3.1 CAD/CAM技术应用

计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术已经越来越多地应用在数控加工领域，CAD/CAM软件技术也在飞速发展，出现了很多的软件产品，这些产品根据自身的开发层次及其适用度，被广泛应用在不同加工场合，大大节省了设计制造的时间，并在一定程度上提高了精度和速度。

3.1.1 数控机床与CAD/CAM

数控技术是机械加工技术、微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动控制技术等多种学科的集成，是一门新兴而又发展十分迅速的高新技术，对机电工业及国民经济的发展具有十分重要的作用。同时数控技术也是发展自动化技术的基础。以数控技术为核心的数控机床、加工中心是具有代表性的、高水平的机电一体化产品，代表了当今世界自动化技术发展的前沿。

目前国内大部分数控机床没有配备专门的计算机辅助制造软件，所以此课题有很广泛的发展空间。

CAD（ComputerAided Design），即计算机辅助设计，在数控加工过程中是一种生产辅助工具，它将计算机高速而精确的运算功能，大容量存储和处理数据的能力，丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来，形成一个设计思想与计算机处理能力紧密配合的系统，大大加快了设计进程。CAD技术包括下列功能：几何建模、计算分析、仿真与实验、绘图及技术文档生存、工程数据库的管理和共享。如图 3-1 所示为利用CAD软件设计的型腔模型。

CAM（Computer Aided Manufacturing），即计算机辅助制造。CAM内容广泛，从狭义上讲指的是数控程度的编制，包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真，以及NC代码的生成等。如图 3-2 所示为利用CAM软件在型腔模型上生成的加工刀轨。

3.1.2 UGII简介

UGⅡ是由美国UGS（Unigraphics Solutions）公司开发的CAD/CAM/CAE一体化软件，它的功能覆盖了整个产品的开发过程，即覆盖了从概念设计、功能工程、工程分析、加工制造到产品发布的全过程，广泛应用在航空、汽车、机械、电器电子等工业领域。

UGⅡ有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和生成工程图等设计功能，无论装配图还是零件图设计，都是从三维实体造型开始的，可视化程度很高，三维实体生成后，可自动生成二维视图。其三维CAD有参数化修改功能，一个零件的尺寸修改可导致相关零件的变化。在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。

UGⅡ系统具有丰富的数控加工编程能力，可用建立的三维模型直接生成数控代码用于产品的加工，是目前市场上数控加工编程能力最强的CAD/CAM集成系统，其加工编程功能包括：车削加工、型芯和型腔铣削、平面铣削、定轴铣削、自动清根、可变轴铣削、顺序铣削、线切割、刀具轨迹编辑、验证、仿真、后置处理等。UGⅡ软件经营与开发经历了数次变迁与合并，其最新版本为UG NX 7.5。

UG NX提出以下几点创新。

● 知识驱动自动化：可以从复杂产品中找出可复用的工程信息。

● 集成化协同环境：可以很好地把设计团队的理念表达出来。

● 开放设计系统：实现整个供应链中的无缝信息通信。

● 各种生产过程验证手段：把面向制造扩展到面向整个工程生命周期，从概念设计到最终产品均集中在一个集成化数字环境中完成建模、仿真、优化、归档、组装及测试工作。

3.1.3 UG CAM功能与特点

UGNX数控加工能力非常强大。UGNX CAM加工模组向用户提供 2~5 轴铣削加工、2~4 轴车削加工、电火花切割加工和点位加工。用户可以根据零件结构、加工表面形状和加工精度要求选择合适的加工类型。在交互式图形编辑过程中，用户可以在图形的方式下生成刀具路径，观察刀具的运动过程，生成刀具位置源文件（CLSF）。同时应用其可视化功能，在屏幕上显示刀具运动轨迹，并模拟出刀具的真实切削过程，再通过过切检查和残留材料检查，检测相关参数设置的合理性。

UGCAM功能强大，向用户提供多种加工类型，用于复杂零件的粗、精加工。特点如下：

● 提供可靠、精确的刀具路径；

● 刀具使用没有限制；

● 多种走刀方式；

● 可以设置不同的切削深度；

● 多种进、退刀方法。

3.1.4 UG CAM的一般流程

UG CAM的一般流程如图 3-3 所示。