数控加工工艺与编程基础知识

数控加工工艺与编程基础知识内容摘要：

(如机械、建筑、电子 )中，一些软件开发商在 AutoCAD 的基础上已开发出许多符合实际应用的软件。 目前， Autodesk 公司已经发布 AutoCAD2020，它相当于 AutoCADR15 版。 4． MDT MDT 是 Autodesk 公司在 PC 平台上开发的三维机械 CAD系统。 它以三维设计为基础，集设计、分析、制造以及文档管理等多种 功能为一体；为用户提供了从设计到制造一体化的解决方案。 MDT 主要功能特点如下： (１ )基于特征的参数化实体造型。 用户可十分方便地完成复杂三维实体造型，可以对模型进行灵活地编辑和修改。 (２ )基于 NURBS 的曲面造型，可以构造各种各样的复杂曲面，以满足如模具设计等方面对复杂曲面的要求。 (３ )可以比较方便地完成几百甚至上千个零件的大型装配。 (４ )MDT 提供相关联的绘图和草图功能，提供完整的模型和绘图的双向联结。 该软件的推出受到广大用户的普遍欢迎。 至今为止， 全世界累计销售已达７万套，国内已销售近千套。 由于该软件与 AutoCAD 同时出自 Autodesk 公司，因此两者完全融为一体，用户可以方便地实现三维向二维的转换。 MDT 为 AutoCAD用户向三维升级提供了一个较好的选择。 5． SolidWorks SolidWorks是生信国际有限公司推出的基于 Windows的机械设计软件。 生信公司是一家专业化的信息高速技术服务公司，在信息和技术方面一直保持与国际 CAD/CAE/CAM/PDM 市场同步。 该公司提倡的 基于 Windows 的 CAD/CAE/CAM/PDM 桌面集成系统 是以 Windows 为平台，以 SolidWorks 为核心的各种应用的集成，包括结构分析、运动分析、工程数据管理和数控加工等，为中国企业提供了梦寐以求的解决方案。 SolidWorks 是微机版参数化特征造型软件的新秀，该软件旨在以工作站版的相应软件价格的 1/4～ 1/5 向广大机械设计人员提供用户界面更友好，运行环境更大众化的实体造型实用功能。 SolidWorks 是基于 Windows 平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。 图形界面友好，用户上手快 (图 2)。 该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，其价位适中。 6． Cimatron CimatronCAD/CAM 系统是以色列 Cimatron 公司的 CAD/CAM/PDM 产品，是较早在微机平台上实现三维 CAD/CAM 全功能的系统。 该系统提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程绘图，全面的数控加工，各种通用、专用数据接口以及集成化的产品数据管理。 CimatronCAD/CAM 系统自从 80年代进入市场以来，在国际上的模具制造业备受欢迎。 近年来， Cimatron 公司为了在设计制造领域发展，着力增加了许多适合设计的功能模块，每年都有新版本推出，市场销售份额增长很快。 1994年北京宇航计算机软件有限公司 (BACS)开始在国内推广 Cimatron 软件，从 8版本起进行了汉化，以满足国内企业不同层次技术人员应用需求。 用户覆盖机械、铁路、科研、教育等领域，目前已销售 200 多套，市场前景看好。 7. Pro/Engineer Pro/Engineer 系统是美国参数技术公司 (ParametricTechnologyCorporation，简称 PTC)的产品。 PTC 公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械 CAD/CAE/CAM 的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准。 利用该概念开发出来的第三代机械 CAD/CAE/CAM 产品 Pro/Engineer 软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。 Pro/Engineer 系统主要功能如下 : (1)真正的全相关性，任何地方的修改都会自动反映到所有相 关地方。 (2)具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力。 (3)具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图。 (4)容易使用，可以极大地提高设计效率。 Pro/Engineer 系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。 整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。 Pro/Engineer 建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。 IDEAS 是美国 SDRC 公司开发的 CAD/CAM 软件。 该公司是国际上著名 的机械 CAD/CAE/CAM 公司，在全球范围享有盛誉，国外许多著名公司，如波音、索尼、三星、现代、福特等公司均是 SDRC 公司的大客户和合作伙伴。 IDEASMasterSeries5 于今年 6 月 20 日在美国首次展示，引起了广泛的注意。 该件是高度集成化的 CAD/CAE/CAM 软件系统。 它帮助工程师以极高的效率，在单一数字模型中完成从产品设计、仿真分析、测试直至数控加工的产品研发全过程。 IDEAS 是全世界制造业用户广泛应用的大型 CAD/CAE/CAM 软件。 IDEAS 在 CAD/CAE 一体 化技术方面一直雄居世界榜首，软件内含诸如结构分析、热力分析、优化设计、耐久性分析等真正提高产品性能的高级分析功能。 SDRC 也是全球最大的专业 CAM 软件生产厂商。 IDEASCAMAND 是 CAM 行业的顶级产品。 IDEASCAMAND 可以方便地仿真刀具及机床的运动，可以从简单的 2 轴、 轴加工到以 7 轴 5 联动方式来加工极为复杂的工件表面，并可以对数控加工过程进行自动控制和优化。 二、国内软件 CAD 高华 CAD 是由北京高华计算机有限公司推出的 CAD 产品。 该公司是 由清华大学和广东科龙 (容声 )集团联合创建的一个专门从事 CAD/CAM/PDM/MIS 集成系统的研究、开发、推广、应用、销售和服务的专业化高技术企业。 公司与国家CAD 支撑软件工程中心紧密结合，坚持走自主版权的民族软件产业的发展道路，以 用户的需要就是我们的需要 为承诺，在科研成果商品化方向迈出了可喜的一步。 高华 CAD 系列产品包括计算机辅助绘图支撑系统 GHDrafting、机械设计及绘图系统 GHMDS、工艺设计系统 GHCAPP、三维几何造型系统 GHGEMS、产品数据管理系统 GHPDMS 及自动数控编程 系统 GHCAM。 其中 GHMDS 是基于参数化设计的 CAD/CAE/CAM 集成系统，它具有全程导航、图形绘制、明细表的处理、全约束参数化设计、参数化图素拼装、尺寸标注、标准件库、图像编辑等功能模块。 曾获第二届全国自主版权 CAD 支撑软件评测第一名。 2． CAXA 电子图板和 CAXAME 制造工程师 CAXA 电子图板和 CAXAME制造工程师软件的开发与销售单位是北京北航海尔软件有限公司 (原北京航空航天大学华正软件研究所 )。 该公司是从事 CAD/CAE/CAM 软件与工程服务的专业化公 司。 CAXA 电子图板是一套高效、方便、智能化的通用中文设计绘图软件，可帮助设计人员进行零件图、装配图、工艺图表、平面包装的设计，适合所有需要二维绘图的场合，使设计人员可以把精力集中在设计构思上，彻底甩掉图板，满足现代企业快速设计、绘图、信息电子化的要求。 CAXAME 是面向机械制造业的自主开发的、中文界面、三维复杂形面 CAD/CAM 软件。 CAXA 制造工程师 1996 年推出， 版于 1998 年3月发布， CAXAME2020 版业已发布。 3． GSCAD98 GSCAD98 是浙江大天电子信息工程有限公司开发的基于特征的参数化造型系统。 该公司是国家科委高技术研究发展中心、浙江大学和中国航天总公司CAD/CAM 中心在杭州联合创建的高新技术研究、开发和应用企业。 大天公司集软件开发、工程应用、信息系统集成和计算机类产品销售为一体，是从事 CAD/CAPP/CAM 工程数据库和 MIS/OA 的开发、应用、销售和服务的专业化高技术公司。 GSCAD98 是一个具有完全自主版权、基于微机、中文 Windows95/NT 平台的三维 CAD 系统。 该软件是在国家 七五 重大攻关及 863/CIMS 主题目标产品开发成果的基础上，参照 SolidWorks 的用户界面风格及主要功能开发完成的。 它实现了三维零件设计与装配设计，工程图生成的全程关联，在任一模块中所做的变更，在其他模块中都能自动地做出相应变更。 4．金银花系统 金银花 (Lonicera)系统是由广州红地技术有限公司开发的基于 STEP 标准的 CAD/CAM 系统。 该系统是国家科委 863/CIMS 主题在 九五 期间科技攻关的最新研究成果。 该软件主要应用于机械产品设计和制造中，它可以实现设计 /制造一体化和自动化。 该软件起点高，以制造业最高国际标准 ISO10303(STEP)为系统设计的依据。 该软件采用面向对象的技术，使用先进的实体建模、参数化特征造型、二维和三维一体化、 SDAI 标准数据存取接口的技术。 具备机械产品设计、工艺规划设计和数控加工程序自动生成等功能。 同时还具有多种标准数据接口，如 STEP、 DXF 等。 支持产品数据管理 (PDM)。 目前金银花系统的系列产品包括 :机械设计平台 MDA、数控编程系统 NCP、产品数据管理 PDS、工艺设计工具 MPP。 机械设计平台 MDA(MechanicalDesignAssistant)是金银花系列软件之一，是二维和三维一体化设计系统。 目前， 版已投放市场， MDA99 版也已发布。 金银花 MDA 在国内率先实现商品化，并向国外三维 CAD软件发出了强有力的挑战。 CAD 开目 CAD 是华中理工大学机械学院开发的具有自主版权的基于微机平台的 CAD 和图纸管理软件，它面向工程实际，模拟人的设计绘图思路，操作简便，机械绘图效率比 AutoCAD 高得多。 开目 CAD 支持多种几何约束种类及多视图同时驱动，具有局部参数化的功能，能够处理设计 中的过约束和欠约束的情况。 开目CAD 实现了 CAD、 CAPP、 CAM 的集成，适合我国设计人员的习惯，是全国 CAD 应用工程主推产品之一。 五、我国 CAD/CAM 技术及产品发展的未来之路 经过多年的推广， CAD技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工、建筑等行业。 应用 CAD 技术起到了提高企业的设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期、加强设计的标准化等作用。 近年来，我国 CAD技术的开发和应用取得了长足的发展，除对许多国外软件进行了汉化和二次开发以外，还诞生了不少具有自主版 权的 CAD 系统，如高华 CAD，开目 CAD 等，由于这些软件价格便宜，符合本国国情和标准，所以受到了广泛的欢迎，赢得了越来越大的市场份额。 但是，我国 CAD/CAM 软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。 由于国外 CAD/CAM 软件出现得较早，开发和应用的时间也较长，所以它们发展比较成熟，现在基本上已经占领了国际市场。 这些国外软件公司利用其技术和资金的优势，开始大力向我国市场进军，目前，国外一些优秀软件，如 UG、 SolidWorks、 Pro/Engineer、 CATIA 等，已经占领了一部分国内市场。 所以，我国 CAD/CAM 软件前景不容乐观。 但是，我们也应该看清自己的优势，比如了解本国市场，提供技术支持方便，价格便宜等。 在这些前提下，我们不仅要紧跟时代潮流，跟踪国际最新动态，遵守各种国际规范，在国际国内形成自己独特的优势，更要立足国内，结合国情，面向国内经济建设的需要，开发出有自己特色，符合中国人习惯的 CAD/CAM 软件。 计算机技术日新月异，硬件更新速度很快。 在这短短的四十几年中，计算机分别经历了大型机、小型机、工作站、微机时代，每个新时代都出现了新的流行的 CAD/CAM 软件。 在工作站时代， UG、 Pro/Engineer 是工作站平台三维 CAD/CAM 软件的佼佼者，而在当今微机时代， SolidWorks 在 WindowsNT 平台的三维CAD/CAM 软件中处于领先地位。 由于国外在 Unix 工作站平台上开发 CAD/CAM 软件已有一定的时间和投入，我国软件在这方面比美国等发达国家落后许多。 但是在微机平台上开发 CAD/CAM 软件是一个全新的领域，我国与国外起点差不多，都是使用 VisualC++， OpenGL 等工具进行软件开发，在这基础上开发出先进的，符合本国用户习惯的 CAD/CAM 软件还是有可能的。 CAD/CAM 技术可以应用在许多领域，机械制造是最早也是最广泛应用 CAD/CAM 技术的领域。 随着 CAD/CAM 技术的发展，建筑、电子、化工的领域也开。