CAD/CAM一体化的实现及应用

　　1 问题的提出

　　目前我厂的模具设计与制造主要采用二维图设计、手工制造，而机加工数控编程全部采用的是手工编程方法，这些设计制造及编程方法虽然可满足目前生产需要，但由于其效率低、精度差，限制了新产品开发速度和数控加工机床柔性加工能力的发挥。近年国外发达国家和国内某些先进企业已广泛应用CAD/CAM技术进行模具及产品的设计制造工作，即采用先进的计算机三维设计软件进行实体建模设计，并应用计算机加工编程，实现计算机控制下的无图纸化加工，极大地提高了产品(或模具)加工精度和生产效率。

字串7

　　我厂现有数控机床50余台，并在生产中得到了普遍的应用，同时CAD/CAM三维软件UG,PRO/E已经在产品设计工作中采用。但由于均以独立的系统运行，没有充分发挥各自优势。因此如何将其有机地结合在一起，达到制造资源的合理配置和优化，提高生产效率、保证产品质量和降低成本的问题被提了出来，于是实现CAD/CAM一体化就成为我们的主攻课题。下面我们从本课题开展的CAD,CAM,NC的编程(POST-PROCESS),数据通讯开发及生产应用等方面叙述CAD/CAA，一体化实现整个过程。

字串5

　　2　CAD/CAM一体化

　　计算机辅助设计CAD与计算机辅助制造CAM的组合CAD/CAM，是将设计与制造集成(一体化)的术语。它配置了能实现一定设计和制造功能的计算机交互图学系统。其主要功能是实现CAD/CAM系统内完成NC零件编程。CAD/CAM完成计算机辅助编程中的两项任务- 定义零件的几何形状、确定刀具运行轨迹。图1为CAD/CAM一体化过程图。

　　3 加工模型的计算机辅助设计CAD

字串6

　　计算机辅助设计(COMPUTERA　IDEDD　ESIGN)的应用极为广泛。在狭义的工程设计范围内，CAD可定义为:利用计算机创建、修改一个工程设计，并由计算机完成各种文件、图形的工程设计活动。本课题采用了三维 CAD软件UC和PRO/E，实现产品三维实体模型设计。我们利用UG或PRO/E软件所提供的实体建模功能，根据实际零件要求，构建其几何形状。该图形模型包括零件的全部几何形状、尺寸、材料和技术要求，为下一步CAM构造刀具轨迹作好准备。在研制过程中，我们先后完成了四缸机体、240柴油机气缸盖水腔芯模具、曲轴小拐芯模具、280机体芯盒样板模具以及28G敞车闸瓦托模具和旁承座等。 字串7

　　4 机加工计算机辅助制造 CAM 字串9

　　计算机CAM系统主要包括设置加工环境(刀具库、夹具设定等)，设置加工工序(数控加工工艺)，生成刀轨文件，NC后处理等。为了加工的正确性，首先要建立刀具数据库，并可以随时调用需要的刀具和修改刀具的几何参数。由CAM系统自动计算刀具调整数据，确定刀具的运动轨迹。最基本的刀具轨迹生成方法是利用交互图形学系统逐步生成全部运动指令(类似于计算机辅助零件编程)。每个语句采用APT编程语言或其它编程语言编写。最先进的刀具轨迹指令生成法是采用与CAM系统兼容的自动软件程序，这些程序是为轮廓铣、点位与表面轮廓加工循环所用。它们被设计成NC编程软件包，供编程时调用。 字串4

　　我们采用UG或PRO/E所特有的CAM软件包，在建立起刀具库基础上.完成整个产品的加工工艺设置。这一部分在计算机上需要完成编制加工工序、没定每道工序所需各种参数(如刀具参数，加工方法等)优化整个加工过程，并自动生成为以后形成NC程序所需要的刀具轨迹文件(刀位文件)。 字串8

　　5　NC零件编码程序的实现

字串9

　　数控机床的所有动作都是执行特定的数控指令(G代码)的结果。完成一个零件加工需要一连申数控指令，即NC程序，也称 G代码程序。在CAM中经过刀具轨迹计算生成的刀位文件，不能直接运用于机床。因此需将刀位文件通过后置处理转换成指定数控机床的NC程序。

　　我们利用　UG或 PRO/E软件所提供(POSTROCESSNIG)软件包，将不同厂家、不同功能的数控机床(如车，铣，磨，线切割等)按照软件要求，完成数控机床各种参数定制。如定制属于哪种控制系统，GM代码形式，自动换刀要求，固定循环参数定义等等。通过软件我们完成了对刀轨文件(*.CLS)的翻译程序编程。运行该程序可得到最终可执行的NC数控程序。下面是我们运用该程序生成的一个NC加工程序。

字串3

字串3

　　6　NC加工程序的数据传递 字串5

　　通过UG或PRO/E以及翻译软件，生成了数控加工的NC程序。但如何将NC程序送人数控机床呢?这就是数据通讯所要解决的问题。

　　这部分要做的工作是计算机与数控机床之间数据通讯。首先，作为计算机，其基本的一项功能就是实现计算机与外设的数据交换。它具备了实现数据通讯的硬件条件，可以通过COM接口完成数据申行通讯，或通过LPT实现并行通讯。一般与机床通讯多选用串行通讯，这是因为串行通讯每次在线上送出字节中的一位，逐位顺序传送，并且传送过程中不易出错。同时申行通讯接口价廉易于编程。其次，数控机床(80年代以后)一般都具有标准的BS-232-C通讯接口，这些接口允许机床与计算机互连，实现数据通讯。

字串1

　　对于不同控制系统的数控机床，每个厂家都对其通讯接口有不同连线及接口协议。图2为SIEMENS数控机床接口电缆连线图。

字串9

　　按图做好通讯连线，并对所要传递数据的机床接口协议有一定的了解，将机床的要求通过专用通讯软件进行设置，如数据格式，传输速率，奇偶校验等，这样计算机与SIEMENS机床即可进行数据的向通讯。

字串1

　　实现了微机与数控机床的数据通讯，虽然机床可以获得NC加工程序，并进行零件的加工，但我们发现对于一个复杂的模具加工，其NC程序量是巨大的，可达到几十兆，而数控机床的内存只有几十K(一般是32K或64K)，如果要完成模具加工，就必须把整个程序分成若干段进行加工，造成了人为的断点，不仅降低了生产效率，而且产品质量和精度也会降低。如何解决这个问题呢?就该问题我们又开展了基于PC平台的机床数控系统 DNC加工研究。

字串5

字串7

　　随着微电子技术、计算机技术的发展，以PC技术为基础的DNC成为发展方向。其目的是计算机把CAD/CAM生成的零件加工程序传送给数控机床，实现微机控制的零件加工的DNC(dierctnuered-calcontrol).　就是说，通过微机直接控制数控机床执行NC加工程序，不占用机床内存，实现零件加工的一次完成。随着制造业对多变化、中批量柔性制造和计算机综合制造的需要，借助PC技术可方便实现网络化通信，快速而高效地满足生产的需求。因此开发基于PC平台通讯模块COM(COMMUNICATION OBJECT MANAGER)是必须的。