集成化CADCAM软件缩短制造周期.doc

从CAD系统的供应商到数控机床的供应商，总是以精心设计的功能来装备他们的产品。然而，采 用这些软件和设备还是没能获得通畅和高效的生产工艺流程。要获得通畅的生产工艺流程，不仅需要高效的设备，而且还需要CAD/CAM软件、刀具和机床之间相互的有效协调。最终结果也就是要用多少时间、怎样的质量和多少费用从加工机床上来获得零件。其中，只有通过由彼此间最佳衔接、适应零件多品种生产的各种设备建立起通畅生产流程的企业才会获得效益。许多企业在设计和随后的CAM编程上是拟采用来自唯一的一家供应厂商的解决方案。这些供应商大多把CAD系统置于中心地位在这里，实际上是以创造性设计的零件为起点。这里CAD的功能范围以及CAD的操作和价格是决定性的评判标准。但是，特别是对于有着专门的技术要求，附属的CAM模块大多数是不可能超过专门研制软件厂家的软件功能的。 在这里，对于生产工艺流程的任何一个范围，采用功能强大的软件，看来对于大多数情况是合适的（最佳的方案）。一种专业的CAM解决方案很好地集成到现有的CAD环境里，有助于整个生产流程中的各个产品相互加强联系。根据企业的业务活动范围，一个装有同CAD系统有直接接口的专用CAM软件或者是一种集成CAD的CAM解决方案作为最佳的工作环境是合适的。 在这里，以Hypermill软件在全球推广应用和销售CAM系统的Open Mind公司就是一个很好的例子。该公司在以单个工作站的方式, 或以同自己的CAD系统Hyper CAD进行组合的方式使用它的CAM解决方案时，是通过专门的CAD直接接口来进行数据交换。 图1 集成：SolidWorks，Pro/Engineer Wildfire和Autodesk Inventor三种CAD程序 的用户界面。Hypermill利用来自具体的CAD环境的CAD数据进行CAM编程， 并利用这种程序可靠地进行二维、三维加工和五轴联动加工。灵活适用于其他CAD系统的CAM 直接接口（不同于标准的接口）有利于数据的顺利输入，不会发生数据丢失。例如对于承接来样加工业务，要处理不同格式CAD图样的制造厂家来说，这是一种最佳的解决方案。对于采用唯一一种CAD系统的企业来说，在换成新的或引入其他的CAD方案时，便可显现出Hypermill灵活的适应性。因为，只要投资于相应的直接接口，或如果有直接接口的情况下，最佳的方式是立即投入相应的CAD和CAM的集成工作, 这种被证明是适用的CAM系统仍然是可以获得的。 图2 检验：Hypermill对加工区的有效监控 协助机床和切削加工的动态仿真凭着这样的CAD集成，Open Mind公司为Pro/Engineer Wildfire，Autodesk Inventor，SolidWorks和Thinkdesign等软件提供了被认可的Hypermill产品集成。这种解决方案提供了单系统战略的全部优点，而没有伴随产生与结构有关的一些缺点。这种方案为一些在公司内进行设计和生产的企业创造了一个最佳的工作环境。来自实际CAD环境的并为人们所熟悉的用户界面简化了CAM编程时的操作，并完全能以较高的效率进行工作。此外，CAD系统和CAM系统是在同一个数据库里存取数据。 Open Mind公司通过它的解决方案不仅能从CAD直至加工过程的紧密衔接，而且还提高了机床的加工能力和加工质量。因为，通过经常性的同机床制造厂家和用户的联系，为了能经受考验和可靠的使用，实施了支持最新的机床功能和加工战略：一个实例是在新的车铣机床上实施综合加工范围很广的车削战略。对于Hypermill来说，这意味着在统一的操作界面下可以使用诸如碰撞检验、毛坯管理、工具数据库、刀具轨迹修正或所有工作循环的集成仿真等重要的CAM功能，这些功能也可以用于车削加工。根据需要，人们可以在车削战略和任何一个铣削战略等加工战略之间，实现简单而快速的变换。 图3 CAM完整的解决方案：Hypermill提供了在一个操作界面下的二维、三维和5轴加工战略。 在右图上，可以看到利用全自动的碰撞避让功能在一个涡轮上进行复杂的5轴联动加工。综合自动化带来可靠性 视应用领域的情况，生产流程时间可以显著地缩短，不仅CAD系统，而且CAM供应商的加工技术诀窍能够针对应用的情况，充分发挥其全部优点。 操作环境和所有策略也同样表达了最佳解决方案的过程可靠性。因为这种操作环境和策略都尽力做到直观操作，避免产生错误，即使是对于那些较少采用的策略也使其应用变得十分简单。在Hypermill中集成自动的碰撞检验和材料仿真及切削过程仿真提供了附加的安全性。 Hypermill通过其机床和切削加工的动态仿真可以对加工区进行十分有效的监控。在监控时，可以借助于设置在后面的机床模块来检验，在所规划的机床加工区内加工是否可行，或者运动部件是否会超越终端的限位开关。 同时，在Hypermill中无与伦比的最佳调整功能是用来自动优化加工区内的加工。当加工区的监控显示超越了终点开关的位置，但是对于实施加工, 加工区还是足够可以利用的，于是可采用最佳调整功能。这种调整功能在考虑所采用的夹具和刀具情况下，自动地并不需要重新计算相应工步而达到最有效地利用加工区空间。由此，除了提高过程可靠性外，还提高了效率和精度，特别是对于小型机床或加工区有限的机床，这是非常有利的。因为，在这里，机床就没有必要进行重新调整，从而也就不必考虑由于机床重新调整所需的停机时间。 后处理器是一端的CAM系统与另一端的机床及控制系统之间的连接环节，所以，后处理器对于整个制造工艺流程的顺利进行同样是一个重要的要素。后处理器把CAM程序的功能和品质有效地传递给机床。在这里，Open Mind公司对于与机床、机床控制系统和零件品种相适应的后处理器有很好的经验。因此，一方面，用户可以充分利用控制系统的智能功能即更好地利用控制系统的工作循环、轨迹修正、程序段重复和任意的工作平面（在数控低碳马氏体在热作模具中的应用 /mjsj/133.htmlCr13模具钢开裂焊接工艺与Cr13模具钢磨损焊接工艺 /zyzs/218.html电热水器选择五要点与如何选购安全的灯具 /zyzs/226.html系统中，将局部工作坐标系统的X-Y、Z-X、Y-Z平面称之为工作平面，这些坐标平面可相应通过G17、G18和G19选择指令进行选择译注）。另一方面，即使对于具有相同结构型式的机床，其中会由于不同的工作台而存在差别。在为每个用户开发后处理器时，制造厂家要考虑包括加工任务在内的所有不同的细节，这样，就形成了确保尽可能好的铣削效果的专门解决方案。 图4 加工：CAD屏幕的设计数据不间断的传送到铣床上， 用来连续地进行5轴综合加工增强制造工艺流程的环节 为了能不断地缩短从设计到生产的制造流程时间，可以通过专门设计的CAM软件来加强制造工艺流程中的环节。最佳相互协调的CAM应用，如Hypermill能在所有的情况下利用最佳解决方案的众多优点，这不仅归因于制造流程的质量，也归因于参与设计过程和机床编程的过程。(end) 摘 要：本文对比介绍两种CAD绘图设计软件AutoCAD 2000和CAXA电子图板2005r4在阀门设计中的应用情况，重点讲解了CAXA电子图板是一套高效、方便、智能化的二维设计和绘图软件。充分运用先进的CAD软件，进行相关产品设计，可有效地提高阀门设计效率、缩短产品的研发周期，降低生产成本从而提升产品的市场竞争力。 关键词：CAD；AutoCAD2000；CAXA电子图板；阀门设计 一、引言 AutoDesk公司是全球著名的CAD软件研发公司，多年从事CAD软件的开发，特别是二维设计绘图方面，AutoCAD几乎是PC机上唯一的CAD软件。武锅阀门公司原来使用中文版AutoCAD 2000绘图操作系统并加载合肥通用机械研究所开发的基于AUTOLISP编程的二次开发软件VALVE来进行阀门设计。前后使用有4年多时间，基本可以满足使用要求，但是效率不高。 二、AutoCAD软件应用现状 笔者站在设计的观念上看，的确AutoCAD软件起步早，绘图功能也十分强大，在计算机绘图领域里具有不可低估的影响力。但AutoCAD是一个绘图的平台软件，它为了占领国际市场，其功能涵盖了几乎所有需要绘图的领域，它并没有制定专门针对某个特定行业(如机械设计、电路设计、建筑设计等)所需的行业功能，直接用它来搞机械设计，特别是阀门设计是有一定困难和低效的，虽说阀门公司购买了二次开发软件VALVE，但是它的操作功能有限、图库资源不大，只包括了常见的连接件和紧固件的图符选型，更多的是靠设计者在AutoCAD中一笔一划把它绘制出来，这样一来设计效率非常低。另外，绘图时图框、标题栏、图层、线形等参数需自己设置定义，难度大，而且容易出错；而且还需长年累月一点点的自建图库，这样操作起来即繁琐又十分不便，给设计图纸带来障碍。另一个原因就是阀门同行之间的技术交流比较频繁，经常探讨阀门图纸，由于AutoCAD版本众多，有AutoCAD2000版、AutoCAD2002版直至现在最近的AutoCAD2007版，同样的文件在不同的版本AUTOCAD内容显示不一致，甚至混乱，给行业的技术交流带来严重障碍，违背了工程图纸“完整、正确、统一、清晰”的原则。而且AutoCAD内容庞大、界面混乱、掌握起来难度不小。 现在，使用了一段时间的绘图软件，感觉到在企业搞CAD是件非常严肃的事情，CAD软件不同于其它设计应用软件，一定不能贪图便宜而使用盗版，否则轻则影响产品设计，重则会给企业技术革新、行业交流带来障碍。根据我们现在的使用情况，从实用出发，AutoCAD性价比不高，售价昂贵，中文版2006配加密狗、一套一机，市场售价1.98万元。花了钱却不能给企业带来好的经济效益，就决定放弃AutoCAD，另找其它二维绘图设计软件。 目前，市面上二维机械绘图软件很多很杂，其中使用率较高的就数CAXA电子图板2005、清华天河TH-MCAD、KM开目CAD、中望CAD等2D绘图软件。就目前绘图而言，画一条直线、一个圆，无论是AutoCAD、电子图板、或是其它CAD软件都是大同小异的，选用任何一种软件都无所谓。但我们的工作重点毕竟不仅仅是画简单的几何图形，我们从事的是机械设计、阀门设计，它不但要求我们绘制机械零件，更要求我们所画的图纸符合行业的相关标准。不但如此，还要求快捷、方便、准确的画出图纸才是最终的目的。从这个方面来讲选择CAD软件是非常重要的。电子图板是北航海尔公司系列化软件CAXA中的二维绘图软件，主要针对机械行业，兼顾建筑和电子行业，目前最新版本是CAXA电子图板2005r4版。该软件在国内有10多万套装机量。是现今国内使用最广泛的CAD软件之一。此外该公司还有三维设计软件CAXA实体设计和工艺软件CAPP，以及CAM领域内的“数控车”、“数控铣”、“制造工程师”等全套的CIMS(集成化制造系统)软件等。阀门公司向其它使用过CAXA电子图板的企业调研咨询，均反映使用绘图效率高，运行稳定、功能强大、售后服务优良等。另外我们自己也从阀门设计、工艺设计、自我需求等方面考虑之后，认为CAXA电子图板满足阀门设计要求，符合中国人的操作习惯，在绘图方面与AutoCAD极为相似，功能比较齐全，较之AutoCAD删繁就简，可以迅速掌握，突出机械设计的重点。其拥有的丰富参数化标准件库(机床夹具、法兰、管接头等)符合机械行业的相关标准，使用灵活、高效、准确。另外一方面它兼容/.dwg/.dxf/.exb文件，这样公司原有CAD文档能方便读写。种种因素，最终我们选择了CAXA公司的电子图板2005r4版。 三、CAXA电子图板的应用及特点 阀门公司经历了CAXA公司组织的软件培训，只用了半天时间，就能熟练的操作，软件转型无障碍，直到现在有半年多时间，认为CAXA电子图板是一套高效、方便、智慧化的软件。 1.自主版权易学易用 具有友好的全中文用户界面，灵活方便的操作方式。其设计功能和绘图步骤均是从实用角度出发，操作步骤简练，易于掌握，是用户充分发挥创造性思维的有力工具。 2.参数化的标准图库。 阀门中的连接件、结构件相当多，涉及到方方面面，如(图1)所示为电站闸阀装配示意图中，紧固件、密封件、润滑件、轴承等标准件特别多，且规格尺寸各异，原来使用的二次开发软件VALVE只有几种常见的螺栓、螺母选型，考虑的不多、不全，给设计带来诸多不便，没有办法只有翻手册、翻标准、查数据，最后还得设计者自己画出来，既繁琐又不符合国标。现在使用CAXA电子图板后，系统备有大量国家标准的参量化图库，它覆盖了机械设计、电气设计等所有类型。其中机械类图库有：螺栓和螺柱、螺母、螺钉、销、键、弹簧、液压气动、电气、轴承、电机、密封件、机床夹具等20多个大类，1000余种，近30000个规格的标准图符。每一个大类又分成1020个小类，如螺栓和螺柱又分成(如GB27-1988六角头铰制孔用螺栓-A、GB/T18230.2-2000栓接结构用大六角头螺栓短螺纹长度C级8.8和10.9级) 图1此外该系统还提供图库管理、尺寸驱动、定制图库手段等功能，可以对图库中复杂的零件图或装配图进行编辑修改，用户不编程，只需把图形绘制出来，标上尺寸，将尺寸定义后，可方便快捷的建立、扩充自己的参数化图库。图库设置为机械图的绘制提供了极大的方便。 图23.图幅设置 原来用AutoCAD绘图有标准的图框，但没有标题栏、明细表、零件序号等功能，需要技术人员手动绘制，十分复杂。而CAXA电子图板中的图幅设置包括了以上功能，系统支持最新国家标准，并通过国家机械CAD标准审查。软件提供符合国际的图框、标题栏、明细表，从而保证了设计过程的全面标准化。并且能根据自我需要自定义以上功能，给设计者很大的创作空间和自由度，非常便捷。它的零件序号功能更是让AutoCAD望尘莫及。在AutoCAD中只有一个个划出序号，再来划出明细栏，最后依次填写，不能有错，否则修改起来比较复杂。但在CAXA电子图板中那就完全不一样了，点击零件序号后进行编辑输入相关明细项目，就可生成明细栏(图2)等，所以在绘制装配图零件序号、明细表时，系统会自动实现零件序号与明细表联动。此外明细表还支持Access和FoxPro数据库接口。这些功能对绘制装配图十分有益，大大加快了设计速度和设计效率。 4.转图工具 在CAXA电子图板2007中，可通过【应用程序管理器】来加载二次开发程序【转图工具】，【转图工具】主要功能是将其它软件绘制的明细表和标题栏转换为符合CAXA专用的明细表和标题栏，为方便BOM表生成，明细表数据关联、输出，以及与ERP或者PDM等软件进行数据转换提供数据基础，扩展实用功能。因为公司以前是用autoCAD软件制图，图库中大量的图纸在目前使用时需要转换成CAXA格式，以满足公司标准模版的要求，所以CAXA的转图工具就显得很方便、高效了。 转图工具包括【幅面初始化】、【填写标题栏】、【定义明细表头】、【转换明细表】、【补充序号】五部分内容，各方面完善图纸转换工作。以前半小时甚至更长时间的工作量现在一分钟即可完成，转换后的图纸标题样和明细表信息内容准确、完整，大大提高了工作效率。 加载之后，在电子图板的界面上就会増加【转图工具】的选项，如图3所示。 图34.1【幅面初始化】 在【转换图纸】下拉菜单中，单击【幅面初始化】选项，则会弹出一个对话框，在此对话框中可以设置图纸的幅面、加长系数、图纸比例以及图纸的方向。 4.2【填写标题栏】 在【转换图纸】下拉菜单中选择【填写标题栏】选项，此时光标变为拾取状态，选择图纸中标题栏对角位置，如图4中红色矩形位置，完成后会弹出填写信息，如图5所示： 图4 图54.3【定义明细表头】 在【转换图纸】下拉菜单中选择【定义明细表头】选项，此时光标变为拾取状态，选择图纸中明细表表头对角位置，使用方法与【填写标题栏】方法相同。单击【确定】按钮后，明细表头定义完毕。 4.4【转换明细表】 在【转换图纸】下拉菜单中选择【转换明细表】选项，此时光标变为拾取状态，选择图纸中明细表对角位置，如下图红色矩形位置，完成后，会弹出【填写明细表】信息，如图所示： 图6 拾取明细表单击【确定】按钮完成转换。 图7 转换后明细表内容【转换图纸】操作简单，易学易用，为企业存在的大量老图纸、其他格式图纸转换提供了一种全新的方法。 另外，如果您使用过CAXA绘图，那么您肯定会发现在CAXA软件中，如果将一张有图框、明细表、标题栏的图纸拷贝到新的界面中时，会认为图纸中没有明细表，无法使用明细表填写功能。采用转图工具转换的图纸一般是需要拷贝到新的界面中，这时也会发生同样的问题，要是明细表不被软件认可的话，我们的转图意义还有多大呢？要解决该问题，只需要将标题栏、明细表生成块，然后再拷贝到新的界面中，再将块打散，就可以使用明细表填写功能了。 4.工程标注 CAXA电子图板的尺寸标注比AutoCAD更加齐全，集成度更高。系统提供强大的智能化工程标注方式，包括尺寸标注、坐标标注、尺寸公差标注、形位公差标注、粗糙度标注、标注编辑等几大类，大类中又包括若干个子项目。单就一个尺寸标注就包括了基本标注、基准标注、半标注、大圆弧标注等多项内容。最明显的是基准标注，以前用AutoCAD标注尺寸的配合公差，需要查手册，然后再来回填数据，既繁琐又容易出差错。现在用CAXA电子图板就不同了，它自带公差配合查询功能，依设计查找相应公差相当快捷(图8)。标注的过程处处体现“所见既所得”的智能化思想，使用时只需要点击标注的方式，系统会自动捕捉用户的设计意图，具体标注的所有细节由系统自动完成。不仅如此，还有它的粗糙度标注、形位公差标注、焊接符号标注都没有AutoCAD那么繁琐、复杂，更加简洁、便于掌握。 系统支持在Truetype矢量字库和Shx形文件，可以利用中文平台的汉字输入方法输入汉字，方便地在图纸上输入各种字体的文字。 图85.编辑和绘图功能 系统提供强大的智能化图形绘制和编程功能，包括基本的点、