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 廖建剛

 （江漢大學(xué)文理學(xué)院，湖北  武漢  430056）

摘要：通過(guò)一個(gè)典型零件的加工實(shí)例，介紹了在數(shù)控加工過(guò)程中使用CAD／CAM軟件與數(shù)控加工仿真軟件的流程，包括CAD造型、零件加工工藝分析及規(guī)劃、工藝參數(shù)設(shè)置、刀真路徑的計(jì)算模擬、仿真校驗(yàn)、后置處理生成NC程序代碼、傳入數(shù)控仿真軟件進(jìn)行仿真加工等步驟，并詳細(xì)闡述了將這兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合的方法與技巧。．

關(guān)鍵詞：CAD／CAM軟件；數(shù)控加工；應(yīng)用  中圖分類(lèi)號(hào)：TG659 

0  引言

 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)控機(jī)床性能日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)、單件生產(chǎn)等設(shè)計(jì)與制造方式已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造(簡(jiǎn)稱(chēng)CAD/CAM)技術(shù)，已成為整個(gè)制造行業(yè)當(dāng)前和將來(lái)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)和趨勢(shì)。CAD／CAM軟件系統(tǒng)是由多個(gè)功能模塊集成，這些模塊的應(yīng)用是以工程數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)一管理的，既保持了底層數(shù)據(jù)的完整性和一致性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，又節(jié)約了運(yùn)行時(shí)間，避免了浪費(fèi)。

 數(shù)控仿真技術(shù)屬于虛擬的仿真系統(tǒng)軟件，可以對(duì)CAD/CAM自動(dòng)編程軟件生成的NC數(shù)控程序代碼進(jìn)行簡(jiǎn)單的編輯，自動(dòng)導(dǎo)入到數(shù)控仿真軟件，利用仿真軟件模擬數(shù)控機(jī)床的實(shí)際加工及操作，完成對(duì)刀具路徑、零件程序的校驗(yàn)及調(diào)整，為在后續(xù)首件零件的實(shí)際加工中及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題提供幫助。本文通過(guò)對(duì)CAD/CAM軟件及數(shù)控仿真軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用實(shí)踐，提出了仿真軟件在零件加工中的應(yīng)用方法，總結(jié)出應(yīng)用CAD/CAM軟件及數(shù)控仿真軟件進(jìn)行數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)與不足。

1  CAD／CAM與數(shù)控仿真軟件在零件設(shè)計(jì)加工中的應(yīng)用流程

 利用CAD／CAM與數(shù)控仿真軟件對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)加工的流程如圖1所示。

2 CAD／CAM軟件與數(shù)控仿真軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用實(shí)例

 已知某零件的加工圖樣如圖2、圖3所示。其中，中間部位槽深為5 mm，而12 mm寬的腰槽是通槽，直徑Φ10 mm的孔是通孔。要求在CAD／CAM軟件中完成該零件的造型及模擬加工，進(jìn)行后，置處理并生成數(shù)控加工NC程序代碼，然后將NC程序代碼傳輸?shù)綌?shù)控仿真軟件進(jìn)行數(shù)控加工。已知毛坯材料為45鋼，為90 mm×90 mm×16 mm的方料，刀具自選。

2.1  圖樣的CAD二維造型

 本零件造型較為規(guī)范，沒(méi)有復(fù)雜的外形及曲面，在CAD/CAM軟件加工中為二維加工零件，只需在CAD／CAM軟件中進(jìn)行二維造型設(shè)計(jì)，如圖4所示，在MasterCAM9.1軟件中按照要求進(jìn)行該零件的二維圖形設(shè)計(jì)。

2.2加工圖樣的工藝規(guī)劃

 依據(jù)零件圖樣要求，從毛坯到產(chǎn)品即為去材料加信息的過(guò)程（如圖5所示），也就是在加工之前，對(duì)零件進(jìn)行工藝處理，根據(jù)圖樣要求，為該零件制定加工工藝路線，如表1所示。

2.3加工參數(shù)的設(shè)置和刀具路徑的模擬

 根據(jù)以上制定的零件加工工藝路線，在CAD/CAM軟件的CAM模塊中進(jìn)行刀具及參數(shù)的選擇、加工參數(shù)的設(shè)置，并進(jìn)行刀具路徑的模擬，在模擬中對(duì)加工參數(shù)及刀具路徑進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整。利用Master-CAM9.1軟件對(duì)該零件進(jìn)行加工參數(shù)的設(shè)置和刀具路徑的模擬，如圖6、圖7所示。

2.4  實(shí)體模擬加工和后置處理生成NC程序代碼

 對(duì)刀具路徑進(jìn)行實(shí)體模擬加工，進(jìn)行直觀的實(shí)體切削體驗(yàn)，如圖8所示。在后置處理模塊中生成NC程序代碼，進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷呐c調(diào)整并保存，如圖9所示。

2.5  將NC程序?qū)�入�?shù)控仿真軟件進(jìn)行模擬加工

 將CAD／CAM軟件生成的NC程序代碼通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问綄?dǎo)入到數(shù)控仿真軟件，如圖10所示，在數(shù)控仿真軟件中進(jìn)行模擬加工，并對(duì)數(shù)控加工程序、刀具路徑、刀具的干涉等進(jìn)行校驗(yàn)，為首件零件的試切提供參考，如圖11所示。

3  結(jié)語(yǔ)

 通過(guò)以上實(shí)例分析，在數(shù)控編程及加工中，將CAD/CAM自動(dòng)編程軟件與數(shù)控加工仿真軟件的優(yōu)勢(shì)相互結(jié)合，為數(shù)控加工和數(shù)控教學(xué)提供了一種有效的途徑，在一定程度上改善了傳統(tǒng)的“手工編程一試切一修改程序”的數(shù)控編程和程序驗(yàn)證方法，對(duì)提高數(shù)控加工的生產(chǎn)效率、節(jié)省材料和設(shè)備損耗，特別對(duì)形狀復(fù)雜的零件加工具有良好的實(shí)踐意義。具體應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

 (1)三維CAD/CAM軟件具有強(qiáng)大的零件造型功能，多種可選擇的加工方法，靈活的曲面粗、精加工能力，便捷的加工參數(shù)管理功能，以及與其他軟件之間的數(shù)據(jù)交換功能。利用三維CAD／CAM軟件進(jìn)行產(chǎn)品的輔助設(shè)計(jì)與輔助制造，將大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的效率，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。

 (2)結(jié)合數(shù)控仿真軟件進(jìn)行模擬數(shù)控加工，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)者的積極性，學(xué)習(xí)者在實(shí)際動(dòng)手過(guò)程中，通過(guò)仿真軟件將書(shū)本中籠統(tǒng)、抽象的概念轉(zhuǎn)換為形象、直觀的實(shí)際操作，大大提高了對(duì)書(shū)本理論知識(shí)的理解，將激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控編程與操作課程的學(xué)習(xí)興趣。利用數(shù)控仿真軟件，使原來(lái)需要在數(shù)控設(shè)備上才能完成的大部分功能在虛擬制造環(huán)境中得以實(shí)現(xiàn)，大大減少了在數(shù)控設(shè)備上的投入，從而加快了數(shù)控人才的培訓(xùn)速度。

 (3)應(yīng)用三維CAD/CAM軟件、數(shù)控仿真軟件進(jìn)行數(shù)控編程及操作的教學(xué)，效果更為形象直觀，可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也解決了大部分高校因?yàn)樵O(shè)備投入不足而帶來(lái)的問(wèn)題。

 (4)數(shù)控加工軟件在教學(xué)中有著不可替代的作用，當(dāng)然也存在著不容質(zhì)疑的缺點(diǎn)，比如長(zhǎng)期使用軟件，會(huì)造成安全意識(shí)薄弱、工裝夾具等加工工藝知識(shí)欠缺等問(wèn)題。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)充分發(fā)揮其作用，并也要與生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短。