2022年CADCAM软件介绍-泸州职业技术学院数控加工工艺与编程.doc

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1、CAD/CAM软件介绍一、概述目前计算机自动编程采纳图形交互式自动编程，即计算机辅助编程。这种自动编程系统是CAD(计算机辅助设计)与CAM(计算机辅助制造)高度结合的自动编程系统，通常称为CAD/CAM系统，其工作流程如下图。自动编程也称为计算机辅助编程(CAM)，即程序编制工作的大部分或全部由计算机完成，如完成坐标值计算、编写零件加工程序单等，有时甚至能协助进展工艺处理。自动编程编出的程序还能够通过计算机或自动绘图仪进展刀具运动轨迹的图形检查，编程人员能够及时检查程序是否正确，并及时修正。自动编程大大减轻了编程人员的劳动强度，提高效率几十倍乃至上百倍，同时处理了手工编程无法处理的许多复杂零

2、件的编程难题。工作外表形状愈复杂，工艺过程愈繁琐，自动编程的优势愈明显。自动编程的主要类型有：数控语言编程(如APT语言)、图形交互编程(如CAD/CAM软件)、语音式自动编程和实物模型式自动编程。1图形交互编程图形交互编程是以计算机绘图为根底的自动编程方法，需要CAD/CAM自动编程软件支持。这种编程方法的特点是以工件图形为输入方式，并采纳人机对话方式，而不需要使用数控语言编制源程序。从加工工件的图形再现、进给轨迹生成、加工过程的动态模仿，直到生成数控加工程序，都是通过屏幕菜单驱动。具有形象直观、高效及容易掌握等优点。近年来，国内外在微机或工作站上开发的CAD/CAM软件开展非常快，得到广泛

3、应用。如美国CNC软件公司的Mastercam、美国UGS公司的UG、我国北航海尔的制造工程师等软件，都是功能较完善的三维CAD外型和数控编程一体化的软件，且具有智能型后置处理环境，能够面向众多的数控机床和大多数数控系统。2自动编程的内容与步骤数控编程是从零件图纸到获得合格的数控加工程序的过程，其任务是计算加工中的刀位点。刀位点一般为刀具轴线与刀具外表的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。数控编程的主要内容包括：分析零件图样、确定加工工艺过程、数学处理、编写零件加工程序、输入数控系统、程序检验及首件试切。如下图为计算机辅助编程的工作流程。CAM编程是当前最先进的数控加工编程方法，它利用计算机以人

4、机交互图形方式完成零件几何形状计算机化、轨迹生成与加工仿真到数控程序生成全过程，操作过程形象生动，效率高、出错几率低。而且还能够通过软件的数控接口共享已有的CAD设计结果，实现CAD/CAM集成一体化，实现无图纸设计制造。为习惯复杂形状零件的加工、多轴加工、高速加工，一般采纳计算机辅助编程，其步骤如下：步骤1 零件的几何建模关于基于图纸以及型面特征点测量数据的复杂零件数控编程，其首要环节是建立被加工零件的几何模型。步骤2 加工方案与加工参数的合理选择数控加工的效率与质量有赖于加工方案与加工参数的合理选择，其中刀具、刀轴操纵方式、走刀道路的进给速度的优化是满足加工要求、机床正常运转和刀具寿命的前

5、提。步骤3 刀具轨迹生成。刀具轨迹生成是复杂形状零件数控加工中最重要的内容，能否生成有效的刀具轨迹直截了当决定了加工的可能性、质量与效率。刀具轨迹生成的首要目的是使所生成有刀具轨迹能满足无干涉、无碰撞、轨迹光滑、切削负荷光滑并满足要求、代码质量高。同时，刀具轨迹生成还应满足能用性好、稳定性好、编程效率高、代码量小等条件。步骤4 数控加工仿真。由于零件形状的复杂多变以及加工环境的复杂性，要确保所生成的加工程序不存在任何咨询题十分困难，其中最主要的是加工过程中 过切与欠切、机床各部件之间的干涉碰撞等。关于高速加工，这些咨询题常常是致命的。因而，实际加工前采取一定的措施对加工程序进展检验并修正是十分

6、必要的。数控加工仿真通过软件模仿加工环境、刀具途径与材料切除过程来检验并优化加工程序，具有柔性好、本钱低、效率高且平安可靠等特点，是提高编程效率与质量的重要措施。步骤5 后置处理后置处理是数控加工编程技术的一个重要内容，它将通用前置处理生成的刀位数据转换成合适于详细机床数据的数控加工程序。其技术内容包括机床运动学建模与求解、机床构造误差补偿、机床运动非线性误差校核修正、机床运动的平稳性校核修正、进给速度校核修正及代码转机换等。因而后置处理关于保证加工质量、效率与机床可靠性运转具有重要作用。采纳CAD/CAM（计算机辅助设计及制造）的技术已成为整个制造行业当前和今后技术开展的重点。CAD/CAM

7、大大缩短了产品的制造周期，明显地提高产质量量，产生宏大的经济效益。一个完全集成的 CAD /CAE/CAM 软件，能辅助工程师从概念设计到功能工程分析到制造的整个产品开发过程，如下图。二、CAD/CAM软件分类CAD/CAM技术通过几十年的开展，先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，每个时代都有当时流行的CAD/CAM软件。现在，工作站和微机平台CAD/CAM软件已经占据主导地位，同时出现了一批比拟优秀、比拟流行的商品化软件。1. 高档CAD/CAM软件高档CAM软件的代表有Unigraphics、I-DEAS、Pro/Engineer、CATIA等。这类软件的特点是优越的参数化设计、变量

8、化设计及特征外型技术与传统的实体和曲面外型功能结合在一起，加工方式完备，计算精确，有用性强，能够从简单的2轴加工到以5轴联动方式来加工极为复杂的工件外表，并能够对数控加工过程进展自动操纵和优化，同时提供了二次开发工具同意用户扩展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。这类软件有用性强，提供了比拟灵敏的用户界面，优良的三维外型、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治理。3. 相对独立的CAM软件相对独立的CAM系统有Mastercam、Surfcam等。这类软件主要通过

9、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。这类软件是面向机械制造业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。这些软件价格廉价，主要面向中小企业，符合我国国情和标准，因而遭到了广泛的欢迎，赢得了越来越大的市场份额。三、国内外流行的CAD/CAM软件介绍1.AutoCAD简介美国Autodesk公司为微机开发的

10、一个交互式绘图软件，具有较强的绘图、编辑、绘制剖面线和图案、标注尺寸以及方便用户二次开发的功能，也具有部分的三维作图功能。AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，拥有广泛的用户。2. UGUG（Unigraphics）软件起源于美国麦道飞机公司，于1991年11月并入世界上最大的软件公司EDS公司。它是CAD/CAE/CAM一体化软件，广泛应用于航天航空、汽车、通用机械及模具等领域。其功能强大，能够轻松实现各种复杂3D实体的外型构建。国内外已有许多科研院所和厂家选择了UG作为企业的CAD/CAM系统。不管装配图依然零件图设计，都从三维实体外型开场，使图形直观、逼真。三维实体生成后，可自动转换

11、成工程图（如三视图、轴侧图、剖试图等）。其三维CAD是参数化的，修正一个草图尺寸，就使零件相关的尺寸随之变化。该软件还具有人机交互方式下的有限元分析，并可对任何实际的二维及三维机构进展复杂的运动学分析和设计仿真，以及完成大量的装配分析工作。一般认为UG是业界中比拟有代表性的数控软件。UG/CAM提供了一整套从钻孔、线切割到5轴铣削的单一加工处理方案。在加工过程中的模型、加工工艺、优化和刀具治理上，都能够与主模型设计相联接，一直保持最高的消费效率。把UG扩展的客户化定制的才能和过程捕捉的才能相结合，您就能够一次性地得到正确的加工方案。UG-CAM由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生

12、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。（1）交互工艺参数输入模块通过人机交互的方式，用对话框和过程导游的方式输入刀具、夹具、编程原点、毛坯、零件等工艺参数。（2）刀具轨迹生成模块UG-CAM最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下功能： 完成各种孔加工； 平面铣削。包括单向行切，双向行切，环切以及轮廓加工等； 固定多轴投影加工。用投影方法操纵刀具在单张曲面上或多张曲面上的挪动，操纵刀具挪动的能够是已生成的刀具轨迹，一系列点或一组曲线； 可变轴投影加工； 等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工； 裁剪面加工

13、； 粗加工。将毛坯粗加工到指定深度； 多级深度型腔加工。特别适用于凸模和凹模的粗加工； 曲面交加工。按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的挪动提供最大程度的操纵。（3）刀具轨迹编辑模块刀具轨迹编辑器可用于观察刀具的运动轨迹，并提供延伸、缩短或修正刀具轨迹的功能。同时，能够通过操纵图形的和文本的信息去编辑刀轨。因而，当要求对生成的刀具轨迹进展修正，或当要求显示刀具轨迹和使用动画功能显示时，都需要刀具轨迹编辑器。动画功能可选择显示刀具轨迹的特定段或整个刀具轨迹。附加的特征能够用图形方式修剪部分刀具轨迹，以防止刀具与定位件、压板等的干涉，并检查过切情况。刀具轨迹编辑器主要特点：显示对生成刀具轨迹的

14、修正或修正；可进展对整个刀具轨迹或部分刀具轨迹的刀轨动画；可操纵刀具轨迹动画速度和方向；同意选择的刀具轨迹在线性或圆形方向延伸；能够通过已定义的边界来修剪刀具轨迹；提供运动范围，并执行在曲面轮廓铣削加工中的过切检查。（4）三维加工动态仿真模块UG/Verify交互地仿真检验和显示NC刀具轨迹，它是一个无需利用机床，本钱低，高效率的测试NC加工应用的方法。UG/Verify使用UG/CAM定义的BLANK作为 初始的毛坯形状，显示NC刀轨的材料移去过程，检验包括错误如刀具和零件碰撞曲面切削或过切和过多材料。最后在显示屏幕上的建立一个完成零件的着色模型，用户能够把仿真切削后的零件与CAD的零件模型

15、比拟，因而他们能够方便地看到，什么地点出现了不正确的加工情况。（5）后置处理模块UG/Postprocessing包括一个通用的后置处理器(GPM),使用户能够方便地建立用户定制的后置处理。通过使用加工数据文件生成器(MDFG),一系列交互选项提示用户选择定义特定机床和操纵器特性的参数，包括：操纵器和机床特征、线性和园弧插补、标准循环、卧式或立式车床、加工中心等等。这些易于使用的对话框同意为各种钻床、多轴铣床、车床、电火花线切割机床生成后置处理器。后置处理器的执行能够直截了当通过Unigraphics或通过操作系统来完成。3. Master CAMMaster CAM是由美国CNC Softw

16、are 公司推出的基于PC平台上的CAD/CAM软件，它具有非常强的加工功能，尤其在对复杂曲面自动生成加工代码方面，具有独到的优势。由于Master CAM主要针对数控加工，零件的设计外型功能不强，但对硬件的要求不高，且操作灵敏、易学易用且价格较低，遭到中小企业的欢迎，是我国目前十分流行的CAD/CAM系统软件。它有以下特点：（1） Mastercam除了可产生NC程序外，本身也具有CAD功能（2D、3D、图形设计、尺寸标注、动态旋转、图形阴影处理等功能）可直截了当在系统上制图并转换成NC加工程序，也可将用其他绘图软件绘好的图形，经由一些标准的或特定的转换文件如DXF文件、CADL文件及IGE

17、S文件等转换到Mastercam中，再生成数控加工程序。（2） Mastercam是一套以图形驱动的软件，具有各种连续曲面加工功能、自动过切保护以及刀具途径优化功能，可自动计算加工时间，并对刀具途径进展实体切削仿真，而且它能同时提供合适目前国际上通用的各种数控系统的后置处理程序文件。以便将刀具途径文件（NCI）转换成相应的CNC操纵器上所使用数控加工程序（NC代码）。如FANUC、MELADS、AGIE、HITACHI等数控系统。（3） Mastercam能预先依照使用者定义的刀具、进给率、转速等，模仿刀具途径和计算加工时间，也可从NC加工程序（NC代码）转换成刀具途径图。（4） Master

18、cam系统设有刀具库及材料库，能依照被加工工件材料及刀具规格尺寸自动确定进给率、转速等加工参数。（5） 提供RS232C接口通讯功能及DNC功能。4. Pro/EPro/E（Pro/Engineer）是美国PTC（Parametric Technology Corporation，参数技术公司）公司研制和开发的软件，它创始了三维CADCAM参数化的先河。该软件具有基于特征、全参数、全相关和单一数据库的特点，为三维实体外型提供了一个优良的平台，其工业设计方案能够直截了当读取内部的零件和装配文件，当原始外型被修正后，具有自动更新的功能，可用于设计和加工复杂的零件。另外，它还具有零件装配、机构仿真、

19、有限元分析、逆向工程、同步工程等功能，该软件也具有较好的二次开发环境和数据交换才能，Pro/Engineer系统的核心技术具有以下特点：（1）基于特征。将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸存为可变参数，进而构成实体，以此为根底进展更为复杂的几何形体的构建。（2）全尺寸约束。将形状和尺寸结合起来考虑，通过尺寸约束实现对几何形状的操纵。（3）尺寸驱动设计修正。通过编辑尺寸数值能够改变几何形状。（4）全数据相关。尺寸参数的修正导致其他模块中的相关尺寸得以更新。假如要修正零件的形状，只需修正一下零件上的相关尺寸。Pro/Engineer的CAD模块的功能非常强大，已广泛应用于模具、

20、工业设计、航天、玩具等行业，并在国际CAD/CAM/CAE市场上占有较大的份额。它能够创立最正确加工途径，并同意NC编程人员操纵整体的加工途径直到细节的部分。该软件还支持高速加工和多轴加工，带有多种图形文件接口。5. CimatronCimatron是以色列为了设计开发喷气式战斗机所开发出来的软件。它集成了设计、制图、分析和制造，是一套结合机械设计与NC加工的CAD/CAE/CAM软件。在一个统一的系统环境下，使用统一的数据库，用户能够完成产品的构造设计、零件设计、输出设计图纸，能够依照零件的三维模型进展手工或自动的模具分模，再对凸、凹模进展自动的NC加工，输出加工的NC代码。Cimatron

21、 CAD/CAM工作环境是专门针对工模具行业设计开发的。在整个工具制造过程中的每一阶段，用户都会得益于全新的、更高层次的针对注模和冲模设计与制造的迅速性和灵敏性。CAM模块为加工制造业提供了从2轴到5轴可靠的NC功能，其走刀途径能沿着剩余量小的方向寻找最正确道路，使加工途径最优化，从而确保制造过程无过切现象。CAM的优化功能使加工零件到达最好的加工质量，此功能明显优于其他同类产品。6. CAXACAXA（Computer Aided X Advanced，X意味着扩大）制造工程师是由我国北京北航海尔软件面向我国工业界推出的包括数控加工、工程制图、注塑模具设计、注塑工艺分析及数控机床通讯等一系列

22、CAD/CAE/CAM软件的总称。它基于微机平台，全中文界面，便于轻松地学习和操作。CAXA电子图板全面采纳国标设计，拥有工程标注以及国标机械零件图库，是一个高效、方便、智能化的通用二维绘图软件，可协助设计人员进展零件图、装配图、工艺图表及平面包装等设计。CAXA制造工程师是面向机械制造业的三维CAD/CAM软件，具有生成二至五轴的加工代码的数控加工功能，可用于加工复杂曲面的零件。其特点是易学易用、价格较低，已在国内众多企业和研究院所得到应用。7. Solid Edge美国Solidworks公司的一套智能型高级3D实体外型设计软件。其拥有直观式的设计空间，是三维实体外型CAD软件中用得最普遍

23、的一个软件。Solidwokrs 可充分发挥用三维工具进展产品开发的威力，它提供从现有二维数据建立三维模型的强大转换工具。Solidworks 能够直截了当读取DWG格式的文件，在人工干涉下，将 AutoCAD 的图形转换成Solidworks三维实体模型。Solidworks 软件关于熟悉Windows的用户特别易明白易用，它的开放性表达在符合Windows标准的应用软件，能够集成到Solidworks软件中，从而为用户提供一体化的处理方案。它使用最新的物体导向软件技术，采纳特征治理员的参数式3D设计方式及高效率的实体模型核心，并具有高度的文件兼容性，可载入编辑及输出IGES、 Paraso

24、lid、STL、ACIS、STEP、TIFF、VDAFS、VRML等文件格式，可迅速而又简捷地将一个模型分解为型芯和型腔。Solid Edge 将装配设计、零件外型、钣金设计和图纸生成结合在一起，为用户提供了从二维到三维的设计及加工等功能，CAM部分自开工艺功能好。8. CATIA CATIA是法国达索（Dassault）飞机公司开发的产品。CATIA是最早实现曲面外型的软件，它创始了三维设计的新时代，它的出现，初次实现了计算机完好描绘产品零件的主要信息，使CAM技术的开发有了现实的根底。CATIA系统现在已经开展为集成化的CAD/CAE/CAM系统，它具有统一的用户界面、数据治理以及兼容的数

25、据库和应用程序接口，能方便地实现二维元素和三维元素之间的转换，具有平面或空间机构运动学方面的模仿及分析功能。它的主要特点是三维建模才能强，具有建立线框、外表和实体模型的才能，它的曲面外型功能更为突出。在CATIA中与制造相关的模块有：（1）制造根底框架（2）2轴半加工编程器（3）曲面加工编程器（4）多轴加工编程器（5）注模和压模加工辅助器（6）刀具库存取9. Mechanical DesktopMechanical Desktop是Autodesk公司为机械设计专门设计的新系统。Mechanical Desktop通过交融二维与三维的设计扩展了AutoCAD设计环境的才能。这套CAD/CAE/

26、CAM软件能够由MDT/Inventor完成三维模型及其装配设计，利用MSC/FEA进展需要的分析，利用HyperMILL系统进展相关零部件的数控编程，自动生成NC代码。10. SolidCAMSolidCAM是专业多轴数控加工软件，SolidCAM提供的加工方式有二轴半加工，三轴加工，3+2多面加工，旋转加工，驱动旋转加工和电线放电加工。SolidCAM 提供基于Windows的数据加工系统并与SolidWorks完全集成。11. PowerMILLPowerMILL AutoCAM是英国Delecam Plc公司研制开发的数控加工编程软件。是当今功能最强大、加工策略最丰富的CAM系统，能够

27、直截了当输入几乎所有的CAD软件的数据文件，而无需进展数据转换，防止了数据的丧失和变形。是一种基于知识库的智能加工模块，它为简单快速刀具途径产生提供了最终处理方案。该程序的使用十分简单，仅需简单输入需进展加工的CAD模型，指定毛坯尺寸以及将使用的加工机床(包括是使用传统加工依然进展高速加工)。适用于航空航天、汽车、船舶、内燃机、家用电器等行业，特别对塑料模、压铸模、橡胶模、锻模、大型覆盖件冲压模等的制造具有明显的优势。12. MoldFlow美国MOLDFLOW公司开发的塑料注塑成型流淌分析软件，不断主导塑料成型CAE软件市场。MoldFlow软件包括三部分：MoldFlow Plastics

28、 Advisers（产品优化参谋，简称MPA）：塑料产品设计师在设计完产品后，运用MPA软件模仿分析，在非常短的时间内，就能够得到优化的产品设计方案，并确认产品外表质量。MoldFlow Plastics Insight（注塑成型模仿分析，简称MPI）：对塑料产品和模具进展深化分析的软件包，它能够在计算机上对整个注塑过程进展模仿分析，包括填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、构造应力和收缩，以及气体辅助成型分析等，使模具设计师在设计阶段就找出今后产品可能出现的缺陷，提高一次试模的成功率。MoldFlow Plastics Xpert（注塑成型过程操纵专家，简称MPX）：集软硬件为一体的注塑成型质量操纵专家，能够直截了当与注塑机操纵器相连，可进展工艺优化和质量监控，自动 优化注塑周期、降低废品率及监控整个消费过程。