1、第 14 卷 第 4 期2023 年 2 月黑龙江科学HEILONGJIANG SCIENCEVol.14Feb.2023机械设计与加工中 CAD/CAM 技术的应用黄锟(淮南职业技术学院，安徽 淮南 232001)摘要:为促进 CAD/CAM 技术在机械设计和加工中的应用，分析了其应用要点，介绍其在设计与加工流程、轮廓线的设计和生成、刀具选择与毛坯参数设置、粗加工与精加工预设、零件仿真加工、后置设置与零件数控加工中的应用。以确保机械设计与加工精度，为加工效率与质量提升提供保障，有效促进其良好发展。关键词:机械设计;机械加工;CAD/CAM 技术中图分类号:TH122;TH16文献标志码:A文
2、章编号:1674 8646(2023)04 0133 03Application of CAD/CAM Technology in Mechanical Design and MachiningHuang Kun(Huainan Vocational Technical College，Huainan 232001，China)Abstract:In order to promote the application of CAD/CAM technology in mechanical design and machining，the studyanalyzes the key points
3、of the application;and introduces the design and processing flow，design and generation ofcontour line，tool selection and workblank parameter setting，rough and finish presets，component simulation processing，postposition setting and component numerical control processing.This provides machining design
4、 and processingaccuracy，guarantee for processing efficiency and quality improvement，and effectively promote its good development.Key words:Machining design;Machining processing;CAD/CAM technology要促进 CAD/CAM 技术在机械设计和加工中的应用，需对其充分了解，明确应用策略，根据机械设计及加工需求进行合理应用，充分发挥技术优势，满足现代化机械设计制造要求，提升机械加工质量。1CAD/CAM 技术1.
5、1CAD 技术CAD 是一种计算机辅助设计技术，借助计算机及图形处理设备为设计提供辅助。应用 CAD 技术，可将各种机械设计信息储存到设计软件中，快速完成相应的设计与计算，更加精准、全面地展示设计图纸。在此过程中，可通过数据统计、计算及参数调整进行图纸修改，不需要重新绘制，可实现设计图纸的快速生成1。CAD 设计软件包含多种自动化设计与制造功能，可为机械图纸设计与机械制造提供辅助，得到了广泛应用。图 1 为某机械零件及其 CAD 设计图纸。图 1某机械零件及其 CAD 设计图纸Fig.1Mechanical part and its CAD design drawing收稿日期:2022 12
6、 15作者简介:黄锟(1978 )，男，本科，工程师。3311.2CAM 技术CAM 技术是计算机辅助制造技术，其核心是通过计算机对机械制造中的各项参数进行控制，即数控。数控系统技术在机械工程生产制造中发挥着重要的作用，可实现算法与数学模型的科学构建，只需将具体的机械设计参数信息输入到相应的软件中，便可自动设计出加工工艺路线，对加工刀具进行控制，实现机械加工的数字化控制2。目前，CAM 技术已成为机械工程与自动化发展中的关键技术。图 2 为数控机床加工中的 CAM 技术应用流程。图 2数控机床加工中的 CAM 技术应用流程图Fig.2Flow chart of CAM technology a
7、pplication in numerical control machine tool processing2CAD/CAM 技术在机械设计和加工中的应用要点2.1在机械设计中的应用要点利用 CAD/CAM 技术进行机械设计，主要完成零件设计和装配设计，根据齿轮泵工作原理，对各个零件之间的关系进行全面分析并合理装配，完成齿轮泵的数字化三维模型设计与建立3。2.2在机械加工中的应用要点利用 CAD/CAM 技术进行机械加工，需做好相应的准备工作，包括机械加工工艺设计、零件加工数据编程、零件装配的机器人编程等。基于 CAD/CAM 技术，对各种加工方法、加工设备进行合理选择，制定科学、合理的加工
8、顺序。编程中，要对机器人程序进行合理编制4，利用 CAD/CAM 技术简化工作。图 3 为基于CAD/CAM 技术的轮毅数控加工流程示意图。图 3轮毅数控加工流程示意图Fig.3Flow diagram of rotor hub numerical control machining3CAD/CAM 技术在机械设计和加工中的具体应用为实现 CAD/CAM 技术在机械设计和加工中的良好应用，以某粮食机械中的凸轮零件设计加工为例，对CAD/CAM 技术应用进行分析。应用 CAD/CAM 辅助设计软件 MasterCAM，主要模块包括造型设计模块、铣床铣削模块、车床加工模块和切割线模块等。通过CAD
9、 技术对该机械进行几何建模，再通过 CAM 技术对刀具路径进行编制，通过 MadterCAM 中的后置处理器对刀具路径进行转换，将其转变为数控机床系统可识别的 NC 程序，利用计算机在数控机床中输入 NC 程序，完成数控加工5 7。3.1设计与加工流程CAD/CAM 技术应用流程包括以下几个方面:根据实际要求设计零件造型，根据造型生成加工轨迹，模拟加工，后置设置，生成数控程序，进行零件数控加工。3.2轮廓线的设计和生成结合该粮食机械凸轮的实际设计要求，利用MadterCAM 软件，设计了如图 4 所示的凸轮实体三维模型。将轮廓线的实际坐标选为点轮廓线，为确保精确性，根据凸轮角度，用 360 个
10、点对轮廓线进行划分，每一个坐标点对应 1，从而形成一个完整、详尽的点廓线，按顺序连接所有的轮廓点，形成如图 5 所示的轮廓线。431图 4凸轮实体三维模型Fig.4Cam solid 3D model图 5凸轮点廓线转化的轮廓线Fig.5Contour line of cam point profile transformation3.3刀具选择与毛坯参数设置选择 VP1050 立式龙门型数控加工作为凸轮加工的数控机床，刀库有 8 刀位形式和 24 刀位两种形式。根据实际需求合理选择不同的刀库形式，使刀具在加工中达到自动交换的效果，令数控机床在长期无人的状态下也能够自动进行机械零件加工。将三面
11、刃铣刀作为加工刀具，科学设定数控机床、机械工件及刀具间的相对位置关系，合理进行参数设置。表 1 为刀具选择与毛坯参数设置情况。表 1刀具选择与毛坯参数设置情况Tab.1Tool selection and workblank parameter setting序号项目参数序号项目参数1X 轴行程1 050 mm6清除率100.0%2Y 轴行程600 mm7馈电平面50.03Z 轴行程500 mm8铣削深度10 mm4铣头转角200 +2009X、Y 轴偏离0.05铣刀直径350 630 mm10Z 轴偏离0.03.4粗加工与精加工预设在 MadterCAM 软件中，机械零件的曲面加工方法有很多
12、，需根据实际情况及加工需求选择合理的加工方式。综合考虑加工需求，将铣削加工作为此食品机械凸轮零件的加工方法，利用 MadterCAM 软件中的轮廓加工模式生成零件侧面曲线及二维加工路线，根据零件实际情况做好参数设置，使底面余量达到 20 mm，为后续的精加工创造良好的条件。3.5零件仿真加工零件仿真加工是 CAD/CAM 技术辅助机械设计加工中的关键环节，通过合理控制，才可确保机械零件的加工质量，避免加工误差和材料浪费。通过计算机对凸轮零件加工过程实施模拟仿真，检验加工轨迹的生成是否合理，避免出现欠切和过切现象，防止出现刀具与机床部件的碰撞、机床夹具碰撞和切削过载等情况。对所有的加工程序进行全
13、面检查，及时校正程序中存在的问题，使所有程序符合零件加工要求，确保加工精度。3.6后置设置与零件数控加工在数控机床加工系统中进行数控程序格式、数控代码与参数设定，生成相应的配置文件。根据机床类型及配置要求，将生成的刀具轨迹转变为 CNC 形式的数控程序。准备好数控机床、夹具、刀具和工件毛坯等，将既定的加工程序传输到数控机床加工系统中，将零件毛坯安装到数控机床夹具上，对好刀具，对 CNC程序进行调用，完成零件加工8 10。4结束语CAD/CAM 技术是机械自动化设计及加工过程中的重要计算机辅助技术，通过合理应用可进一步简化机械设计过程，对机械加工过程进行仿真模拟，确保机械设计及加工精度，为加工效
14、率与质量提升提供保障，提供科学的计算机辅助，有效促进其良好地发展。参考文献:1 赵明侠.机械设计与加工中的 CAD/CAM 技术设计研究J 粘接，2020，(10):134 137.2 李金莲.简析 CAD/CAM 技术在机械设计及加工中的应用J 南方农机，2020，(01):107，118.3 章勇.机械设计与加工中的 CAD/CAM 技术分析J 集成电路应用，2019，(12):116 117.4 武建伟，苑晓晨，樊建勋.CAD/CAM 技术在机械设计与制造中的应用 J 湖北农机化，2019，(11):39.5 易茜.机械设计制造中 CAD/CAM 技术的应用J 海峡科技与产业，2018，
15、(08):43 44.6 万卷.CAD/CAE/CAM 软件技术在塑料工业中的应用研究J 塑料工业，2019，(02):143 146.7 郭俊杰，喻芸.计算机仿真技术在机械设计制造过程中的应用 评 ADAMS 在 机 械 设 计 中 的 应 用J 铸 造，2021，(11):1384.8 张楠.CAD/CAM 软件技术在机械工程自动化中的应用J 自动化与仪器仪表，2018，(07):163 165.9 徐翔宇，刘建军.机械设计中应用计算机技术的优势与前景分析 J 造纸装备及材料，2022，(07):90 92.10 苏毅.自动化技术在机械设计中的应用J 集成电路应用，2022，(08):280 282.531
