CAM论文

江西工 业工程职业技术学院 毕业论文 姓 名 系 别 专 业 班 级 邮 箱 指导老师 江西工业工程职业技术学院 年 月 日 任 务 书 姓 名 班 级 论文题目 CAM 论 文 的 主 要 内 容 讨论加工方法的选择、工序的划分、加工顺序的安排、介绍 CAM 的应用 .特点及分类。在应用中的实例，和它以后的发展趋势。 摘 要 此次论文针对 CAM 的应用与发展 ， 及在模具中的应用。 模具技术在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了 革命性的变化。数控机床在模具中的应用是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术 (1T)与制造技术 (MT)结合发展的结果。现代的 CAD/CAM、 FMS、 CIMS、敏捷制造和智能制造技术。 模具在利用 CAD/CAM 等软件的应用制造简便易行，能极大的提高生产效率， cam 是英文 “计算机辅助制造 ”的英文字头 。 CAM 是利用三维图直接用数控设备加工的技术， CAM 是事用来自动编程的一种软件，只要你把工件的立体图画出来在经过一步一步的处理就可也得出加工的完整程序来了。所以是一种很长用的方法。 我国模具工业从起步到飞跃的 发展，历经了半个多世纪，近几年来，在一些应用软件的帮助下，我国的模具技术有很好的发展，模具水平有了很大的提高。大型精密复杂，高效和寿命长的模具又上了新台阶。 关键词：工艺方案及应用 工艺分析 目 录 一 . CAM 的概述 二 . CAM 的基本概念 三 . CAM 的技术应用 四 . CAM 的技术特点 五 . CAM 软件分类 六 . CAM 的发展趋势 七 . CAM 的应用实例 八 . 总结 九 . 致谢 十 . 参考文献 一 .CAM 的概述 CAM(computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造 )：利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹 (刀位文件 )和数控程序。 CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造 )的核心是计算机数值控制 (简称数控 )，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。 1952 年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床，包括称为 “加工中心 ”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为 “柔性 ”。加工程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的 CAM 便是计 算机辅助加工零件编程工作。麻省理工学院于 1950 年研究开发数控机床的加工零件编程语言 APT，它是类似 FORTRAN 的高级语言。增强了几何定义、刀具运动等语句，应用 APT 使编写程序变得简单。这种计算机辅助编程是批处理的。 CAM 系统一般具有数据转换和过程自动化两方面的功能。 CAM 所涉及的范围，包括计算机数控，计算机辅助过程设计。 数控除了在机床应用以外，还广泛地用于其它各种设备的控制，如冲压机、火焰或等离子弧切割、激光束加工、自动绘图仪、焊接机、装配机、检查机、自动编织机、电脑绣花和服装裁剪等，成为 各个相应行业 CAM 的基础。 计算机辅助制造系统是通过计算机分级结构控制和管理制造过程的多方面工作，它的目标是开发一个集成的信息网络来监测一个广阔的相互关联的制造作业范围，并根据一个总体的管理策略控制每项作业。 从自动化的角度看，数控机床加工是一个工序自动化的加工过程，加工中心是实现零件部分或全部机械加工过程自动化，计算机直接控制和柔性制造系统是完成一族零件或不同族零件的自动化加工过程，而计算机辅助制造是计算机进入制造过程这样一个总的概念。 一个大规模的计算机辅助制造系统是一个计算机分级结构的网络，它由两级或三级计算机组成，中央计算机控制全局，提供经过处理的信息，主计算机管理某一方面的工作，并对下属的计算机工作站或微型计算机发布指令和进行监控，计算机工作站或微型计算机承担单一的工艺控制过程或管理工作 。 计算机辅助制造系统的组成可以分为硬件和软件两方面：硬件方面有数控机床、加工中心、输送装置、装卸装置、存储装置、检测装置、计算机等，软件方面有数据库、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅助作业计划编制与调度、计算机辅助质量控制等。 到目前为止，计算机 辅助制造（ CAM， Computer Aided Manufacturing）有狭义和广义的两个概念。 CAM 的狭义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，它包括CAPP、 NC 编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。这是最初 CAM 系统的狭义概念。到今天， CAM的狭义概念甚至更进一步缩小为 NC 编程的同义词。 CAPP 已被作为一个专门的子系统，而工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订则划分给 MRP /ERP 系统来完成。 CAM 的广义概念包括的内容则多得多，除了上述 CAM 狭义 定义所包含的所有内容外，它还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。 二 CAM 的基本概念 CAD/CAM（计算机辅助设计 /制造）与 PDM（产品数据管理）构成了一个现代制造型企业计算机应用的主干。对于制造行业，设计、制造水平和产品的质量、成本及生产周期息息相关。人工设计、单件生产这种传统的设计与制造方式已无法适应工业发展的要求。采用CAD/CAM 的技术已成为整个制造行业当前和将来技术发展的重点。 CAD 技术的首要任务是为产品设计和生产对象提供方便 、高效的数字化表示和表现（ Digital Representation and Presentation）的工具。数字化表示是指用数字形式为计算机所创建的设计对象生成内部描述，象二维图、三维线框、曲面、实体和特征模型；而数字化表现是指在计算机屏幕上生成真实感图形、创建虚拟现实环境进行漫游、多通道人机交互、多媒体技术等。 CAD 的概念不仅仅是体现在辅助制图（图形实现）方面，它更主要地起到了设计助手的作用，帮助广大工程技术人员从繁杂的查手册、计算中解脱出来。极大地提高了设计效率和准确性，从而缩短产品开发周 期、提高产品质量、降低生产成本，增强行业竞争能力。 CAM 与 CAD 密不可分，甚至比 CAD 应用得更为广泛。几乎每一个现代制造企业都离不开大量的数控设备。随着对产品质量要求的不断提高，要高效地制造高精度的产品， CAM 技术不可或缺。设计系统只有配合数控加工才能充分显示其巨大的优越性。另一方面，数控技术只有依靠设计系统产生的模型才能发挥其效率。所以，在实际应用中，二者很自然地紧密结合起来，形成 CAD/CAM 系统，在这个系统中设计和制造的各个阶段可利用公共数据库中的数据，即通过公共数据库将设计和制造过程紧密 地联系为一个整体。数控自动编程系统利用设计的结果和产生的模型，形成数控加工机床所需的信息。 CAD/CAM大大缩短了产品的制造周期，显著地提高产品质量，产生了巨大的经济效益。 CAD/CAM 技术已经是一个相当成熟的技术。波音 777 新一代大型客机以 4 年半的周期研制成功，采用的新结构、新发动机、新的电传操纵等都是一步到位，立刻投入批量生产。飞机出厂后直接交付客户使用，故障返修率几乎为零。媒介宣传中称之为 无纸设计 ，而波音公司本身认为，这主要应归功于 CAD/CAM 设计制造一体化。 三 .CAM 的技术应用 CAD/CAM(计算机辅助设计及制造 )技术产生于本世纪 50年代后期发达国家的航空和军事工业中，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅速成长起来。 1989 年美国国家工程科学院将CAD/CAM 技术评为当代 (1964-1989)十项最杰出的工程技术成就之一。三十几年来 CAD 技术和系统有了飞速的发展， CAD/CAM 的应用迅速普及。在工业发达国家， CAD/CAM 技术的应用已迅速从军事工业向民用工业扩展，由大型企业向中小企业推广，由高技术领域的应用向日用家电、轻工产品的设计和制造中普及。而且这一技术 正在从发达国家 流向 发展中国家。 CAM 是一个包括范围很广的概念，概括来说， CAM 的设计对象有两大类，一类是机械、电气、电子、轻工和纺织产品；另一类是工程设计产品，即工程建筑，国外简称 AEC(Architecture、 Engineering 和Construction)。而如今， CAM 技术的应用范围已经延伸到艺术、电影、动画、广告和娱乐等领域，产生了巨大的经济及社会效益，有着广泛的应用前景。 CAM 在机械制造行业的应用最早，也最为广泛。采用 CAM 技术进行产品设计不但可以使设计人员 甩掉图板 ，更 新传统的设计思想，实现设计自动化，降低产品的成本，提高企业及其产品在市场上的竞争能力；还可以使企业由原来的串行式作业转变为并行作业，建立一种全新的设计和生产技术管理体制，缩短产品的开发周期，提高劳动生产率。如今世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用CAD/CAM 技术进行产品设计，而且投入大量的人力物力及资金进行CAD/CAM 软件的开发，以保持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势 CAD 技术还被用于轻纺及服装行业中。以前我国纺织品及服装的花样设计、图案的协调、色彩的变化、图案的分色、描稿及配色等均 由人工完成，速度慢、效率低，而目前国际市场上对纺织品及服装的要求是批量小、花色多、质量高、交货要迅速，这使得我国纺织产品在国际市场上的竞争力不强。采用 CAD 技术以后，大大加快了我国纺织及服装企业走向国际市场的步伐。 如今， CAM 技术已进入到人们的日常生活中，在电影、动画、广告和娱乐等领域大显身手。电影拍摄中利用 CAM 技术已有十余年的历史，美国好来坞电影公司主要利用 CAM 技术构造布景，可以利用虚拟现实的手法设计出人工不可能做到的布景。这不仅能节省大量的人力、物力，降低电影的拍摄成本，而且还可以给观众造成 一种新奇、古怪和难以想像的环境，获得极大的票房收入。比如美国的星球大战、外星人、侏罗纪公园等科幻片以及完全用三维计算机动画制作的影片玩具总动员，都取得了极大的成功。轰动全球的大片泰坦尼克应用了大量的三维动画制作，用计算机真实地模拟了泰克尼克航行、沉船的全过程。此外，动画和广告制作中也充分利用了计算机造型技术，实质上也是一种虚拟现实技术。虚拟现实技术还被用于各种模拟器及景物的实时漫游、娱乐游戏中。 近十年来，在 CIMS 工程和 CAM 应用工程的推动下，我国计算机辅助设计技术应用越来越普遍 ，越来越多的设计单位和企业采用这一技术来提高设计效率、产品质量和改善劳动条件。目前，我国从国外引进的 CAM 软件有好几十种，国内的一些科研机构、高校和软件公司也都立足于国内，开发出了自己的 CAM 软件，并投放市场，我国的 CAM 技术应用呈现出一片欣欣向荣的景象 在美国， CAM 研究的讨论需求不断上升，国会于 1992 年在国家卫生研究院（ NIH）创立了补充和代替医疗办公室（ OAM），1992 年和 1993 年间，国会划拨 200 万美金用于 OAM，到了 1997年，这笔专项资金稳定增长到 1200 万美金。 1998 年， OAM 被誉为 国家补充和补充和代替医疗中心（ NCCAM）。现在， NCCAM的资金超过了 1 万美金。 NCCAM 将资金花费在和 CAM 相关的研究上，并且，研究的主要部分走向的领域已经广泛地为科学家们所接受，如抗氧化剂或膳食补充操作。 四 CAM 的技术特点 针对企业生产实际，在设计到制造的整个过程，高生产率的 CAM 软件解决方案一般具备以下技术特点： 1.产品的开发集成 一 个完全集成的 CAM 软件，能辅助工程师从概念到工程分析到制造的整个开发过程，如图 1 所示 2.相关性： 通过应用主模型方法，使从设计到制造所有的应用相关联，如图 2 所示 3.并行协作： 通过使用主模型，产品的数据 PDM，产品的可视化以及杠杆运用Internet 技术，支持扩展企业范围的并行协作，如图 3 五 CAM 软件分类 1. 高档 CAD/CAM 软件 高档 CAM 软件的代表有 Unigraphics、 I-DEAS Pro/Engineer、CATIA 等 ,如图 1 所示。这类软件的特点是优越的参数化设计、变量化设计及特征造型技术与传统的实体和曲面 造型功能结合在一起，加工方式完备，计算准确，实用性强，可以从简单的 2 轴加工到以 5 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，同时提供了二次开发工具允许用户扩展 UG 的功能。是航空、汽车、造船行业的首选 CAD/CAM 软件。 2. 中档 CAD/CAM 软件 CIMATRON 是中档 CAD/CAM 软件的代表，如图 2。这类软件实用性强，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。 3. 相对独立的 CAM 软件 相对独立的 CAM 系统有 Mastercam、 Surfcam 等 ,如图 3。这类软件主要通过中性文件从其它 CAD 系统获取产品几何模型。系统主要有交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。主要应用在中小企业的模具行业。 4. 国内 CAD/CAM 软件 国内 CAD/CAM 软件的代表有 CAXA-ME、金银花系统等 ,如图 4。这类软件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，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。这些软 件价格便宜，主要面向中小企业，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。 六 CAM 的发展趋势 1. 集成化 集成化是 CAD/CAM 技术发展的一个最为显著的趋势。它是指把CAD、 CAE、 CAPP、 CAM 以至 PPC（生产计划与控制）等各种功能不同的软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。国内外大量的经验表明， CAD 系统的效益往往不是从其本身，而是通过 CAM 和 PPC 系统体现出来；反过来， CAM 系统如果没有 CAD 系统的支持，花巨资引进的设备往往很难得到有效地利用； PPC系统如果没有 CAD 和 CAM 的支持，既得不到完整、及时和准确的数据作为计划的依据，订出的计划也较难贯彻执行，所谓的生产计划和控制将得不到实际效益。因此，人们着手将 CAD、 CAE、 CAPP、 CAM 和PPC 等系统有机地、统一地集成在一起，从而消除 “ 自动化孤岛 ” ，取得最佳的效益。 2. 网络化 21 世纪网络将全球化，制造业也将全球化，从获取需求信息，到产品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造，直至营销，整个生产过程也将全球化 。 CAD/CAM 系统的网络化能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统；能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的拟实制造系统；能开发自动化系统，产生和优化工作计划和车间级控制，支持敏捷制造的制造计划和控制应用系统；能对生产过程中物流进行管理的物料管理应用系统等。 3. 智能化 人工智能在 CAD 中的应用主要集中在知识工程的引入，发展专家CAD 系统。专家系统具有逻辑推理和决策判断能力。它将许多事实和有关专业范围内的经验、准则结合在一起 , 给设计者更全面，更可靠的指导。应用这些事实和启发准则，根据设计的目标不断缩小探索的范围，使问题得到解决。 4.在当前流行的 CAD/CAM 软件中， UG 是比较流行的、比较优秀的软件，本文以 UG 为例介绍 CAD/CAM 软件的典型应用。 软件概述 UG 是 Unigraphics Solutions 公司的产品 ,界面如图所示。为用户提供一个较完善的企业级 CAD/CAE/CAM/PDM 集成系统。在 UG 中，先进的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和曲面功能结合在一起，较好地满足了生产要求。 七 CAM 的应用实例 这里用冲压模具的凸模为例，介绍 CAD/CAM 的应用过程。 1.新建文件 File-new 选择所有生成的刀具路径，单击右键，选择 verify 选择 dynamic 图 1 选择 play forward 选择 compare 选择 ok，如图 15 所示。 输入 camsample 2进入造型模块 Application-modeling，如图 1 所示。 图 2 3.底部造型 insert-form feature-block 图 3 输入 150 150 30 选择 ok，如图 2 所示。 4. 凸台特征造型 insert-form feature-pad 图 4 选择 rectangular 选择 block 的顶面 选择 block 与 x 轴同向的边 输入 80 80 50 0 10 选择 pallale at distance 选择 block 与 x 轴同向的边 选择 pad 与 x 轴同向的中心线 输入 75 选择 ok 选择 pallale at distance 选择 block 与 y 轴同向的边 选择 pad 与 y 轴同向的中心线 输入 75 选择 ok，如图 3 所示。 5. 半球体造型 图 5 insert-form feature-sphere 选择 diameter, center 输入 40 选择 pad 与 y 轴同向的边接近中点的位置 选择 ok 选择 ok 选择 pad 与 y 轴同向的另一侧边接近中点的位置 选择 ok 选择 ok，如图 4 所示。 图 6 6半圆柱体造型 insert-form feature-cylinder 选择 diameter, height 选择 Yc axis 输入 40,110 输入 75 20 30 选择 ok，如图 5 所 示。 7.倒顶部圆角 图 7 nsert-ffeature opration-edge blend 输入 default radius 15 选择 pad 需倒圆角的各条边 选择 ok，如图 6 所示。 8倒底部圆角 insert-ffeature opration-edge blend 输入 default radius 8 选择 pad 底边、 block、 clydiner 的各条边 选择 ok，如图 7 所示。 9. 毛坯造型 insert-form feature-block 输入 150 150 85 选择 ok。 10.进入 CAM 模块 Application-manufacture 选择 CAM session configure mill contour i CAM setup mill contour 图 8 选择 initialize，如图 8 所示。 11. 指定加工几何体，毛坯 insert-geometry 选择 MILL_GEOM 选择 select 选择 零件实体 选择 blank 选择 select 选择 第 9 步生成的 block 图 9 选择 ok，如图 9 所示。 12.隐藏毛坯 edit-blank-blank 选择 第 9 步生成的 block 选择 ok。 13.创建刀具 insert-tool 输入 name m20 选择 apply 输入 diameter 20 选择 ok 输入 name mr5 图 10 选择 ok 输入 diameter 10 输入 lower-radius 5，如图 10 所示。 14.粗加工 insert-operation 选择并输入图示内容 选择 ok 图 11 输入 depth per