机械设计与加工中的CAM技术分析

摘要：CAD/CAM技术被应用于航空和航天领域。针对我国机械设计加工行业，通过最具有代表性的计算机应用CAD/CAM技术进行深入解析，总结其应用的优缺点。

关键词：计算机工程；CAD/CAM；机械设计；机械加工。

1引言

我国航空航天技术不断地发展，对CAD/CAM技术需求也逐渐提高，所以为了更好地适应社会的发展，满足航天航空领域机械设计与加工的需求，更好地体现CAD/CAM技术的作用，应该对机械设计与加工领域中CAD/CAM技术的应用进行进一步研究。

2CAD/CAM技术在机械设计和加工中的应用

在传统的机械制造产业中，对于机械产品的生产与制作主要依靠手工机床，这种方式不仅需要大量的人力支撑，而且所消耗的时间过长，质量也无法得到完全的保障。而随着机械制造技术的进步，我国机械制造业的生产已经逐步转变为数控机床的加工，如此极大地提高了机械加工的效率[1-3]。随着CAD/CAM技术在机械设计与加工中的进一步应用，能够引领机械设计与加工走向更加自动化、现代化、数字化的方向。而在机械的设计与加工中，CAD/CAM技术的应用主要体现在以下几方面。（1）三维设计。CAD技术主要应用于零件结构设计，它能够将与实际造型相关的零件在三维层面进行体现，并通过仿真技术实现对零件装配与运动的模拟。另外，在其基础上进行渲染与着色技术处理，能够使物体的形状真实地呈现，使人们能够对设计理念及设计过程进行更直观的观察,避免设计失误。（2）图形和符号库。机械的设计与加工过程中有一定的规律可以追寻，在机械的设计方面存在部分经常会使用到的图形、数据和符号。CAD/CAM技术的应用能够通过计算机处理将使用频率较高的符号、数据及图形进行整理，形成图库。如此可以在以后的机械设计中降低用于收集符号、数据及图形的时间，能够极大地提高机械设计的效率，常用标准件库和外构件极大地提高了设计效率。（4）便于进行工程的分析。在具体的设计图像及工程环境中，通过CAE技术对CAD生成的3D模型进行动力学及运动学工程分析。对注塑模的设计中包括关于塑流、冷却、变形的分析等参数化的设计。对机床的设计可以通过有限元分析对设计强度刚性等进行校核。（5）参数化设计的功能使得设计修改变得简单快捷。参数化设计使得设计不必从零开始，可在其他设计的基础上利用可变化的驱动尺寸实现快速更改。通过输入部分参数可以形成零件族图形库。（5）后置加工。CAM可以在CAD的三维模型基础上实现后置加工。第一步过对不同数控机床及系统进行加工及设定，CAM可同时使协助数控参数与程序格式及代码实现三位一体，高效结合。第二步完成对应的配置文件,通过报表软件生成生产需要的文档。第三步结合机床的类型及配套设施，实现三维模型向CNC程序的转变，从而生成机械零件的CNC加工程序。CAD/CAM技术可实现机械零件3D建模、虚拟装配、自动生成BOM表、自动调用标准件外购件、机构运动模拟、机械加工工艺编排、数控系统加工程序的自动编制，加工报表的自动生成等贯穿整个机械设计与加工全过程。

3CAD/CAM技术在机械设计和加工中的优点

对机械零件进行设计与加工。是一个较为烦琐与复杂的过程，在传统加工模式中，单纯依靠手工机床完成这一程序，会耗费比较高的是人力物力，同时会投入大量时间。CAM技术的应用可以将机械零件加工的过程简单化。通过CAM技术可以在生成相关程序，从而实现利用数控机床进行机械零件的加工，如此不仅节省人力与物力，还能够有效地缩短机械零件加工的时长。CAM技术应用于机械设计与加工中，能够通过计算机的仿真功能在计算机上对机械零件的加工及编程数据进行初步模拟及分析，将问题消灭于实际加工之前。如此既可以避免在实际加工中因加工失败而导致的成本增加，保证了数控设备的安全。另一方面还能够提升产品的效率质量，使机械设计与加工技术能够更加规范，拥有更加可靠的程序，加工过程产品更加精准。现代三维CAD技术已能够完成自顶向下的设计流程，基本能实现所想即所得。在三维模型基础上生成二维图已能完全避免原有的人为绘图错误造成的成本浪费。CAD技术更加有利于机械数据的计算，在面对复杂的计算时，能够实现快速精准的计算。如此不仅能够缩短计算的时间，还能够有效避免人工计算带来的误差，从而保证设计的质量，提高了制造效率。同时，CAD技术能够实时对数据进行快速的分析及精准的控制，以及参数化的功能有利于后期设计的修改。

4存在的问题

机械设计与加工行业中实现CAD/CAM技术的应用确实能够带动行业不断发展，但是发展的促进应该是相互的。如果CAD/CAM技术一直停滞不前，将会渐渐落后于机械设计加工行业的发展脚步，从而无法更加深入地应用到其中。所以，若想使CAD/CAM技术能够一直起到带动机械设计与加工发展的作用，就必须面对自身的问题与缺陷。目前，在机械设计与加工领域，CAD/CAM技术面临的问题主要有以下两方面。（1）CAD/CAM技术自身的技术局限。在其应用于机械设计与加工时，它确实能够完善机械零件的设计，帮助进行流程规划。CAD/CAM技术缺乏全局性及整体性，它不能从整体上为机械生产行业进行全面规划。另外，伴随着机械行业的科技化发展不断成熟，对于技术的智能化及自动化的需求逐渐增高。而面对着机械产业不断提高的需求，现有CAD/CAM技术也需要不断完善和更新。（2）使用CAD/CAM技术导致使用者出现的问题。CAD/CAM技术为机械设计与加工领域提供了切实的便利，它简化了生产过程中人工的工作，为其降低了工作负担。但同时因为这种便利使人们产生了惰性和依赖心理，人们的加工过程变成了机械化工作，只需按流程进行即可，缺乏对技术及设备的研究。这种现象导致在CAD/CAM技术推动行业发展的同时，因人员问题使行业发展的脚步有所缓慢。因此，人们不应满足于当下的便利，应该将CAD/CAM技术为自己省下的时间应用于生产经验总结及技术研发中，不断推动CAD/CAM技术以及整个行业的进步。

5改进的措施

作为现代计算机技术，CAD/CAM技术在应用过程中仍有不足之处，同时伴随着机械行业的不断前进，对机械设备的要求不断提高，人们在现有技术的基础上，对机械产品的设计与加工进行不断的探索与研究，随之而来的CAD/CAM技术在机械设计与加工中的应用也需不断完善。人类智慧与计算机双管齐下，实现最佳的生产效果。CAD/CAM技术虽然为机械产业生产带来了便利，但事实证明任何技术都不能完全代替人类智慧。无论是人类智慧还是计算机技术都是为了促进机械产业的进步与发展，所以在实际生产中应将手工智慧、艺术直觉以及计算机技术进行深度融合。实现不同技术间的互补与融合。在实际应用中，CAD与CAM就是两种互相补充的技术。通过二者的共同作用下，才能够实现机械设计与加工的高效运转。在具体工作中，应不断加强CAD/CAM技术与其他技术的融合，如实现与CAE/PDM技术的无缝集成。选取能够补充CAD/CAM技术的其他技术配合其工作，从而实现行业全方位的发展。

6结语

CAD/CAM技术不仅能够提高机械设计的质量，还能够降低其加工的成本，缩短机械设计加工的时长，节约大量的资金与时间，用于其他环节的设计生产。另外它可使机械产品的变化时间缩短，符合当代航空航天领域高速、可持续性发展的需求。CAD/CAM技术能够帮助企业实现现代化及信息化的生产与管理，加快机械设计与生产的速度，提供给市场最高质量的机械产品，实现敏捷制造，帮助企业自身增加竞争力。

参考文献

[1]陈碧敏.机械设计与加工中CAD/CAM技术的探究[J].现代制造技术与装备,2017(12):33-34.

[2]黄鹏飞.CAD/CAM技术在机械设计及加工中的应用探讨[J].中国战略新兴产业,2017(16):138.

[3]刘昊.机械设计与加工中CAD/CAM技术的探究[J].现代工业经济和信息化,2017,7(09):107-108.

作者：章勇 单位：中航航空高科技股份有限公司