基于计算机辅助在数控加工制造中的应用分析
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作者: 徐琦录 白向龙
摘要：本文以计算机辅助软件Pro/ENGINEER在特征建模上的强大功能,及其单一数据库的联动性,使模具设计更优化,加之其工作路径输出的多样性,使数控加工制造更便利。
关键词：CAD/CAM Pro/ENGINEER CNC CAAP
中图分类号:TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0021-01
1、引言
随着计算机科技的不断发展，计算机辅助软件在数控加工制造中得到越来越广泛的应用。数控加工制造中，CAM软件的性能将直接影响零件的加工作业、加工质量和生产效率。
常见的CAM软件较多，例如Pro/ENGINEER，Uni-graphics，MasterCAM等。选用软件要根据实际需求，一般情况下，从设计到制造的过程中，要在深入分析零件的特征、加工的工艺决策、生成的刀具轨迹信息文件，以及对后置处理生成的数控加工代码的要求等等的基础上，对比现有不同软件的性能特点，选择最合适的CAM软件。下面以Pro/ENGINEER为例进行分析。
2、 Pro/E区别于其他计算机辅助软件的优势
Pro/E软件是美国PTC旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/E软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/E作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。
Pro/E软件采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证设计者可以按照自己的需要进行选择使用。
单一数据库；Pro/E是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。
3、计算机辅助制造过程分析
计算机辅助制造是指在机械制造业中，利用电子数字计算机技术通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配 、检测和包装等制造过程，简称CAM。CAM系统一般具有数据转换和过程自动化两方面的功能。CAM所涉及的范围，包括计算机数控，计算机辅助过程设计。计算机辅助制造的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。
从自动化的角度看，数控机床加工是一个工序自动化的加工过程，加工中心是实现零件部分或全部机械加工过程自动化，计算机直接控制和柔性制造系统是完成一族零件或不同族零件的自动化加工过程，而计算机辅助制造是计算机进入制造过程这样一个总的概念。
计算机辅助制造系统的组成可以分为硬件和软件两方面：硬件方面有数控机床、加工中心、输送装置、装卸装置、存储装置、检测装置、计算机等，软件方面有数据库、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅助作业计划编制与调度、计算机辅助质量控制等。
数控系统是机床的控制部分，它根据输入的零件图纸信息、工艺过程和工艺参数，按照人机交互的方式生 成数控加工程序，然后通过电脉冲数，再经伺服驱动系统带动机床部件作相应的运动。
传统的数控机床（NC）上，零件的加工信息是存储在数控纸带上的，通过光电阅读机读取数控纸带上的信息，实现机床的加工控制。后来发展到计算机数控（CNC），功能得到很大的提高，可以将一次加工的所有信息通过阅读机实现。更先进的CNC机床甚至可以去掉光电阅读机，直接在计算机上编程，或者直接接收来自CAPP的信息，实现自动编程。后一种CNC机床是计算机集成制造系统的基础设备。现代CNC系统常具有以下功能：(1)多坐标轴联动控制；(2)刀具位置补偿；(3)系统故障诊断；(4)在线编程；(5)加工、编程并行作业；(6)加工仿真；(7)刀具管理和监控；(8)在线检测。
所谓数控编程是根据来自CAD的零件几何信息和来自CAPP的零件工艺信息自动或在人工干预下生成数控代码的过程。常用的数控代码有ISO（国际标准化组织）和EIA（美国电子工业协会）两种系统。
采用数控语言编程虽比手工编程简化许多，但仍需要编程人员编写源程序，仍比较费时。为此，后来又发展了CAD/CAM编程技术。到目前几乎所有大型CAD/CAM应用软件都具备数控编程功能。在使用这种系统编程时，编程人员不需要编写数控源程序，只需要从CAD数据库中调出零件图形文件，并显示在屏幕上，采用多级功能菜单作为人机界面。编程过程中，系统还会给出大量的提示。这种方式操作方便，容易学习，又可大大提高编程效率。一般CAD/CAM系统编程部分都包括下面的基本内容：查询被加工部位图形元素的几何信息；对设计信息进行工艺处理；刀具中心轨迹计算；定义刀具类型；定义刀位文件数据。
对于一些功能强大的CAD/CAM系统，甚至还包括数据后置处理器，自动生成数控加工源程序，并进行加工模拟，用来检验数控程序的正确性。
上述CAD/CAM系统编程中，仍需要编程人员过多地干预才能生成数控源程序。随着CAPP技术的发展，使数控自动编程成为可能。系统从CAD数据库获取零件的几何信息，从CAPP数据库获取零件加工过程的工艺信息，然后调用NC源程序生成数控源程序，再对源程序进行动态仿真，如果正确无误，则将加工指令送到机床进行加工。
4、结语
计算机数控技术发展至今，无论是在加工精度方面还是可靠性方面，都表现出非常高水准。目前最新的亮点被称为网络化数控装备，数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，德国西门子公司开发出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
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