pro-E数控加工简介

CAD/CAM是计算机辅助设计（Computer Aided Design）和计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing)的简称。CAD/CAM软件经历了从二维绘图到三维数字建模，从零件设计到产品设计，从物理样机到虚拟样机，从工程分析到产品优化的发展过程，技术日益成熟，在工业领域得到了广泛应用。目前世界上应用比较广泛的CAD/CAM软件主要有Pro/E、UG、CATIA、MasterCAM、CAXA等。

Pro/Engineer是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation ,简称PTC）的优秀产品，它集成了零件设计、产品装配、模具设计、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，产品数据库管理等功能于一体，广泛应用在机械、汽车、模具、航天、家电、工业设计等行业。PTC公司在企业三维设计制造中占用极其重要的地位，世界上主要大的汽车制造公司（福特、宝马、丰田、现代等）和飞机制造公司（波音、空中客车等）都是PTC的客户，摩托罗拉使用的就是PTC公司的解决方案，使手机模具的开发只需要48小时！

Pro/Engineer Wildfire 3.0中文版是PTC公司于2006年4月推出的最新版本，本次培训将重点介绍Pro/NC（Numerical Control）模块。数控铣削是最常用的机械加工方法之一，既可以加工具有平面形状的零件，又可以加工曲面零件，还可以加工带有孔系的盘、套、板类零件，因此铣削加工在机械加工行业的应用十分广泛。Pro/NC

中的铣削加工方法主要有体积块加工、局部铣削加工、曲面铣削加工、平面加工、轮廓加工、腔槽加工、轨迹加工、孔加工、螺纹加工、刻模加工、陷入加工等。数控车削加工方法主要有区域车削、轮廓车削、凹槽车削、螺纹车削等。

②.数控加工的流程

第二章 典型塑料模具设计

工具-定制屏幕-文件-设置工作目录和试除不显示、窗口和帮助-激活和关闭窗口

将工作目录设置在桌面-ProE模具设计-例5：表壳-biao ke下。1.建立参照模型 打开biaoke。Prt

关闭窗口，试除。

2.创建模具模型（装配参照模型、创建工件）

新建-制造-模具型腔，名称biaoke，使用缺省模板，mmns_mfg_mold，确定。

模具模型-装配-参照模型-biaoke.prt-缺省-√-确定，创建-工件-手动-名称wp-确定-创建特征-加材料-拉伸、实体-完成-定义内部

草绘

-草

绘。

3.设置收缩率

收缩-按尺寸-比率0.005-√ 4.设置分型面 侧面影像曲线

分型曲面-裙状曲面-特征曲线-完成，环分类-外侧-确定

5.构建模具体积块

体积分割块-完成-确定，分别更改加亮体积块的名称，分别为UP和DOWN

6.抽取模具元件

模具元件-抽取-选取全部体积块-确定-完成 7.创建模具特征（1）创建顶针孔

草绘的基准点-选取草绘平面-√，特征/型腔组件/顶针孔-推针孔：竖直的-在点上-确定-选点-完成

-正向-相交元件-自动添加，输入5-确定两次，在输入沉孔孔直径10和深度40，确定-完成（2）创建等高线

平面命令-特征/型腔组件/等高线-选取草绘平面-缺省相交元件-自动添加/确定-完成/返回

（3）创建浇口

菜单管理器-特征/型腔组件/实体切减材料/旋转/实体/完成-右键定义内部草绘-选取草绘平面，绘制浇口形状，单击确定，单击菜单管理器中【完成/返回】。9.铸模

在菜单管理器中选取【铸模/创建】命令，输入零件名称molding,回车两次，单击【完成/返回】。10.开模

在菜单管理器中选取【模具进料孔】命令，在下拉菜单中选取【定义间距/定义移动】命令，选取移动构件、分解方向及位移，单击【完成/返回】，如图所示

第三章 塑件凹模数控加工

表壳凹模数控加工

1.选取【文件/设置工作目录】命令，将工作目录保存在biaoke所在文件夹下,然后【确定】。

2.【文件/新建„】菜单命令，打开【新建】对话框 3.制造模型/装配/参照模型-cavity.pr-打开-元件放置-缺省-√，创建参照模型-同一模型-确定

（2）在菜单管理器中选取【制造模型/创建/工件】命令，输入零件名称回车，弹出下拉菜单选取【实体/加材料/拉伸/实体】，单击确定。右键定义内部草绘，选取草绘平面、参照，绘制矩形，单击确定，确定拉伸长度，单击

按钮。

4.菜单管理器中-制造设置-NC机床-机床设置-参照/加工零点，在【原始】界面下选取坐标系，在【定向】界面下选取XYZ的方向，单击【退刀/曲面】，弹出【退刀设置】对话框，设定退刀高度，单击确定两次，在菜单

5.粗加工。在菜单管理器中选取【加工/NC序列/加工/体积块/3轴/完成】命令，设置下拉菜单下选取【刀具/参数/体积】，单击完成。弹出【刀具设定】对话框如图所示3-7，设置刀具直径、高度值，单击【应用/确定】。弹出【编辑序列参数“体积块铣削”】对话框如图所示3-8，设定【切削进给量/步长深度/跨度/安全距离/主轴转速】的相应数值，单击确定。在工具栏单击【铣削体积块】命令，右键定义内部草绘如图所示3-9，绘制铣削平面，完成草绘，拉伸至平面,拉伸完成实体块如图3-10。在菜单管理器中单击【完成序列/完成/返回】。在菜单管理器中单击【加工/NC序列/序列/演示轨迹/NC检测】命令，查看加工过程

6.精加工内腔轮廓。在菜单管理器中选取【加工/NC序列/加工/轮廓/3轴/完成】命令，在序列设置下拉菜单下选取【刀具/参数/曲面】，单击完成。弹出【刀具设定】对话框如图3-12，设置刀具直径、高度值，单击【应用/确定】。弹出【编辑序列参数“剖面铣削”】对话框如图

3-13，设定【切削进给量/步长深度/安全距离/主轴转速】的相应数值，单击确定。在菜单管理器单击【选取曲面/模型/完成/曲面/完成】命令，选取内腔曲面如图3-14。单击确定，在菜单管理器中单击 【完成序列/完成/返回】。在菜单管理器中单击【加工/NC序列/序列/演示轨迹/屏

幕

检

测

】

命

令

7.精加工内腔底曲面。在菜单管理器中选取【加工/NC序列/加工/曲面/3轴/完成】命令，在序列设置下拉菜单下选取【刀具/参数/曲面】，单击完成。弹出【刀具设定】对话框如图3-16，设置刀具直径、高度值，单击【应用/确定】。弹出【编辑序列参数“剖面铣削”】对话框如图3-13，设定【切削进给量/步长深度/安全距离/主轴转速】的相应数值，单击确定。在菜单管理器单击【选取曲面/模型/完成/曲面/完成】命令，选取内腔曲面如图3-14，3-17。单击确定，在菜单管理器中单击 【完成序列/完成/返回】。在菜单管理器中单击【加工/NC序列/序列/演示轨迹/屏幕检测】命令，查看加工过程如图所示3-18。

图3-16

图3-18

8.在菜单管理器中选取【CL数据/输出/操作/OP010/文件/MCD文件】命令如图3-18，在【保存副本】对话框中单击确定。选取单击【Done Output】【完成/返回】,最后生成G代码，即一个*.tap文件,可用记事本打

开

并

编

辑，如

图

所

第四章 总结

时间总是过的很快，三周的CAD/CAM实习不经意间就结束了。虽然很多方面的操作不是很熟习，但是收获却是很多的。

首先对CAD/CAM知识较以前来说有所提高，比以前全面了，以前生疏的操作命令在这三个星期的实习磨练下能够熟练运用。当然在画图的时候还是遇到困难，通过老师讲解与自己理解画出来，有些问题还是要自己独立思考，才能把新的知识转为自己的，在以后遇到难题的时候就能够很好的解决，在CAD/CAM的实训中学会了这一点，这是一大收获。

在实训中学会了应用Pro/E模具设计和数控加工的操作方法，模具设计：

1、设置工作目录

2、新建模具设计文件

3、建立模具模型4.设置尺寸收缩5.创建分型面6.构建分割体积块7.抽取模具元件8.创建模具特征9.铸模10.开模11.存盘 ；数控加工：

1、加工前的准备工作

2、创建NC加工文件

3、创建制造模型

4、定义操作

5、创建NC序列

6、后置处理。学会了用不同的方法创建不同的分型面，创建特征的方法等等。

CAD/CAM实验 篇3

计算机辅助家具设计与制造（FCAD/CAM-Furniture Computer Aided Design/Manufacturing）是运用计算机技术完成家具设计及制造的通称.FCAD/CAM有广义和狭义之分，广义FCAD/CAM是指运用计算机辅助完成从家具原材料选配到制造出产品的全部制造活动，包括了直接制造活动和间接制造活动，涉及工艺准备、生产计划、物料计划、生产控制和质量保证等多项内容.狭义FCAD/CAM是計算机技术在某个制造环节中的应用，通常指计算机辅助数控加工，是将家具零部件加工的工艺路线和工序内容等信息输入计算机，计算机输出刀具加工的运动轨迹（刀位文件）和数控程序，用以控制数控机床完成家具某一零部件的加工.FCAD/CAM已成为先进设计与制造技术的重要组成部分.也是提高家具设计与制造水平的重要举措.

FCAD/CAM是现代设计制造技术发展最为活跃的领域，已直接影响产品更新、生产发展和竞争能力.进入21世纪，意味着一个大批量生产时代的结束.刚性流水线已逐渐成为过去.对于家具制造业面临的是一种具有高度柔性的，拥有高技术和能对市场需求作出迅速反应的设计与制造模式.这种新的制造模式的基础就是FCAD/CAM，即计算机辅助家具设计和辅助家具制造技术.

面对家具市场激烈竟争，能否根据市场需求作出快速响应和决策是一个企业能否赢得市场的关键.而这种能力的基础取决于企业设计与制造的技术水平.以FCAD/CAM为基础的设计与制造技术可以用最快的速度向市场推出全新的产品，从而在市场竟争中处于主动.

国内家具企业虽然取得了很在的进步.但整体的设计与制造水平和发达国家相比还存在相当距离，有些家具企业对FCAD/CAM没有认识.笔者就实际应用的情况为例说明狭义CAD/CAM工艺过程和加工特点.

1.家具CAD/CAM的工艺过程

数控加工是靠程序来控制机床的加工过程，因此编制数控程序是十分关键的一环。理想的加工程序不仅能保证加工出符合设计要求的合格零件，同时可使数控机床功能得到合理的应用和充分地发挥以及安全可靠地工作。家具雕刻对于家具制造的整个过程来说只是其中精加工的一个部分，所以研究家具雕刻的工艺要从家具生产工艺开始。

根据加工特征或加工目的的不同，实木零部件的生产工艺过程一般由干燥、配料、毛料加工、胶合（胶拼）、弯曲成型、净料加工、装饰（贴面与涂饰）、装配等若干个过程。净料加工是指进一步加工出各种结合用的榫头、榫眼、连接孔或铣出各种线型、型面、曲面、槽簧以及进行表面砂光、修整加工等。雕刻应该是属于净料加工范畴，在零部件完成表面砂光、修整加工后，进行雕刻，雕刻完毕以后再对雕刻纹样进行单独砂光处理。不同的产品有不同的加工工艺流程，其基本工艺流程如图1.由以下核心加工步骤组成：

1.1输入文件

运用CAD建立实体模型，绘制刀具的走刀路径，也可以文件形式输入，但输入文件的数据结构，格式相同或兼容.

1.2定义刀具资讯

定义刀具资讯（如刀具直径，加工刀片数、刀具形状等），选择进刀、走刀、退刀方式等.

1.3设置加工参数

设置加工的参数（进刀速度、刀具转速、切削速度、切削形式等）及机械或刀具的补偿等.

1.4生成刀具轨迹

生成刀具加工轨迹，并对刀具加工轨迹进行即时动态虚拟，并记录加工工艺卡.对有问题的程序返回重新进行修改.

1.5输出NC码

根据加工的CNC控制系统输出NC码.

1.6数据传输

计算机与CNC之间进行数据传输（可以通过网络、DNC、驱动器等）.

2.家具CAD/CAM加工的特点

家具的加工主要以木质材料为主，由于木质材料质地比软，切削方式主要采用高速铣、刨，钻，锯，车，砂，雕刻等方式，目前市场上的CNC加工设备也多种多样，其加工刀具有各种铣刀，刨刀，雕刻刀，单头钻，多头钻，32mm系列排钻等，其加工方式不但考虑CAM系统刀具路径，而且还结合CNC加工设备所用刀具的特点，以完成各种不同形式的加工.

2.1加工精度高

CNC加工设备的结构决定，其设备精度都比较高，CNC设备的定位精度为±0.01mm，重复定位精度为±0.005mm.

在加工过程中不需操作人员中间修正，工件的加工精度全部由机床保证，消除了操作人员的人为误差.因而加工出来的工件精度高，尺寸稳定.其形状和尺寸精度能满足各种家具对精度的要求.

2.2能加工复杂的型面

CNC加工设备的刀具运动轨迹是由加工程序决定的，因此只要能编制程序，同时选用合适的CNC加工设备及相应的刀具，无论工件的型面多么复杂都能加工.选用图2所示的CNC设备，可以加工家具零部件的复杂曲面，各种线型；长期依赖手工方式的雕刻工艺，CNC加工设备也能完成.CNC加工设备使家具制造向数字化生产方式发展.

随着数控CNC技术的发展，CAD/CAM用途也为断地扩大，能刨削大面积的曲面，能车削复杂的回转体的零件，并能锯切曲线零件，

2.3能加工各种结构的家具零部件

在CNC加工设备上配置不同的刀具及其附件，就可以完成各种定位孔，结构孔，32mm系列孔，指接榫，各种榫头，槽榫.能满足实木和板式家具基本加工需要.图3所示的刀具与附件是CNC加工设备附件的一部分.

2.4生产效率高

CNC加工设备的主轴转速达25000rpm甚至更高，实现高速切削.X＼Y定位速度已达到24m/min.Z轴定位速度9m/min，实现快速定位.通过合理选择切削参数.充分发挥刀具切削性能.减少切削时间.而且加工过程稳定.不需要在加工过程中进行中间测量就能连续完成整个加工过程.CNC的加工轴已从早期的单轴向多轴发展，自动换刀也由单轴向多轴自动换刀发展，工作台由单个向两个发展，增加一次加工工件的数量，加工从单头向多头多轴联动发展，一次定位，实现铣，锯，刨，钻等各种加工方式，大大提高生产效率，如图6所示.

2.5能实现大批量生产

CNC加工设备的加工范围也不断扩大，不但能满足小批量多品种，而且已能满足多品种大批量生产.如图5是出口美国的餐椅椅背部件大批量生产刀具路径及工件加工定位图，用一台8轴CNC分4轴一组联运生产，正常情况下可生产480件/小时.一些认为 CNC加工设备只能用于小批量，多品种的认识是错误的.笔者实践实现.若设计与制造复杂零部件且批量很小.由于需高技术专业人 CAD/CAM编写NC码的工作量相当大，并不经济.

2.6调试简单

操作安全，可一人多机操作CNC加工设备出第一个合格工作台，工人只需要进行工件的装夹和启动机床，减轻了工人的劳动强度.现在家具用的CNC加工设备可靠性高，保护功能齐全，并且数控系统有自诊断和自停机功能.因此当一个工件的加工时间超出工件的装夹时间时，就能实现一人多机操作.

CNC加工设备对操作者的技术水平虽然较普通设备高，但是现代数控设备换刀方便，定位一般用相对坐标，刀具的参数，位置可以通过程序或机械进行数字化自动修正，多轴联运加工定位可以运用加工程序进行调刀.

2.7经济效益明显

虽然数控机床相对单台普通机床投资高，一次投资及日常维护保养费用较普通机床也要高很多.但能避免采购大量专用设备，减少劳动力成本.通过发挥CNC加工设备的加工能力，提高设备的利用率.节省企业大量购卖专用设备的资金.CNC加工设备不仅生产效率高.加工质量好，废品少，生产周期短，而且能发挥新产品开发快的优势，从而提高经济效益.

2.8可运用现代管理技术

在数控机床上，加工所需要的时间是可以精确预计的，并且相同工件所用时间基本一致.因而可以精确估计工时和工时费用.这有利于精确编制生产进度表，有利于均衡生产和取得更高的预计产量.

用FCAD/CAM可以实现设计与制造即时化，并行化，网络化，大大缩短产品开发时间.

2.2数控编程的一般流程

在计算机上进行图形交互式数控编程可分为4个阶段：准备工作阶段、技术方案阶段、数控编程阶段以及程序定型阶段。

2.2.1准备工作阶段

在该阶段，主要是生产管理部门根据生产计划下发编程指令、工装准备以及下发有关工程图纸或CAD模型。

2.2.2技术方案阶段

数控编程前的首要工作是制定技术方案。技术方案阶段主要的任务是根据创建的制造资源，编制数控加工的工艺方案。数控工艺方案的设计是有难度的，因为要处理的信息量大，各种信息之间的关系又极为错综复杂，主要靠工艺师工作经验以及经实践检验的和优化的典型加工实例，经总结、提炼和分类，制作成工艺样板（即加工模板），存储在工艺数据库中，供工艺人员调用。随着日积月累工艺资源日益丰富，可使工艺规程的编制实现“规范化”，从而大大提高生成速度和成功率。

2.2.3数控编程阶段

在编程准备期间，主要的依据使图纸（或CAD模型）、编程指令以及下发的工艺文件。首先，编程员分析零件的几何特征，构思加工过程，结合机床具体情况，考虑关键的定位，选用夹具和设计夹具。在准备工作环节中，另一个主要任务是建立零件的数控加工模型（CAM模型）。一般情况下，不需要建立CAM模型，CAD模型就可以直接用于定义加工參数和加工对象，生成刀具加工轨迹，但是许多情况下，仍然建立CAM模型，其目的有3个：

1）压缩和简化——提取CAD模型中的曲线和曲面，建立简洁的加工模型，压缩某些与制造无关的特征，提高运算速度和使刀具轨迹合理.

2）修补——对某些造型有缺陷的模型加以修补.

3）增加——增加一些加工辅助线和辅助面有了加工模型，就可以根据加工的环境制定模本，确定刀具以及加工方法等数控编程的最后环节是数控程序的验证工作，可分为计算机验证和试切验证。

2.2.4家具雕刻编程工艺流程

数控编程是从零件图纸中获得数控加工程序的过程。它的主要任务是计算加工走到的刀位点（cutter location point，简称CL）。刀位点一般取刀轴线与刀具表面的交点，多刀轴加工还要给出刀具矢量。数控编程的核心工作就是生成刀具轨迹，然后将其离散成为刀位点，最后经过后置处理生成数控加工程序。它以内部统一的数据格式直接从CAD系统获得产品的三维几何模型，通过输入工艺控制参数，生成刀具轨迹，再利用计算机仿真检查干涉和碰撞情况，再经后置处理模块生成数控机床所能接受的代码。因而，根据家具雕刻加工工艺特点及Mastercam软件的特点，以及本文对家具雕刻制作过程的分析，编制了家具雕刻编程的一般工艺流程。后面两章将按照这个流程细化每一步的过程。

3.家具CAD/CAM的缺点

3.1人员素质要求高

CNC加工设备对操作和设计人员要求高，不但要懂CAD/CAM，还必须熟悉家具生产工艺，二者缺一不可.

3.2设备复杂

由于设备复杂系数高，对维护者的技术水平要求相应增高，而且维护费用比普通设备高.

3.3小刀具不宜

当加工所用的刀具直径小于5mm时，由于刀具太小，线速度太低，影响加工质量.

3.4能实现大批量生产

CNC加工设备的加工范围也不断扩大，不但能满足小批量多品种，而且已能满足多品种大批量生产.如图5是出口美国的餐椅椅背部件大批量生产刀具路径及工件加工定位图，

用一台8轴CNC分4轴一组联运生产，正常情况下可生产480件/小时.一些认为 CNC加工设备只能用于小批量，多品种的认识是错误的.笔者实践实现.若设计与制造复杂零部件且批量很小.由于需高技术专业人 CAD/CAM编写NC码的工作量相当大，并不经济.

3.5调试简单

CAD/CAM实验 篇4

关键词：CAD/CAM,教学改革,软件应用

1 引言

《CAD/CAM综合实验》是我院面向机械制造及自动化、机械电子专业所开设的一门专业选修课, 是理论与实践一体化的教学环节。该课程以培养CAD/CAM软件应用能力为重点, 使学生掌握三维数字建模和计算机辅助编程的方法和技能, 能够利用UG软件进行中等复杂程度零件的设计与制造, 为快速适应现代机械设计、机械制造岗位奠定基础。

2 课程教学中存在的问题

(1) 教学内容有待调整根据现有的教学大纲要求, 《CAD/CAM综合实验》共32课时, 主要内容包含UG草绘、三维实体建模、曲面造型、零件装配、工程图以及数控编程等, 其中数控编程8课时。显然CAD/CAM教学内容太偏重于CAD, 而先开课程《Pro/E软件技术与应用》中已经详尽地讲解了Pro/E的CAD操作, 并且UG和Pro/E建模方法大同小异, 其创建的文件可经过转换相互打开, 因此CAD/CAM课程应该侧重于数控编程, 学时分配在16~20课时。

(2) 教学一般偏重于软件操作, 与理论联系少。翻阅各个出版社的CAD/CAM教材、UG软件应用教材, 发现绝大多数教材都是在介绍软件各个模块操作。受使用教材、课时以及老师自身知识水平的限制, 教学也不可避免地偏重于软件操作, 实践与理论脱离, 导致学生无法学以致用, 解决不了实际问题。比如数控铣削编程, 刀具类型和尺寸如何选择、切削参数如何确定等, 在软件教学中很少讲透彻, 很多学生也只会跟着实例设置各参数, 不知所以然。当然这也源于学生不能将相关课程的理论知识灵活运用到实际问题的解决中。

(3) 学生软件学习能力的差异很大, 两头难兼顾。软件教学是在机房, 讲授课程时, 教师机控制学生机进行广播教学。接受能力强的同学很快掌握操作, 继续听课就倍感无聊又动不得电脑操作, 挫伤学习积极性;学习能力差点的学生, 有些命令需要通过多个实例反复演练, 否则软件操作就掌握不好, 有些自暴自弃。

3 课程教学改革

3.1 调整教学内容, 选择合适教材, 适当补充些理论知识。

《CAD/CAM综合实验》教学内容由原先的偏重CAD改为偏重CAM, CAD部分只简单介绍UG草绘、三维建模和曲面造型, 删除零件装配和工程图;CAM部分重点讲解平面铣削、轮廓铣削、车削、钻削等数控加工编程。

目前市面上的UG软件应用教材众多, 有不少是针对某一具体模块的教程, 如曲面设计教程、工程图教程、模具设计教程、数控加工教程等, 讲解详细深入但功能局限;而基础教程、综合教程等, 往往又是面面俱到但各模块不尽详细。针对修改后的教学内容, 可以挑选一本包含CAD和CAM两部分内容的教程为主要教材, 再补充两本详细介绍三维建模和数控加工的电子教材。当然后期可以根据独立学院的培养目标, 结合课程目标和学生特点, 自编一本实用教材。

此外在教学过程中适当补充些理论知识, 比如讲解具体零件三维建模, 可以分析为什么阶梯轴中间有沟槽 (退刀槽) , 为什么零件设置加强筋等等;在讲解数控编程时, 要补充常用的加工方法、使用的刀具类型和参数选取、切削参数的设置、加工余量等知识。这些知识很多是学生在机械制造课程中学过的, 我们在教学中再补充强调下, 学生会温故而知新, 慢慢将理论和实践很好地结合起来, 学以致用。

3.2 因材施教, 积极调动学生学习的主动性

针对学生学习能力的差异性, 利用机房教学的特殊性, 突破传统的一致教学模式, 让学有余力的学生集中在一个区域, 每次课程布置些额外的练习任务, 少控制或不控制其电脑, 让他们更多一些时间自主练习软件, 为参加CAD竞赛或技能等级考试做准备, 充分调动其积极性;其余同学仍然采用教师讲授、学生练习相结合的教学方式, 目的是让所有学生掌握基本的软件操作方法和技能。在每次课程结束之前安排5~10分钟时间, 随机请自主练习的一个学生讲解下他所完成的附加任务, 这样既可以检查其完成情况, 也让其余学生了解更多零件的操作步骤和方法。当然这个划分不是固定的, 在整个教学周期内根据学生学习软件的情况适时调整, 鼓励和督促并举, 努力调动学生的主动性。

3.3 强化软件应用

《CAD/CAM综合实验》是一门实践性很强的综合课程, 与机械设计、机械制造等课程密切相关, 是采用UG、Pro/E等三维软件辅助计算机设计和制造。可以说软件是一种工具, 如果背离了服务机械设计、机械制造的目的, 那就失去意义了。因此课程教学中教师讲解的实例、学生练习的实例, 最好来源于企业产品, 来源于机械设计、机械制造课程中的零件, 比如学生自己设计的减速器、各类夹具等, 学生用软件将自己的设计成果展示出来, 会产生很大的成就感, 增强学习软件的兴趣。此外应加强校企合作、产学研合作, 积极创造条件, 让学生参与零件设计、制造的全过程。如针对企业某一具体零件, 让学生从二维图纸出发, 完成三维零件设计、制定零件加工工艺、进行零件的仿真加工、生成数控程序并导入到机床, 最终实现零件的加工。学以致用是软件学习的最终目的。

3.4 推荐优质资源, 鼓励自学

学好一门软件, 仅依靠课堂教学是远不够的;软件要多练习、勤练习, 孰能生巧。教师可以为学生推荐优质的网络应用平台和教材, 让学生自主学习。目前很多学习网站 (比如我要自学网) 有丰富的软件课程素材、在线教程等;图书馆的很多软件教材附带光盘, 多包含范例文件、语音讲解视频等, 学生可以借助这些丰富资源强化软件学习。

4 结束语

本学期的《CAD/CAM综合实验》课程已经调整了教学内容, 学生在学完三维建模后将机械制造课程设计中完成的夹具以三维形式表达出来, 强化了软件应用, 反馈良好。

参考文献

[1]张昌明, 张会.机械类CAD/CAM/CAE课程教学改革探索与实践[J].经营管理者, 2016 (06) :411.

CAD/CAM实验 篇5

关键词：《CAD/CAM应用》；教学改革；项目化

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1005-1422（2016）05-0088-02

一、教学中存在的问题

《CAD/CAM应用》以UG软件为载体，完成产品造型和数控自动编程，主要培养从事机械制造行业中的绘图、加工工艺设计、编程的能力，是机械制造专业主干课程。德国西门子公司开发的UG三维软件是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，功能强大，可以轻松实现各种复杂实体的造型，并对零件进行编制程序加工。它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段，在国内外拥有最广泛的用户，特别是在东莞、深圳等珠三角的制造行业，大部分企业用UG作为设计和加工的软件。根据我院服务当地的办学定位，我院机械制造专业服务东莞的制造业，建设好基于UG的《CAD/CAM应用》课程对服务本地经济具有重大意义。

目前，我校开设的《CAD/CAM应用》教学上存在一些不足，主要体现在以下两个方面：

（1）教学内容未与企业对接。课程以往的教学内容未与企业实际生产项目进行对接，针对性不强。

（2）课程评价单一。课程评价往往注重结果，对纪律和过程不够重视，不利于学生职业素养的养成和培养学习的积极性和创造性。

二、课程改革内容

融入基于工作过程系统化理论，与企业合作共同开发课程项目，融入职业资格标准，基于企业的工作过程组织教学内容，通过“工学交替”的教学模式，形成具有工学结合的特色。具体改革内容如下：

1.制定课程标准

机械制造与自动化专业的《CAD/CAM应用》课程有60个课时，重点在于掌握机械零件的绘制和简单机械零件程序的编制。所以，本课程的教学设计是以典型零件为载体，要求学生重点掌握UG软件三维建模、编程等知识。

（1）能力目标。学生通过学习本课程，形成以下职业能力：能看懂零件二维工程图，采用合理的建模步骤方法，创建出零件的三维模型；能使用软件的工程图模组功能，输出符合要求零件的二维工程图；能根据工艺要求应用UG软件进行刀具路径的编程。

（2）知识目标。通过以典型零件为载体的项目学习，学生掌握零件的三维建模方法、掌握典型零件数控加工程序编制，具有安全、质量、成本、效益等意识，善于沟通和合作。

（3）素质目标。具有安全、质量、成本、效益等意识，善于沟通和合作。具备一定的语言表达与沟通能力，能进行工作上的分工协作，爱护仪器、设备，遵守安全操作规程。

2.建立基于项目导向的教学模式

分析企业典型的生产项目，以工作过程为导向，对课程进行整体教学设计和单元教学设计，设计课程教学项目，每个项目的学习都以生产的工作任务为载体来进行，以工作任务为中心整合理论与实践，实现理论与实践的一体化教学，具体设计见表1。不仅注重学生理论知识的学习，还要注重职业素养的培养，培养分析问题能力和解决问题的能力。

3.建立评价体系

采用过程评价与结果评价相结合，考核除了要体现学生的知识技术水平，还要注重对学生职业素养的培养和实际问题的解决能力。考核内容及所占分值见表2所示。现在很多学生比较散漫，迟到、带早餐进教室现象比较严重，所以要加强纪律的管理，将这部分的考核引入总评中，确保学生能按时进教室，有好的精神面貌投入到学习中，确保学习效果，也养成好的职业素养。对学生分析问题、解决问题、完成速度和完成质量进行考核，有利于激发学生学习的积极性和创造性。

三、结语

本论文针对目前《CAD/CAM应用》课程中出现的问题，设计基于工作过程的项目，激发学生的积极性和创造性，同时建立有效的评价体系，督促学生按时走进教室，有好的精神状态学习，保证学习效果。本教学改革的目的是用制度把学生准时带进教室，通过课程的实用和丰富吸引学生学习，达到好的教学效果。

参考文献：

姜大源.论高等职业教育课程的系统化设计——关于工作过程系统化课程开发的解读[J].中国高教研究，2009（4）.

CAD/CAM实验 篇6

传统教育中, 机械CAD/CAM技术只是与一般专业课或专业基础课一样进行教学, 没有把机械CAD/CAM技术结合到相应的工程项目中。由于教学仍采用传统方法, 偏重于理论, 所学不知所用, 更谈不上解决实际问题, 导致学生学完《机械CAD/CAM》课程后普遍存在不会解决实际问题等情况。

当前, 沈阳职业技术学院机械类专业的教育改革正在进行, 制订出结合本地区实际情况, 适应校企合作、工学结合的《机械CAD/CAM》课程教学内容、教学方法, 及配套教材, 这对于提高教育教学质量、培养适合现代企业需求的机械类高技能应用型人才具有重要意义。

一、课程改革的目标及需要解决的问题

1. 课程改革目标

建立符合专业人才培养方案;建立适应社会需求、适应CAD/CAM技术发展水平、与机械类其他相关课程内容互动的教学模式;编写适合的《机械CAD/CAM》教材、实训课件和学习软件;推广《机械CAD/CAM》软件的二维和三维认证考试, 建立多媒体教学软硬件环境, 建立适合学生自学的开放实训室;结合其他相关专业课程设计提高机械CAD/CAM的实际应用能力。

2. 需要解决的问题

(1) 教什么。调研国内外《机械CAD/CAM》课程的现状, 明确《机械CAD/CAM》课程与机械类其他相关课程间的互动关系。课程内容要考虑在其他相关课程中的应用情况, 要符合企业的实际需求, 同时还要顾及到学生就业岗位的需求和以后的发展。

(2) 怎么教。采用项目教学法进行课程教学、结合企业的实际应用案例及其他相关课程的设计, 并按专业综合能力考核, 以提高《机械CAD/CAM》的应用能力。

(3) 谁来教。主讲教师和从事机械CAD/CAM工作的、有实际应用经验的企业工程技术人员参与教学活动, 从纯粹的主讲教师主导课程变为主讲教师和企业教师共同完成教学活动。

(4) 在哪教。建立多媒体教学软硬件环境、编写适合学生自学及互动的三维教学实训软件、建立开放实训课程、实行开放式管理, 做到实训时间的开放、实训场地的开放、教学资源的开放。同时完善实训室管理制度, 实施网络答疑的师生交流形式, 提高教学效率, 从纯粹的课堂教学转变为多种形式、不同地点、不同时间的教学方式, 实现《机械CAD/CAM》课程课外拓展。

二、课程建设的具体措施

1. 优化课程体系

《机械CAD/CAM》涉及知识面广、实用性强, 通过课程结构模块化设计, 理顺课程体系, 涵盖课程内容, 针对机械制造类各专业要求, 有重点地实施教学。

2. 突出能力培养

课程既有工具课的特征, 也有应用课的内涵, 它是学生学习和承载专业知识的“加速器”, 是学生掌握先进制造技术能力的重要工具, 专业知识和机械CAD/CAM的应用能力缺一不可。

3. 注重教学内容及应用

根据专业要求及学生的兴趣, 灵活掌控教学内容及进度, 不同的专业要求不同, 各学生的水平也千差万别, 因此要制定相对灵活的教学内容和课程体系, 以适应不同专业。

4. 完善实习实训条件

完善多媒体教学软硬件环境, 建立适合学生自学的开放的网络实训室, 方便学生课上在老师指导下学习, 在课余自学。

5. 培养学生的学习兴趣和能力

开发适合学生自学的三维教学实训软件, 提高学生的学习兴趣和积极性, 锻炼动手操作能力。推广二维和三维认证考试, 部分好学生可组建团队参加机械CAD/CAM各类比赛, 也可为中小企业解决一些实际问题, 培养学生的钻研精神和解决实际问题的能力。

6. 编写适用的教材

以实用够用为原则, 结合工程实例, 编写适和高职学生机械类专业学生的《机械CAD/CAM》教材、实训教材及课件。

三、改革的特色及创新

构建以工作过程为导向的《机械CAD/CAM》课程及教材体系, 实现基于工作过程、理实一体化的学习过程。工学结合, 改革人才培养模式, 并结合实践教学基地建设, 开展面向中小企业的技术开发与技术服务。

1.《机械CAD/CAM》课程及教材建设, 改变了实践教学与相关职业群的联系, 体现出知识的针对性、应用性和实践意义。

2.在实践教学活动中, 让学生同时用脑、用心、用手进行学习。因材施教, 结合专业特点, 理论知识以适度、够用、实用为原则, 突出对学生职业技能和综合素质的培养。体现“以职业活动为导向, 以人的发展为本位”的高职高专教育理念。

3.形成完整的课上、课下;现实与虚拟的实践教学体系, 实现教师与学生的新型互动关系。

4.通过制订课程标准、课程大纲, 选择教学内容及教学方式, 以及实训基地建设、课程的评价与质量保证方面的改革等, 形成完整的实践教学体系。使教学体现专业特点, 也给予学生以职业意识, 在潜移默化中对学生进行教育。

通过《机械CAD/CAM》课程建设的研究与实践, 提高学生的创造性与工程职业素养, 体现工学结合特色。使学生通过本课程的学习, 初步掌握计算机辅助设计与制造的基本知识与技能, 为今后从事工程技术工作, 提高产品设计开发和创新能力打下基础。

摘要：文章分析了高职机械类专业机械CAD/CAM课程的作用、地位及目前的状况, 提出了课程改革的方法及实施计划。

关键词：机械CAD/CAM,课程建设,改革措施

参考文献

[1]肖乾.机械CAD/CAM教学改革初探[J].华东交通大学学报, 2007, (1) .

CAD/CAM软件教学改革探索 篇7

1 确立以软件操作技能作为模具CAD/CAM课程教学的先导

企业需求能利用C A D/C A M技术完成整个模具设计到制造工作过程的综合型人才。由此，在进行模具教学改革过程中我们根据能力培养目标提炼出不同的工作任务和教学项目，这些任务的实现都是以大型C A D/C A M软件作为基本实现工具的，这些软件均验证了的应用以被生产知识功能基础上的扩展及模具构件的标准化设计作为发展方向，使软件的功能越来越接近人的制造工艺和经验。因此模具C A D/C A M教学改革应以C A D/C A M软件的使用技能为先导。

基于教学任务和教学项目不同，在教学过程中力争作到以下几点

(1)以模具实际应用的工作任务为主线，对课程体系进行优化和解构，加以创新处理，重构课程建设内容，突出理实一体化的项目教学理念，重新分配理论与实操之间的课时比例，突出职校学生工程实践能力和创新设计能力培养的特色。

(2)建立一套与理论教学体系密切配合、相辅相成的实践教学体系，以情景教学为引导，选择一批实际生产中的工程样例为载体，以培养学生的工程应用能力和工程素质为目的来完成教学任务。

(3)改革课堂教学方法，采用“讲—练—操—讲”的四环式教学，即努力实现教学、练习、操作、总结四个环节的无缝结合。以学生为主体，教师为主导，使学生的学习更为积极、主动。为保证四环式教学方法真正能落实，可根据本地区模具发展的实际情况建立相对应的CAD/CAM实习基地。将一些与实践环节联系紧密的课程放在C A D/C A M实习基地进行教学，随堂讲解，随堂练习，随堂操作。

(4)改革教学手段，实现课堂教学仿真化，技能考评虚拟化。采用现代教育教学手段，利用投影、多媒体教学系统、计算机网络等条件构造先进的CAD/CAM教学环境。

(5)改革考核方法，使考核形式灵活多样。考核成绩突出软件操作和实际加工所占的比例，引导学生注重理论与实践的结合，充分挖掘其学习的潜能。

2 紧密结合CAD/CAM软件教学与模具结构知识教学

职业学校学生的三维想象能力较差，并缺乏对于模具的专业性认识。所以单纯的模具结构知识和模具成形理论教学对于他们来说较为枯燥和单一，难以引起兴趣，往往教学效果不佳。现在有了C A D/C A M软件的三维造型功能模块作为平台，教学过程变得直观逼真，学生可以在短时间内通过三维建模模拟学习到大量实用的模具结构知识，也可以轻松理解很多模具概念，诸如收缩率、拔模斜度等，在分模过程中也可以让学生形象地看到分型面，继而提出分型面的相关理论知识，使学生快速深刻地掌握整个分模的过程。

同样，单纯的软件操作技能教学没有模具结构理论作为支撑也一样枯燥乏味，难以掌握。只有将两者相互结合才能在C A D/C A M课程教学中取得最好的结果。具体采用如下做法：制造一个虚拟情景，实现直观教学，达到实际生产实训达不到学习效果。以前用几节课也讲不明白的问题，只需要十几分钟的时间就可以使学生搞清楚问题，并提高了教学与培训的效果水平。

3 合理选择教学过程中的训练项目

模具C A D/C A M教学建议采用基于工作过程的项目化教学方法，以引导学生能利用C A D/C A M软件这一先进手段，结合材料、模具结构等相关知识完成整套模具的设计甚至制造。在这一过程中教师必须合理甄选训练项目，做到难易适度，利用成功欲望充分调动学生的学习积极性，从而保障教与学两方面的质量。在教学过程中着重采用以下方法来完成相关项目的教学

学生根据客户和市场调研开发的制件，接受模具生产任务，依据制件的结构确定合理的工艺结构，并能够和客户沟通。制定模具设计的方案，使用CAD/CAM软件完成模具设计。小组成员以小组或个人的组织形式，使用手册等技术资料，执行机械加工工艺标准、行业标准、企业标准的要求，工艺人员在工作过程中对完成工作做详细记录存档，并自觉保持安全作业及5 S的工作要求。

在教学中，在选择项目方面的要作到以下几点。

3.1 产品真实性原则

首先选择接近实际模具工作过程的案例，避免教师自己想象的。我们一般选取来自企业的产品、教师自己开发的产品，借此激发学生学习的兴趣与创造欲望，培养学生的工程素质，为学生毕业后能迅速适应实际工作要求奠定扎实的基础。

3.2 产品可实施性原则

选择的项目应该在教师的能力范围之内，而且适当超出学生的能力范围。即教师有能力做到，大多数学生在教师的指导下通过努力也能做到。

3.3 可检验原则

在学校现有的软硬件条件下，依据一定规则，结果应该可以被检验，检验过程尽量让学生在教师的指导下自主进行，对于检验出的问题教师予以指导，学生能进一步进行完善。

3.4 趣味性原则

在保证前几个原则的前提下，适当考虑增加项目的趣味性，以激发学生的学习兴趣，同时，案例中必须有若干个能产生可见的真实结果。

总之，职业学校的模具C A D/C A M课程应在坚持基于工作过程的项目化教学法的前提下，立足软件操作技能，融入模具情景教学，通过项目任务的驱动，努力培养学生的综合能力，真正为企业培养能实际参与整个模具设计制造实操过程的技能型人才。逐实现步将学生由基础学习引向专业学习，由理论学习引向技能训练。使学生全面进行文化素质、专业能力、关键能力以及综合素质的培养。

摘要：当今职业学校传统的模具专业教学已无法满足企业对于能实际动手参与模具制造实操过程的技能型人才的需求, 更无法满足示范校对教学改革提出的要求, 课程改革在稳步进行, 模具CAD/CAM改革也迫在眉睫。模具CAD/CAM课程以软件操作技术为先导, 紧密结合模具专业理论, 合理甄选训练项目, 力争创建情景教学, 走在模具专业课改的前列。

关键词：模具CAD/CAM,情景教学,软件操作,模具结构

参考文献

探讨模具CAD/CAM软件开发 篇8

1 模具CAD/CAM的优势

对于一个稳定的生产系统来说,首先,它应该具备一些必然的条件。要有能够描述几何形状的基本能力,在模具产品的设计当中,模具的工作部分是根据零件的形状来进行设计的,所以所有的模具必须在生产之前提供零件的形状。所以CAD/CAM必须要具有描述几何造型的能力,要不然就不能够在程序当中输入几何形状的信息,程序也就不能够进行工作。在编制NC的过程当中,也是需要几何模型的,这也是软件所要完成的工作,由此可见,描述几何造型的功能是一个重要的内容。在CAD当中,设计准则也是一个很重要的内容,在进行计算机程序编制的时候,需要对手绘的图表进行处理,要能够在电脑屏幕当中体现出来。在软件当中,程序和公式是处理图表的准则,一些定性的结构,如果计算机不能采用,就需要通过研究得到能够使用的设计准则,发挥好人机交互的作用。标准化也是重要内容,同一个零件,不同的设计人员有不同的设计,为了能够减少数据的存储量,就要解决标准化的问题,模具的结构有了一个可以遵循的标准,就可以选择典型的组合,降低工作的繁琐性。模具的结构是根据客户的需求而不断变化的,模具的几乎形状很多,当前模具的设计还停留在经验设计方面,模具生产都是小批量的,所以,CAD/CAM软件系统需要有柔性,能够方便设计者进行修改。

模具CAD/CAM所具有的优势让他发展很迅速,它可以提高生产效率、降低成本、提高产品质量、降低人工劳动的强度,这是传统的生产方式所不能比的。设计、计算和绘制的工作内容是自动的,这节约了设计的时间,缩短了制造前设计的周期,大大提高了效率,缩减了交货时间。计算机的自动化节省了原材料,使用CAM可以克服传统加工方法的弊端,加工很复杂的模具模型,减少加工的时间,有效降低生产的成本。使用这种软件技术可以减少准备的时间,而且产品更新的速度很快,企业的市场竞争力明显提高。计算机有各种模具的技术,为模具设计和生产提供了很多根据。人机交互能够发挥计算机的优势,让模具的设计和生产过程更加简易,更加合理,产品的质量也能够得到有效提高。技术人员从繁琐的绘图和计算当中解放,可以做其他的工作,提高工作效率,提高经济效益。

2 模具CAD/CAM技术使用现状

CAD/CAM技术发展迅速,使用的范围也越来越广泛,模具生产使用CAD/CAM技术是模具生产的特点。工业发达的国家在CAD/CAM方面进行了很大的投资来开发这项技术。法国FO模具企业买了大型的CAD/CAM系统,瑞士一家名叫法因图尔的企业使用CAD/CAM进行模具生产占据了总量的十分之三。美国、日本和德国等发达国家已经开始普遍使用CAD/CAM技术。上个世纪八十年代初就开始使用覆盖件冲模的技术,这个系统包括NTDFB和CADEIT来设计覆盖件的软件以及TINCA来加工凹凸模的软件。有很强大的设计三维立体图像的功能,而且还可以通过电脑的操作来修改形状,增加了模具设计的准确性,保证了治疗。我国的模具CAD/CAM也有了很大的进步,这种技术也开始在我国广泛使用,比如Auto CAD、SOLIDEDGE、、Pro/Engineer等。这些系统都配备了高速运行的计算机。我国一些大型的模具企业直接购买国外的先进设备,很少去进行二次开发,而中小型的模具企业使用这种技术的还比较少,所以要改变我国企业的CAD/CAM的使用情况,要认识到它的优势,并且应用到实践当中。

3 我国模具CAD/CAM软件开发的现状

我国的模具CAD/CAM是从上个世纪七十年代末开始使用并且发展的,与国外的开始使用时间几乎是相同的,而且都是使用VC++和Open GL等开发工具来开发的,当前一些高校和企业已经开发出了适合我国居民使用的软件,也得到了推广,但是,很多系统都没有应用到生产活动当中,比如锻模和锤模等CAD/CAM系统。当前对现有的系统进行二次开发在我国是很常见的。合肥工业大学开发出了三维参数化注射模系统,武汉企业工业大学研发了三维标准件库3DPARTLIB。我国也开发出了有版权的3DPARTLIB软件系统,三维电子图板以及所开发的CAXA-ME制造工程师2000,能够进行三维立体零件的设计好加工,实现了实体、曲面以及NC加工合为一体的模式。上海交通大学中模企业所研发的金属塑性成型三维有限元仿真系统的动态边界处理技术已经达到了国际先进水平。广州红地技术公司研发的基于STEP标准的模具系统金银花系统让模具CAD/CAM系统上升了一个台阶。这些先进的技术都已经应用到模具生产当中,并且已经被广泛推广,大大提高了我国模具CAD/CAM系统的使用面积,提高了企业的经济效益。

4 我国模具CAD/CAM使用中的问题

我国的模具CAD/CAM开发和使用都取得了很大的进步,但是,此项技术的水平、开发那你过来以及产品质量方面还不能够达到国际的水平,还存在不少问题。一些企业使用CAD主要是用来绘图,没有设计方法的研究,没有充分发挥CAD的巨大作用。软件使用人员的综合素质不够高,没有提高软件的使用效率。很多企业没有把本企业的具体情况与CAD/CAM软件的情况结合起来,造成了很大的盲目性,所购买的软件系统不能与本企业的设计开发工作接轨。没有进行软件系统的二次开发,不能发挥软件的作用。我国自主开发的系统在功能以及稳定方面远远达不到国际水平,仿制多,开发少,没有开发出具有竞争力的产品。我国的CAD开发缺少算法的研究,由于CAD技术属于一种高科技,技术更新很快,给企业带来了很大的调整,建模技术会有很多算法,把算法应用到系统当中,就会有新的软件被开发出来,我国的研究人员缺乏这方面的意识。信息技术的集成的基础就是产品数据以及过程管理,在并行的过程当中产品数据管理也是基础。我国在产品数据管理方面的研究还很少,没有成熟的数据库管理系统,所以说,CAD中的数据交换格式以及标准化也是比较落后的,我国对CAD技术的投入资金不足,没有很重视此项技术,所以还没有提出有关这项技术的标准,都是使用国际上的标准,有些国家已经把国际的标准作为本国的标准,但是国际的标准不是都适合本国的国情,会出现不少问题。

5 结语

我国模具CAD/CAM已经取得了发展,在模具CAD/CAM的人才培养方面,已经培养了很多应用人才,但是当前模具行业还是有不少问题,CAD/CAM软件开发正在逐渐迈向集成化和商品化,技术水平远远落后于发达国家。软件的稳定以及可靠性都赶不上发达国家的水平,当然,虽然有很多弊端,但是也要能够看到优势,我国的技术支持更加方便,而且价格也比较实惠,所以我国的CAD/CAM技术要结合我国的国情,开发出适合我国人民使用的软件,走可持续发展的道路。

参考文献

[1]项辉宇,李德军,刘延俊,刘和山.基于UG的数控加工的图形化编程技术[J].济南大学学报,1999,(05):55-57.

[2]何光武,王枫,梁素清,张利国.CIMS环境下的模具CAD/CAPP/CAM技术[J].沈阳航空工业学院学报,2000,(04):84-86.

[3]周卫东,钟振龙,粟亮.模具CAD/CAM的发展现状及技术展望[J].机械制造与自动化,2006,(03):95-98.

[4]葛庆,汪崟.CAD/CAM技术在产品模型制作中的应用[J].艺术与设计(理论),2011,(02):43-46.

CAD/CAM实验 篇9

关键词：陶瓷模具,CAD/CAM,制造技术

模具工业作为我国重要基础工业之一, 其在国民经济中占有重要地位。为了使陶瓷模具工业更好的发挥其经济作用, 就应该采用新技术, 以不断满足现实需求。CAD/CAM技术出现, 以其独特的优势为陶瓷模具工业带来了生机。如何将CAD/CAM技术更好的应用在陶瓷模具制造中, 已经成为相关企业值得思索的事情。

1、CAD/CAM制造技术技术概况

1.1 CAD/CAM技术概念

CAD事实上就是计算机辅助软件设计, 相应工程技术人员只要通过人机系统以计算机作为辅助工具进行相应产品设计、分析和绘图等工作。其要达到目的就是提高产品质量、缩短产品开发周期、降低产品成本;CAM事实上就是计算机辅助制造。就其广义来说, CAM就是利用计算机辅助软件完成从生产准备到产品制造整个过程活动。其过程主要内容是工艺过程设计、工装设计、NC自动编程及生产作业计划、生产控制及质量控制等。而就CAM狭义来说, 其就是NC程序编制, 其不仅包括刀具路径规划、刀位文件生成, 同时也包括刀具轨迹仿真机NC代码生成等。

1.2 CAD/CAM技术优势

CAD/CAM技术作为计算机辅助软件和辅助制作软件, 其在实际应用过程中, 不仅能缩短设计和制造周期、节省时间、提高其效率, 也能降低企业制造成本, 降低计算机人员繁杂的计算、绘图及NC编程等工作负担, 使相应人员将时间用到其他工作中, 创造更多的价值。同时CAD/CAM技术在模具中的应用, 能为模具业提供有力的技术支持, 更好的满足当前用户的高精度、低成本和短期交货需求。同时也可以为模具设计、制造及生产水平带来新的飞跃。

2、CAD/CAM技术在陶瓷模具中应用应该注意的问题

在陶瓷模具中使用CAD/CAM时, 必须按照相应软件流程进行。CAD自身灵活性比较大, 在对其进行设计的时候, 应该先对其工件进行相应分析, 再进行工艺设计, 最后进行模具结构设计, 以保证其内部数据的连续性。同时在软件编制之前, 还应该考可能发生的问题并提出相应解决方案。毕竟软件运行过程中出现相应差错, 会影响模具正常设计流程, 甚至会造成不必要的损失。为了保证CAD/CAM技术在陶瓷模具中更好的运行, 在设计的时候, 就应该将相应设计问题处理成数表、线图为主数学表达式。在此基础上还应该对图形进行相应处理, 毕竟计算机不同于人脑不具备思考能力。在这种情况下, 可以经相应图形处理成数模化并用相应零件和数学方式进行相应描述, 使其能更好的对工件和模具进行相应的显示、投影、剖切、移动及旋转绘制。

3、CAD/CAM制造技术在陶瓷模具中的应用

陶瓷产品设计、制造过程是比较复杂的, 不仅以订货需求为依据, 还要对相应产品进行仿制或是改制。而陶瓷产品大多数是复杂的形面物体, 在一定程度上给其设计和制造带来了一定负担。在这种情况下, 就应对其设计和制造环节进行分析并以此为依据, 研究新型技术, 以便更好满足实际需求。陶瓷产品造型反求工程子系统的出现, 在一定程度上促进了其发展。这种造型反求工程子系统是由复杂曲面数字化、曲面重构、曲面拟合及重构曲面评价等构成的。其中曲面数字化方法分为接触式和非接触式两种。一般情况下, 陶瓷产品曲面为宽公差复杂曲面, 在反求工程中其精度是比较弱的, 产品的美学品质则要求的比较高, 需要不断的强化。在这种情况下, 可以采用数字化设备系统进行强化并通过反求工程处理系统将相应曲面处理成实物三维模型。在此基础上再将相应造型交给CAD统进行相应的改进设计和附件设计。

随着CAD/CAM技术不断的发展, 其已经在陶瓷快速模具制造上应用。CAD/CAM技术的出现为陶瓷快速模具带来了新动力, 实现了陶瓷设计和制造一体化。因车间加工使用的陶瓷模具以成型法为例可以分为石膏模具和等静压模具。在使用这两种模具进行相应制造的时候, 可以对其进行注浆或是滚压类模具制造。毕竟这两种方法可以以三维造型为基础并结合相应设计知识建立陶瓷母模三维模型, 再通过CAM系统选择适合的毛坯、刀具和加工及路径并确定相关工艺参数进行相应检查个仿真制作。如果感觉陶瓷母模三维模型合适, 就可以将其放置在数控机床上将其加工成脂膜, 最后将制作完的脂膜制成工作模型用于实际生产中。同时将母模三维模型输入到快速还原系统中, 系统会自动生成树脂或塑胶类母模, 可以将这种膜直接用于工业生产中。此外还有静压模具制造, 这种制造方法与上一中制造方法类似, 是CAM系统通过对CAD系统中输出的静压模具进行相应分析处理后, 再经过数控机床进行相应加工制造。

4、结语

计算机网路技术的发展, 特别是CAD/CAM技术的发展, 促进了现代化模具业的发展, 陶瓷模具业也不例外。陶瓷模具业应用了CAD/CAM技术后, 其设计及制造效率都有所提高, 不仅为陶瓷模具业带来了更多的经济价值, 同时业促进了国民经济发展, 增强了我国经济及科技实力。随着计算机技术及网络技术不断的发展, CAD/CAM技术也将会更好的发展, 为陶瓷模具业带来更多的功能, 以便更好的促进其发展。

参考文献

[1]纪永庆, 韩文.陶瓷模具CAD/CAM系统[J].景德镇高专学报, 2010, (02) .

[2]王颖玉, 周红明, 潘立.基于逆向工程的模具曲面CAD/CAM技术研究[J].轻工机械, 2007, (01) .

[3]郑建群.陶瓷塑压成形新技术初探[J].佛山陶瓷, 2011, (09) .

[4]葛庆, 汪崟.CAD/CAM技术在产品模型制作中的应用[J].艺术与设计 (理论) , 2011, (02) .

CAD/CAM实验 篇10

【关键词】数控机床；CAD；CAM；数据转换

1.引言

随着计算机技术的普及，计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术已经越来越多地应用在数控加工领域，手工编程以不能满足复杂的曲面零件的程序编制，通过CAD软件进行实体建模、曲面建模，再通过CAM软件进行刀具轨迹处理，完成NC程序编制。

2.数控机床与CAD/CAM

数控技术是机械加工技术，微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动控制技术等多种学科的集成，是一门新兴而又发展十分迅速的高新技术，对机电行业及国民经济的发展具有十分重要的作用。同时，数控技术也是发展自动化技术的基础。以数控技术为核心的数控机床、加工中心是具有代表性的、高水平的机电一体化产品，代表了当今世界自动化技术发展的前沿。

CAD（Computer Aided Design），即计算机辅助设计，在数控加工过程中是一种生产辅助工具。它将计算机高速而精确的运算功能、大容量存储和处理数据的能力，丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来，形成一个设计者思想与计算机处理能力紧密配合的系统，大大加快了设计进程。CAD技术包括下列功能：几何建模、参数建模，计算分析、模拟装配，强度分析，仿真与实验、绘图及技术文档生成、工程数据库的管理和共享。

CAM（Computer Aided Manufac

-turing），即计算机辅助制造。CAM概念是指从产品的设计到加工制造的中的一切生产准备活动。应用于数控机床加工中指的是数控程序的编制，包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC程序的生成等。

目前较为主流的CAD/CAM软件主要分为以下几类：

（1）设计软件

近年来随着一些制图软件在工业方面的应用与普及，机械设计过程也发生了革命性的改变，如现在的徒手绘图只出现在前期的轮廓勾勒中，而在产品的设计过程中，尺规作图全部被CAD软件代替。CAD软件也由传统的点、线2D制图发展成为线、面、体的3D制图。传统的设计过程是，设计师根据产品的性能和要求，在人脑中生成空间立体模型，再由设计师徒手绘制成平面图形，准确的表达出零件的结构，出现了以AutoCAD为代表的2D制图软件。而实际设计过程中根据产品的总体性能，修改某一个零件的局部结构和尺寸是常有的事，2D软件就需要重新绘制图形。包括零件的图样，该零件在其他装配图中的图样全部人工修改，工作量很大。2D制图软件只能表达出点、线信息，对零件的面、体信息不能表达，进而要分析零件的面、体信息就要靠其他的计算手段获得，设计师对某一产品的体信息，如质心、惯性矩等不得不需通过计算得到，3D设计软件的出现使得这一计算过程变得非常容易，只需要通过软件分析即可得到，大大提升了设计效率。3D软件最大的优点在于首先将人脑中的立体模型通过实体信息出现在显示器中，直观性非常高，再由用户根据实体模型自动成产不同视角的2D图形，3D软件普遍具有全参数建模功能，在修改设计时3D实体图形与2D工程图形时时关联，使得设计过程的效率发生了质的改变。3D绘图的代表软件有UG、PRO/E、Cimatron、CAXA等。

（2）制造软件

通常指CAM软件，是以已有的CAD图形来生成执行语言。执行语言分为ATL语言和NC语言，ATL语言由CAM产生，用来说明刀具轨迹的一种描述性语言，并且可以在CAM软件里逐行进行加工仿真模拟。NC语言是由后处理器产生，是实际输入机床的加工语言。大部分的制造软件也具有建模绘图功能。根据制造对象不同分为二维（点、线信息），二维半（线、面信息）和三维（实体信息）的CAM软件。如：北航海尔的CAXA制造工程师以及MasterCAM，Cimatron，UG、PRO/E等。由制造软件生成标准的NC执行程序，这个过程主要包括设置加工环境，加工工序，生成轨迹文件，及后置处理等。然后将NC执行程序送入机床，机床按照指令自动加工出来。

（3）执行软件

采用不同数控系统的机床在加工时要求的NC执行程序的语言结构不同。比如国产广数系统、华中系统、进口的FANUC系统、SIEMENS系统，其NC语言的指令含义、指令格式不尽相同，这就使得同一零件在不同系统的机床上加工时，其指令程序不同。CAD图形相同、刀具路径相同、ATL程序描述内容相同、NC程序不同，那么要得到不同数控系统的指令程序，就要求有不同的后处理程序来得到适合不同数控系统加工的NC程序。通过R232数据接口或闪存等方式传送到机床存储器上来完成加工。

3.不同软件数据间的文件转换

CAD/CAM软件较多，其应用范围各有不同，所以不同软件间的图形交互也是必须进行的。以常用的设计软件AutoCAD和常用的辅助制造软Master-

CAM软件为例，AutoCAD和MasterCAM两款软件隶属不同的公司，其内核数据库，数据存储类型都不相同，要想用MasterCAM软件直接打开AutoCAD图形来制作NC程序是不行的。那么怎样完成AutoCAD和MasterCAM之间的数据转换，图形共享，优势互补，达到软件间的互相兼容呢？

AutoCAD软件以ACIS（数据格式：*.sat）为开发平台，而Master

-CAM以Parasolid（数据格式：*.X-T）为开发平台，要完成两者之间的数据转换，就必须将图像格式输出成各自能被识别的形式，各软件公司制作设计制造软件时已经考虑到了这个问题，每个软件几乎都有与其他软件的数据转换接口，这些接口就体现在可以进行文件格式转换。这些软件都支持多种文件格式，这样就可以在一种软件中将文件保存或者导出成其他相关软件也支持的文件格式，然后再在相关软件中打开或者导入这个文件中，完成文件共享。然而，这种转换过程也同样按情况的不同要作适当的调整。比如：很多CAM软件都接受dxf文件，但是CAD实体文件若以dxf格式转化到CAM中，CAD实体图形会由实体信息分解成点线信息。在转化过程中可能会有数据的丢失。

4.后置处理文件

后置处理文件是CAM软件特有的一种在NC程序语言生成之前的ATL（刀位运动轨迹信息）文件。因为没有针对某种数控机床的特定的CAM软件，而每个数控机床对指令代码即NC程序语言的格式要求不同，对生成NC程序起决定作用的是CAM软件的后置文件，所以要对不同的数控系统进行不同的后置文件选择，并且根据不同的数控机床的参数对后置处理程序进行适当的调整，以使进入机床的NC程序能够被识别。后置处理实际上是一个文本编辑处理过程，其作用就是将计算出的刀轨（刀位运动轨迹）以规定的标准格式转化为NC程序并输出，此代码再通过接口传输到数控机床的控制器上，由控制器按程序语句驱动机床加工。

5.CAD/CAM的集成软件

不同的CAD软件和CAM软件在进行数据转换时存在数据丢失、参数失效等问题。随着CAD/CAM技术和计算机技术的发展，人们不再满足于这两者的独立发展，从而出现了CAM和CAD的组合，即将两者集成（一体化），这样以适应设计与制造自动化的要求。这种一体化的结合可使在CAD中设计生成的零件信息自动转换成CAM所需要的输入信息，防止了信息数据的丢失。在同一软件中即可实现产品设计、工艺规程设计和产品加工制造的全过程，提高了生产效率，出现了产品生命周期全过程控制工程。因此，在数控加工应用中开发CAD/CAM集成软件可省去中间繁琐的数据转换过程。CAD/CAM集成的关键是信息的交换和共享，如UG、Pro/E等，在集成软件内部是以统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型。目前许多三维CAD/CAM软件提供实体设计模块和软件包。我们利用的是UG和Pro/E的实体建模功能，包括零件的几何形状，尺寸和技术要求；然后利用UG或Pro/E特有的CAM软件包，建立起刀具库，完成对产品的工艺参数设定；最后通过软件包的翻译文件将刀具轨迹文件翻译成NC程序。

6.结束语

计算机的发展及软件业的发展，推动着计算机辅助设计软件的不断改进。CAD/CAM技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展，在数控机床上的运用越来越广泛，以PC技术为基础的DNC开放式系统成为软件的发展方向，另外，CAD/CAM技术也在朝着网络化发展，借助PC技术可以方便的实现网络化通讯，可以高效地满足生产的需求。比如在学校的实验室，实验设备的网络共享是极为迫切的，利用网络技术与CAD/CAM技术的结合，建立CAD/CAM设计—代码传输—机床执行—网络监控整条流程的共享，可实现全部师生共用几台甚至一台数控机床，充分利用设备，大大节省了资金和时间。

参考文献

[1]沈建峰.CAD/CAM应用技术[M].中国劳动出版社,2009.

[2]古育红.数控铣削加工技术[M].北京理工大学出版社,2007.

[3]朱维克,张延.Mastercam应用教程[M].机械工业出版社,2006.

CAD/CAM实验 篇11

如图1所示为叶轮零件的工程图样, 该零件内圈为安装连接轴用的带键槽台肩孔, 外圈为8个叶片。基准叶片在准150直径柱切面 (r/R=0.75) 处叶截面的叶背和叶面型线及其位置关系在图中已有表达, 其叶截面主要数据为:叶型中线螺旋角为45°, 叶面型线至中线的距离为1.34mm, 叶厚7.5mm, 叶型曲面在叶根处转角半径为3mm。该零件的8个叶片有明显重叠, 必须采用五轴机床进行加工。由于结构形状较复杂, 需要利用CAM软件先进行模型构建, 然后由计算机自动编制程序, 本文以Master CAM软件环境下的CAD/CAM为例进行说明。

2 叶轮零件的CAD建模

该叶轮零件3D建模的难点在于基准叶片模型的构建, 只要完成了基准叶片的建模, 通过旋转复制即可得到其它7个叶片。

2.1 叶轮基体的3D构建

叶轮基体建模时只需要按图2所示在前视面绘制一封闭线框后, 以绕旋转轴线旋转360°构建实体的方法即可。虽然内圈孔型亦可同时一次性构建得出, 但由于后续叶片构建时尚需借助内圈轮廓来切除多余部分, 因此先不进行内圈孔型的构建。

2.2 叶片模型的构建

(1) 绘制φ150叶截面上的叶面型线

如图3 (a) 所示, 先找到φ150直径柱切面与基体曲面的交线, 以正前方 (270°交点) 处正切面为构图面 (前视面Z=75处) , 按图3 (b) 所示在新层中绘制叶截面的中线、叶背和叶面型线, 同时以100mm的距离在左上绘出中线的平行线, 作为叶型建模用的回转轴心线。

(2) 旋转构建叶片柱筒

关闭叶轮基体所在图层, 按如图4所示, 将封闭的叶型线框绕回转轴心线旋转360°生成叶片柱筒实体。

(3) 以外轮廓旋转切割获得叶片雏形

按如图5所示绘制旋转切割用封闭的外轮廓线框, 再绕叶轮轴心旋转切割已构建的叶片柱筒实体, 即可得到单个叶片的雏形。切割用线框轮廓主要用于获得叶轮上部及侧面的叶型边界, 线框以能将柱筒残料全部切割掉而绘制。

(4) 切割叶片超出叶轮基体范围的其余部分

开启叶轮基体图层, 观察叶片与基体叠合情况, 以判断是否需要进行多余部分的切割处理。由叠合情况来看, 可按如图6所示, 在前视面构建挤出切割用线框, 对超出基体范围的另一侧和底部实施双向贯穿切割, 仅保留叶片有效部分。

(5) 旋转复制得到全部叶片

在俯视构图面内, 采用旋转复制的方法, 将基准叶片绕叶轮轴心以45°的间隔均匀生成其余7个叶片, 如图7所示。可以看出这些叶片间有很多重叠部分, 且在开启叶轮基体图层后, 大部分都将被基体所包容。

2.3 叶轮整合与型孔构建

采用布尔求并运算, 可将8个叶片与叶轮基体逐个合并成为叶轮整体。最后, 可按如图8所示先后用内圈线框旋转切割、键槽线框轴向挤出切割得到带键槽的叶轮型孔, 以完成整个叶轮3D模型的构建。

3 叶轮零件五轴加工的CAM

该叶轮零件的内孔型面和叶轮外轮廓可通过车削加工得到, 键槽特征可采用铣削、插削或者线切割加工得到。这些都是常见的特征加工, 总体来说, 该零件的加工难点在于叶片曲面的五轴加工。

当叶轮零件建模完成后, 在Master CAM-X版中, 可以选择“高级多轴加工”刀路定义功能, 并从中选择“不使用倾斜曲线”的底面加工方式, 如图9所示。刀路定义时应分别选择左右侧曲面和叶底曲面, 同时还应将左右侧曲面设置为干涉曲面并开启干涉检查功能。

在刀路定义的参数设置时, 可切换到高级设置方式以进行较为详细的参数项定义。如可指定超越曲面边缘的延伸量、设置刀具轴倾斜的角度、进退刀的引入引出方式、提刀的安全高度面等。图10 (a) 所示是使用相对于切削方向倾斜进给、倾斜边为沿着曲面等角方向的刀具轴控制方式, 对干涉面用沿刀轴方向提刀, 段间沿着曲面连接等的设置后所得到未分层时叶底的五轴加工刀路, 叶间槽的粗加工刀路可在粗加工选项卡中设置深度切削的分层参数后得到, 图10 (b) 是设置4次粗切、2次精切后所得到的刀路。

当单槽加工刀路定义完成并通过仿真检查认可后, 可在粗加工选项卡中设置旋转变换参数项, 如旋转次数8、旋转角度45°、绕Z轴旋转等, 即可得到图11所示叶轮零件多槽五轴加工的刀路。

4 结语

叶轮是典型的五轴加工零件, 因其结构的复杂程度, 必须借助于计算机辅助建模及自动编程技术。Master CAM作为一个应用广泛的CAM软件, 提供了比较方便的CAD建模及五轴加工CAM刀路设计环境, 在处理叶轮类典型零件方面具有比较成熟的模板, 只要熟悉操作技巧, 对于习惯于Master CAM的用户而言, 其在零件五轴加工的实现方法上, 较之其它CAM软件更容易上手, 可避免重新学习其它软件, 提高工作效率。

摘要：以叶轮零件为例, 介绍了其在MasterCAM环境下进行CAD建模及其五轴加工CAM刀路设计方法和过程, 为基于MasterCAM五轴加工的计算机自动编程提供了借鉴与参考。

关键词：叶轮零件,五轴加工,刀路设计

参考文献

[1]蔡永林, 等.曲面5轴加工中全局干涉检查与刀位修正[J].机械工程学报, 2002 (9) :131-135.

[2]李丽梅.MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用[J].CAD/CAM与制造业信息化, 2006 (4) :84-86.

[3]孙全平, 廖文和.叶轮曲面5轴高速铣加工刀轨生成算法[J].东南大学学报 (自然科学版) , 2005 (3) :386-390.

[4]王清辉, 廖文和, 刘壮.五坐标数控加工刀位轨迹及其干涉检查的算法研究[J].航空学报, 1997 (3) :330-335.