我国CAM技术应用现状、问题和发展趋势浅析__《机械CAD与.

1、CAD CAPP CAM技术的发展及其在企业中的作用吴欣洋江苏科技大学2012摘要：CAM技术作为一门多学科综合性技术，近几十年来发展迅速，对制造业产 生了深远的影响。本文较全面地介绍了 CAM技术在我国的应用状况，通过对比国 外先进国家CAM技术的应用现状、技术特点和发展趋势，分析指出我国CAM技术 应用推广中存在的问题，并对其发展方向提出建议。关键词:CAM、应用、现状、问题、趋势、分析ABSTRACT: The CAM tech nology has bee n multidiscipli nary onecomprehe nsive ness tech no logy , develo

2、pme nt in rece nt almost several tens years has bee n prompt , has produced far-reach ing in flue nee to manu facturi ng in dustry. The main body of a book have a serious trial with the situation having introduced that the CAM tech no logy is in applicati on of our country all round, an alysis point

3、s out middle have problem of our country CAM tech no logy applicati on exte nsion, and directi on brings forward suggesti on to its developme nt by the fact that adva need country CAM tech no logy applicatio n curre nt situati on , tech no logy characteristic compose in reply a developi ng trend con

4、 trast abroad. KEYWORDS: CAM,Applicatio n, Curre nt situatio n,Problem,Tre nd,A nalysis引言CAM技术，即计算机辅助制造技术，是指借助计算机来完成从生产准备到产品制 造出来的过程中的各项活动，如计算机辅助数控加工编程、制造过程控制、质量检 测与分析等。CAM是CAD/CAPP/CAM集成系统中重要的组成部分，涉及到许多学 科领域，如计算机科学与工程、计算数学、机诫设计、人机工程、电子技术及其他 很多工程技术。经过四十余年的发展，CAM技术在机械制造、航空航天等技术领域 起到了相当重要的作用。CAD CAPP

5、CAM技术的发展CAM技术发展的两个主要阶段。第一代是 APT 阶段,20世纪60年代在专业系统上开发的编程机及部分编程软件如 ：FANOC、 Semems编程机,系统结构为专机形式，基本处理方式是人工或辅助式直接计算数控 刀路，编程目标与对象也都是直接是数控刀路。但其存在功能差、操作困难、专机 专用等缺陷。第二代是曲面CAM系统阶段，其系统结构一般是CAD/ CAM混合系 统,较好的利用了 CAD模型,以几何信息作为最终的结果，自动生成加工刀路。自动化、智能化程度得到了 大幅度提高，具有代表性的是 UG、DUCT、Cimatron、MarsterCAM等。基本特点 是面向局部曲面的加工方式，

6、表现为编程的难易程度与零件的复杂程度直接相关 ，而 与产品的工艺特征、工艺复杂程度等没有直接相关关系。我国CAM技术的研究工作起步于60年代末,可以说与工业发达国家基本同 步。六五”期间,个别大型企业和设计部门成套引进了 CAM系统,并在此基础上开 发和应用。但国内CAM技术的应用不是很普遍，原因是许多国有企业效益不佳，没 有经济实力购买数控设备或软件，而大多数乡镇企业缺少像国企那样的技术队伍，使 CAM技术得不到推广应用。当前，我国使用CAM技术最多的仍然是国家扶持的航 空航天工业、造船业、大型民用企业和科研院所。由于我国的体制、经济模式、以及 CAM技术的研究起步较晚、经验不足等原因,使软

7、件技术发展受到了一定的影响。目前存在的主要间题有：现代计算机应用技术的发展，使产品更新换代周期不断缩短。而在我国，这种快 速反应能力和应变能力却很差，加上行业内部存在的宏观失控和短期行为，较大地影 响了计算机应用技术的发展，使得软件产品的性能、质量、品种，以及推广应用等都 大大落后于世界水平。另外企业和商品经济发展的大而全” 小而全”自成系统”的自然经济特征,也制约了软件技术的正常发展。绝大多计算机应用项目从立 项、投资、开发到应用都是封闭型的。这样做，势必保护了一些本来可以由社会分 工来取代的落后环节，削弱了企业与社会的商品联系，反过来也使开发的软件产品难 以大面积推广应用，阻碍了应用软件的

8、商品不七进程。同时各企业、部门之间的软 件开发重复现象也较为严重，使本来就有限的软件开发人员和资金更加不足。我国的CAM软件开发人员主要分布于各行各业的应用部门和高等院校。在应 用部门工作的软件技术人员，包括各企业、各部门的计算中心、信息中心、计算站 等,其主要任务是使用计算机宋参与本单位的管理、科研和生产等活动，但在多数单位表现出技术月良务的性质，处于配角地位。并且他们大多数只是在各自单位的使 用范围内参与软件技术工作，主要是为了满足本单位生产、管理的需求。加上各行 业、企业之间的应用软件的使用环境差别，开发出的大多数软件难以作为商品软件 进入市场。在高等院校工作的软件开发人员，由于各种信息

9、比较多，思想活跃，了解 国内外CAM技术的发展动态，在理论水平和软件开发经验上都占有优势。但由于 设备、资金、人员编制和政策上的限制，多数人员只能作为软件需求者或计算机公 司雇佣”的廉价劳力的身份进行开发工作，这样大大限制了技术水平的发挥，处于非常被动的地 位。再加上缺乏有力的软件开发法律保护虽已颁布了 计算机软件保护条例”但未 能得到很好地落实，开发者的成果和应有的权益没有得到很好的保护，这在一定程度 上也挫伤了广大软件开发人员的工作积极性，影响了工作的正常开展。这些错误认识主要表现在以下两个方面：缺乏重微机软件思想一些购买微机的企业，只重硬件不重视软件，常选择使用盗版图形软件的办法。 由于

10、得不到很好的技术培训，常导致CAM工作停滞不前。因为软件是一种特殊的 产品，它的使用需要相当技能，如能得到软件公司或代理商的技术援助，常取得事半 功倍的效果。CAM未能与CAD数据共享一些CAD工作开展得好的企业，已在微机上实现了二维绘图工作，在工作站上 实现了三维造型工作，也在工艺自动生成和数控加工的计算机控制方面作了许多工 作。但这些工作是分别在不同的软件上，由不同部门分别实施，未能进行有效的二次 开发,未能使其数据共享，集成为一个整体。目前,国内实际应用的CAM系统,一类是国内自主版权的CAM系统,另一类是 国外商品化的CAM系统。由于国外的CAM系统功能齐全、性能优良，并完成了商 品化

11、及工程化要求，所以在国内占得了很大市场分额。从对引进 CAM系统的使用情 况看,大多企业没有充分利用起来，并没有发挥出应有的效益。问题表现在以下方面国外的CAM软件没有全方位汉化和进行二次开发现在从事设计的工作人员中，一部分年龄较大的设计人员，他们具有丰富的设计 经验，但由于各种原因，他们的外语水平较低，让他们很快掌握CAM软件的使用存在 很大的难度。另一部分年轻的设计人员，他们外语基础较好，但经验欠佳。再加上设 计之后的加工很多还靠图纸来加工，加工人员的外语水平也是一个现实问题，故汉字 标准亦是一大问题。因此，从我国使用的实际情况出发，引进CAM系统之后，必须 做到从菜单、提示、错误信息到标

12、注的全方位汉化二次开发。CAM应用中缺乏管理的系统化随着CAM新技术的应用，设计管理过程和方式也必须随之而变，这些管理包括 设计过程管理，设计人员管理、设计图纸的管理。因此，引进系统之后必须进行管理 方面的二次开发。管理系统化有利于保证设计质量，有利于设计过程并行工程实施， 有利于产品更新换代。从而达到提高设计质量和效率的目的。缺乏人员培训与人才培养CAM是现代科技的产物，这对一些老设计人员来说，肯定存在一个适应的问 题。要想使软件发挥最大的作用，这就必须对有关使用者进行专业培训，否则可能设 计效率提高不理想，严重者可能效率下降。人才培训则是另一个关键，系统的维护 以及CAM软件的二次开发需要

13、既懂计算机知识又有相关专业水平的人员来完成。 企业如果没有这样的得力人才,CAD/CAM软件只是一个电子图板”其使用效率也 会大打折扣。CAD CAPP CAM技术在企业中的作用众所周知，近年来制造业新技术的最大热 点是高速加工技术，该技术在简化生产工艺与工序、减少后续处理工作量、提高加 工效率、提高表面质量等几个方面能极大地提高产品质量、缩短生产周期，已经得到广泛的认可及应用，其对CAM也提出了新的特殊要求，主要分析如下：安全性要求高速加工采用小切削度、小切削量、高进给速度，特征加工的一般切削速度（F 值为传统加工的10倍以上（F可达到20008000mm/ min，在高速进给条件下，一旦

14、发生过切、几何干涉等，后果相当严重，故安全性要求是第一位的。传统的 CAM系 统靠人工或半自动防过切处理方式，没有从根本上杜绝过切现象的发生，所以无法满 足高速加工安全性的基本要求。工艺性要求高速加工要求刀路的平稳，避免刀路轨迹的尖角（刀路突然转向、尽量避免空刀 切削、减少切入/切出等，故要求CAM系统具有基于残余模型的智能化分析处理功 能、刀路光顺化处理功能、符合高速加工工艺的优化处理功能及进给量（F值优化处理功能（切削优化处理等。为适应高速加工设备的高档数控系统,CAM应支持最 新的NURBS编程技术。高效率要求高效率体现在两个方面：（a编程的高效率高速加工的工艺性要求比传统数控加工咼了很

15、多，刀路长度是传统加工的上百倍，一般编程时间远大于加工时间，故 编程效率已成为影响总体效率的关健因素之一。传统的 CAM系统采用面向局部曲 面的编程方式，系统无法自动提供工艺特征，编程复杂程度很大，对编程人员除工艺水 平之外（基本要求，还要求有很高的使用技巧。迫切需要具有高速加工知识库的、智 能化程度的、面向整体模型的、新一代的 CAM系统。（b优化的刀路确保高效率的 数控加工，如基于残余模型的智能化编程可有效地避免空刀，进给量（F值优化处理 可提高切削效率30 %等。CAM技术的更新发展迫在眉睫，主要有以下几个方面。Win Tel结构体系因优异的价格性能比、方便的维护、优异的表现、平实的外

16、围软件支持，已经取代UNIX操作系统成为CAD/ CAM集成系统的支持平台。OLE 技术及0&M技术的应用将会使系统集成更方便。今后CAM的软件平台无疑将是WindowsNT或 Windows 2000 ,硬件平台将是高档 PC或NT工作站系列。随着高档 NC控制系统的PC化、网络化及CAM的专业与智能化的发展，甚至机上编程也可 能会有较大的发展。传统CAM局布曲面为目标的体系结构应被改变成面向整体模型 （实体、面向 工艺特征的结构体系。系统将能够按照工艺要求 （CAPP要求自动识别并提取所有 的工艺特征及具有特定工艺特征的区域，使CAD/ CAPP/ CAM的集成化、一体化、 自动化、智能化

17、成为可能。CAM系统应发展为不仅可继承并智能化判断工艺特征，而且具有模型对比、残 余模型分析与判断功能，使刀具路径更优化，效率更高。同时面向整体的形式也具有 对工件包括夹具的防过切、防碰撞修理功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的 工艺要求，并开放工艺相关联的工艺库、知识库、材料库和刀具库 ，使工艺知识积 累、学习、运用成为可能。近年来，计算机网络技术和信息技术得到了空前的发展，网络已经渗入到全球的 各个角落，并时刻影响和推动着制造的发展、改变着制造环境，面对这种变化，迫切的 需要建立一种以市场需求驱动的、具有快速响应机制的网络化制造系统模式。制造 企业将利用Interner进行产品的协同设

18、计和制造。而 CAM作为制造的核心部分更 是需要建立起CAM2NET,通过Interner提供多种制造支撑服务，如产品设计的可制 造性、加工过程仿真及产品的试验等，使得集成企业的成员能够快速连接和共享制 造信息。建立敏捷制造的支撑环境在网络上协调工作，将企业中各种以数据库文本 图形和数据文件存储的分布信息集成起来以供合作伙伴共享，为各合作企业的过程集成提供支持。CAM技术要得到全面的发展,还有很长的路要走，开发CAM技术的最终目的是 应用CAM技术,提高企业的制造技术。经过多年的积累,CAM在市场需求、理论基 础及外围技术等方面的准备已经成熟，我们有理由相信今后的CAM 一定会朝着方便、 快捷

19、、网络化、智能化、专业集成化的方向不断发展！要使我国CAM技术有长足 的发展，应从以下几方面加以考虑：531要在观念上打破 重硬轻软”的传统,大力 发展软件产业软件开发是计算机应用中非常重要的一个环节，过去由于思想观念上 的原因,没能将其提到应有的地位，致使计算机硬件的功能也没有得到充分发挥。 今后要对软件产业适当给予倾斜扶植政策与必要的投资，使人们从思想上认解倒软 件开发工作 的重要性与必要性，给软件开发创造一个有利的环境，尽快将我国的 CAM应用技术 搞上去。条件成熟时可重点建设一批具有国际竞争力的软件开发 实体,使之成为外向 型的软件产业基地。 科研和生产是相互促进的统一体，而我国 在科

20、研与生产结合上，在科研成果向 商品化转化上恰恰是一个薄弱环节。要使科研真正起到先导作用，就必须扣破以往的“自立课题、自己开发、自己应用”的状况， 走出“自我”的小天地,全面地考虑 间题,在重视产品开发的同时，还要重视生产技 术、工艺化意识，才能真正发挥科研 的作用，促使科研与生产形成良性循环。要想尽快将计算机应用技术搞上去，必须采取必要的行政手段，协调各种软件开发部门, 合理分工，密切配合,减少不必要的重复研究集中资金，在关键项目上打攻坚”战，组织科研、高校和生产应用部门等各方面力量，进行技术攻关，争取拿出质量过硬 的软件产品。同时制定更加严格的法律，来维护开发者的合法权益,创造一个软件 开发工作的良好环境。要密切注意世界上知左国家技术的发展，高度重视 基础研究和关键技术的突破，跟上世界技术的潮流，以使我们能够认清方向，少走弯路,尽快 赴上世界水平。534高度重视软件开发人才的培养及人才队伍的稳定性发展我国计算机应用技术，人才是关键没有坚实的人才基础，一切将无从谈起。软件技术是 一种知识密集、技术密集的综合性高科技行业，发达国家对于软件开发是非常重视 的,为软件技术人员创造了十分有利的环