CAD与CAM集成系统的研究

    l引言
   
    随着电子技术在制造业的推广及应用。以往的传统机械设计和加工方法正逐渐被先进的CAD和CAM集成系统所取代。对于模具加工行业来说，这一现象更是显而易见。应用传统的加工方法加工复杂型腔。不仅生产率低，且精度得不到保证，因而发展模具的CAD和CAM集成系统势在必行。现介绍一种基于微机环境下易于实现、便于通信、经济实用的不规则型腔模具制造系统。该系统采用Solidworks和CAMWorks两种软件作为技术支持．在微机环境下实现模具的计算机辅助设计和计算机辅助制造，充分发挥了Solidworks的3D实体造型功能以及CAMWorks软件的自动编程生成NC代码功能， 通过通信接口将代码传输到数控机床或加工中心，从而高速、精确地加工出模具型腔。这样既缩短了产品的开发周期，也优化了产品设计。提高了产品质量。
   
    2软件介绍
   
    2．1设计软件Solidworks2006
   
    Solidworks2006是当今最为流行的三维CAD软件之一。它具有基于特征、参数化、实体造型等特点。在基于特征的三维参数化软件中，所设计的零件是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸等概念的三维实体。甚至是带有相当复杂的运动关系的三维实体。整个设计过程完全建立在三维模型上讨论。设计的全部流程也使用统一的数据。这样就能比较容易地建立完整的设计数据库，并以此为基础，进一步进行应力应变分析、质量属性分析、空间运动分析、装配干涉分析、NC控制可加工性分析、高正确率的二维工程图生成、外观色彩和造型效果评价、动画生产等。
   
    2．1．1基于特征零件模型的构造是由各种特征来生成的。零件的设计过程就是特征的累积过程。Solidworks零件模型中，第一个实体特征称之为基体特征。代表零件最基本的形状．零件其他特征的创建往往依赖于基体特征。
   
    2．1．2参数化用来对零件上各种特征施加约束形式。各个特征的几何形状与尺寸大小用变量参数的方式来表达．这个变量参数不仅可以是常数，而且可以是某种代数式。如果定义某个特征的变量参数发生了改变。则零件的这个特征的几何形状和尺寸大小将会随之而改变。软件系统也会随之重新生成该特征及其相关的各特征，无需重新绘制。
   
    2．1．3实体模型Solidworks实体模型是三维CAD软件中使用最完整类型的几何模型。它包含了所有描述模型边和面的线框和表面几何，除了几何信息，它还包含与几何相关联的拓扑信息。例如，拓扑可以是哪个面与哪个边相交。这种思想使得如倒角之类的操作如选择一条边和确定一个半径一样容易。本系统充分利用了Solidworks所具有的强大的实体造型功能来完成模具零件的设计。使得模具零件的设计很方便地通过其所具有的如填料、除料、拔模等各项功能，生成产品模型和详细的工程图，完成模具集成制造系统中的计算机辅助设计。
   
    2制造软件CAMWorks2006
   
    CAMWorks是美国著名CAD／CAM软件开发商TEKSOF-I"公司研制的高效智能专业化数控加工编程软件，运行于WINDOWS平台，是SolidWorks在CAM软件上的唯一的"黄金搭档"。
   
    具有的技术特点：开放--秉承了SolidWorks可二次开发和集成的全部优点；智能--国际上唯一采用可加工特征自动识别技术的软件；集成--基于数据库技术，支持各种应用接口．符合产品全生命周期PLM的应用理念。
   
    1)智能化CAM解决方案：采用独创的自动特征识别AFR与交互识特征识别IFR技术。能够方便快捷地识别出零件几何特征。自动提取CAD模型的加工工艺参数。自动形成加工工序结构树。设计者可以直接从知识库中提取所需要的加工工艺信息。也可对数据库进行修改和管理。在SolidWorks设计环境下完成零件3D CAD的造型(或其它CAD模型数据导人)，所有加工操作在同一环境下完成。
   
    2)完美专业数控加工：CAMWorks可支持2-7轴的数控铣削、车削、线切割、等加工方式，并可直接在实体模型上进行数控加工模拟。CAMWorks采用了特征历史树和联合加工技术。将不同的加工工序组成逻辑组，排列成树状结构，通过可视化界面检查和编辑，简化了复杂刀具路径的生成。缩短特征改变以后对刀具路径重新编排的时间。应用于二维和三维的零件加工、模具加工、及逆向工程。支持主要的CAD／CAM／NC标准数据格式。具备上百种机床的后置处理。
   
    3)CAM功能：灵活多样的加工进刀选择。加工工序的自动排列与优化。多种加工轨迹模式的选择。支持机床夹具在真实装配环境下的加工编程。
   
    4)基于数据库的加工技术：运用技术数据库TechDB。提供各种机床类型、预先设定的工序序列、主轴转速、进给速度、加工材料等多参数组合。加工参数与切削知识库的自动关联。反映用户的特定工序，对于每项特征，数据库会分配加工作业、工具和加工参数。
   
    3系统集成
   
    综上所述，整个系统的实现框图如图l所示。
   

    本系统通过实践证明是成功、可行的。图2是利用SolidWorks软件对手机外壳进行三维造型，并生成手机外壳的型心和型腔。SolidWorks强大的3D实体造型功能以及CAMWorks完善的自动生成刀具轨迹及NC代码并控制机床进行加工制造的功能。为经济型CIMS提供了软件基础。本系统既可在工作站上运行，也可在微机环境下运行，响应速度快，易于联网，使用方便，柔性高，投资小、见效快，适合在中小型企业中推行，是一种经济、实用的CIMS柔性制造模式。