1、CAD CAPP CAM技術的發展及其在企業中的作用吳欣洋江蘇科技大學2012摘要：CAM技術作為一門多學科綜合性技術，近幾十年來發展迅速，對制造業產 生了深遠的影響。本文較全面地介紹了 CAM技術在我國的應用狀況，通過對比國 外先進國家CAM技術的應用現狀、技術特點和發展趨勢，分析指出我國CAM技術 應用推廣中存在的問題，并對其發展方向提出建議。關鍵詞:CAM、應用、現狀、問題、趨勢、分析ABSTRACT: The CAM tech nology has bee n multidiscipli nary onecomprehe nsive ness tech no logy , develo

2、pme nt in rece nt almost several tens years has bee n prompt , has produced far-reach ing in flue nee to manu facturi ng in dustry. The main body of a book have a serious trial with the situation having introduced that the CAM tech no logy is in applicati on of our country all round, an alysis point

3、s out middle have problem of our country CAM tech no logy applicati on exte nsion, and directi on brings forward suggesti on to its developme nt by the fact that adva need country CAM tech no logy applicatio n curre nt situati on , tech no logy characteristic compose in reply a developi ng trend con

4、 trast abroad. KEYWORDS: CAM,Applicatio n, Curre nt situatio n,Problem,Tre nd,A nalysis引言CAM技術，即計算機輔助制造技術，是指借助計算機來完成從生產準備到產品制 造出來的過程中的各項活動，如計算機輔助數控加工編程、制造過程控制、質量檢 測與分析等。CAM是CAD/CAPP/CAM集成系統中重要的組成部分，涉及到許多學 科領域，如計算機科學與工程、計算數學、機誡設計、人機工程、電子技術及其他 很多工程技術。經過四十余年的發展，CAM技術在機械制造、航空航天等技術領域 起到了相當重要的作用。CAD CAPP

5、CAM技術的發展CAM技術發展的兩個主要階段。第一代是 APT 階段,20世紀60年代在專業系統上開發的編程機及部分編程軟件如 ：FANOC、 Semems編程機,系統結構為專機形式，基本處理方式是人工或輔助式直接計算數控 刀路，編程目標與對象也都是直接是數控刀路。但其存在功能差、操作困難、專機 專用等缺陷。第二代是曲面CAM系統階段，其系統結構一般是CAD/ CAM混合系 統,較好的利用了 CAD模型,以幾何信息作為最終的結果，自動生成加工刀路。自動化、智能化程度得到了 大幅度提高，具有代表性的是 UG、DUCT、Cimatron、MarsterCAM等?；咎攸c 是面向局部曲面的加工方式，

6、表現為編程的難易程度與零件的復雜程度直接相關 ，而 與產品的工藝特征、工藝復雜程度等沒有直接相關關系。我國CAM技術的研究工作起步于60年代末,可以說與工業發達國家基本同 步。六五”期間,個別大型企業和設計部門成套引進了 CAM系統,并在此基礎上開 發和應用。但國內CAM技術的應用不是很普遍，原因是許多國有企業效益不佳，沒 有經濟實力購買數控設備或軟件，而大多數鄉鎮企業缺少像國企那樣的技術隊伍，使 CAM技術得不到推廣應用。當前，我國使用CAM技術最多的仍然是國家扶持的航 空航天工業、造船業、大型民用企業和科研院所。由于我國的體制、經濟模式、以及 CAM技術的研究起步較晚、經驗不足等原因,使軟

7、件技術發展受到了一定的影響。目前存在的主要間題有：現代計算機應用技術的發展，使產品更新換代周期不斷縮短。而在我國，這種快 速反應能力和應變能力卻很差，加上行業內部存在的宏觀失控和短期行為，較大地影 響了計算機應用技術的發展，使得軟件產品的性能、質量、品種，以及推廣應用等都 大大落后于世界水平。另外企業和商品經濟發展的大而全” 小而全”自成系統”的自然經濟特征,也制約了軟件技術的正常發展。絕大多計算機應用項目從立 項、投資、開發到應用都是封閉型的。這樣做，勢必保護了一些本來可以由社會分 工來取代的落后環節，削弱了企業與社會的商品聯系，反過來也使開發的軟件產品難 以大面積推廣應用，阻礙了應用軟件的

8、商品不七進程。同時各企業、部門之間的軟 件開發重復現象也較為嚴重，使本來就有限的軟件開發人員和資金更加不足。我國的CAM軟件開發人員主要分布于各行各業的應用部門和高等院校。在應 用部門工作的軟件技術人員，包括各企業、各部門的計算中心、信息中心、計算站 等,其主要任務是使用計算機宋參與本單位的管理、科研和生產等活動，但在多數單位表現出技術月良務的性質，處于配角地位。并且他們大多數只是在各自單位的使 用范圍內參與軟件技術工作，主要是為了滿足本單位生產、管理的需求。加上各行 業、企業之間的應用軟件的使用環境差別，開發出的大多數軟件難以作為商品軟件 進入市場。在高等院校工作的軟件開發人員，由于各種信息

9、比較多，思想活躍，了解 國內外CAM技術的發展動態，在理論水平和軟件開發經驗上都占有優勢。但由于 設備、資金、人員編制和政策上的限制，多數人員只能作為軟件需求者或計算機公 司雇傭”的廉價勞力的身份進行開發工作，這樣大大限制了技術水平的發揮，處于非常被動的地 位。再加上缺乏有力的軟件開發法律保護雖已頒布了 計算機軟件保護條例”但未 能得到很好地落實，開發者的成果和應有的權益沒有得到很好的保護，這在一定程度 上也挫傷了廣大軟件開發人員的工作積極性，影響了工作的正常開展。這些錯誤認識主要表現在以下兩個方面：缺乏重微機軟件思想一些購買微機的企業，只重硬件不重視軟件，常選擇使用盜版圖形軟件的辦法。 由于

10、得不到很好的技術培訓，常導致CAM工作停滯不前。因為軟件是一種特殊的 產品，它的使用需要相當技能，如能得到軟件公司或代理商的技術援助，常取得事半 功倍的效果。CAM未能與CAD數據共享一些CAD工作開展得好的企業，已在微機上實現了二維繪圖工作，在工作站上 實現了三維造型工作，也在工藝自動生成和數控加工的計算機控制方面作了許多工 作。但這些工作是分別在不同的軟件上，由不同部門分別實施，未能進行有效的二次 開發,未能使其數據共享，集成為一個整體。目前,國內實際應用的CAM系統,一類是國內自主版權的CAM系統,另一類是 國外商品化的CAM系統。由于國外的CAM系統功能齊全、性能優良，并完成了商 品化

11、及工程化要求，所以在國內占得了很大市場分額。從對引進 CAM系統的使用情 況看,大多企業沒有充分利用起來，并沒有發揮出應有的效益。問題表現在以下方面國外的CAM軟件沒有全方位漢化和進行二次開發現在從事設計的工作人員中，一部分年齡較大的設計人員，他們具有豐富的設計 經驗，但由于各種原因，他們的外語水平較低，讓他們很快掌握CAM軟件的使用存在 很大的難度。另一部分年輕的設計人員，他們外語基礎較好，但經驗欠佳。再加上設 計之后的加工很多還靠圖紙來加工，加工人員的外語水平也是一個現實問題，故漢字 標準亦是一大問題。因此，從我國使用的實際情況出發，引進CAM系統之后，必須 做到從菜單、提示、錯誤信息到標

12、注的全方位漢化二次開發。CAM應用中缺乏管理的系統化隨著CAM新技術的應用，設計管理過程和方式也必須隨之而變，這些管理包括 設計過程管理，設計人員管理、設計圖紙的管理。因此，引進系統之后必須進行管理 方面的二次開發。管理系統化有利于保證設計質量，有利于設計過程并行工程實施， 有利于產品更新換代。從而達到提高設計質量和效率的目的。缺乏人員培訓與人才培養CAM是現代科技的產物，這對一些老設計人員來說，肯定存在一個適應的問 題。要想使軟件發揮最大的作用，這就必須對有關使用者進行專業培訓，否則可能設 計效率提高不理想，嚴重者可能效率下降。人才培訓則是另一個關鍵，系統的維護 以及CAM軟件的二次開發需要

13、既懂計算機知識又有相關專業水平的人員來完成。 企業如果沒有這樣的得力人才,CAD/CAM軟件只是一個電子圖板”其使用效率也 會大打折扣。CAD CAPP CAM技術在企業中的作用眾所周知，近年來制造業新技術的最大熱 點是高速加工技術，該技術在簡化生產工藝與工序、減少后續處理工作量、提高加 工效率、提高表面質量等幾個方面能極大地提高產品質量、縮短生產周期，已經得到廣泛的認可及應用，其對CAM也提出了新的特殊要求，主要分析如下：安全性要求高速加工采用小切削度、小切削量、高進給速度，特征加工的一般切削速度（F 值為傳統加工的10倍以上（F可達到20008000mm/ min，在高速進給條件下，一旦

14、發生過切、幾何干涉等，后果相當嚴重，故安全性要求是第一位的。傳統的 CAM系 統靠人工或半自動防過切處理方式，沒有從根本上杜絕過切現象的發生，所以無法滿 足高速加工安全性的基本要求。工藝性要求高速加工要求刀路的平穩，避免刀路軌跡的尖角（刀路突然轉向、盡量避免空刀 切削、減少切入/切出等，故要求CAM系統具有基于殘余模型的智能化分析處理功 能、刀路光順化處理功能、符合高速加工工藝的優化處理功能及進給量（F值優化處理功能（切削優化處理等。為適應高速加工設備的高檔數控系統,CAM應支持最 新的NURBS編程技術。高效率要求高效率體現在兩個方面：（a編程的高效率高速加工的工藝性要求比傳統數控加工咼了很

15、多，刀路長度是傳統加工的上百倍，一般編程時間遠大于加工時間，故 編程效率已成為影響總體效率的關健因素之一。傳統的 CAM系統采用面向局部曲 面的編程方式，系統無法自動提供工藝特征，編程復雜程度很大，對編程人員除工藝水 平之外（基本要求，還要求有很高的使用技巧。迫切需要具有高速加工知識庫的、智 能化程度的、面向整體模型的、新一代的 CAM系統。（b優化的刀路確保高效率的 數控加工，如基于殘余模型的智能化編程可有效地避免空刀，進給量（F值優化處理 可提高切削效率30 %等。CAM技術的更新發展迫在眉睫，主要有以下幾個方面。Win Tel結構體系因優異的價格性能比、方便的維護、優異的表現、平實的外

16、圍軟件支持，已經取代UNIX操作系統成為CAD/ CAM集成系統的支持平臺。OLE 技術及0&M技術的應用將會使系統集成更方便。今后CAM的軟件平臺無疑將是WindowsNT或 Windows 2000 ,硬件平臺將是高檔 PC或NT工作站系列。隨著高檔 NC控制系統的PC化、網絡化及CAM的專業與智能化的發展，甚至機上編程也可 能會有較大的發展。傳統CAM局布曲面為目標的體系結構應被改變成面向整體模型 （實體、面向 工藝特征的結構體系。系統將能夠按照工藝要求 （CAPP要求自動識別并提取所有 的工藝特征及具有特定工藝特征的區域，使CAD/ CAPP/ CAM的集成化、一體化、 自動化、智能化

17、成為可能。CAM系統應發展為不僅可繼承并智能化判斷工藝特征，而且具有模型對比、殘 余模型分析與判斷功能，使刀具路徑更優化，效率更高。同時面向整體的形式也具有 對工件包括夾具的防過切、防碰撞修理功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的 工藝要求，并開放工藝相關聯的工藝庫、知識庫、材料庫和刀具庫 ，使工藝知識積 累、學習、運用成為可能。近年來，計算機網絡技術和信息技術得到了空前的發展，網絡已經滲入到全球的 各個角落，并時刻影響和推動著制造的發展、改變著制造環境，面對這種變化，迫切的 需要建立一種以市場需求驅動的、具有快速響應機制的網絡化制造系統模式。制造 企業將利用Interner進行產品的協同設

18、計和制造。而 CAM作為制造的核心部分更 是需要建立起CAM2NET,通過Interner提供多種制造支撐服務，如產品設計的可制 造性、加工過程仿真及產品的試驗等，使得集成企業的成員能夠快速連接和共享制 造信息。建立敏捷制造的支撐環境在網絡上協調工作，將企業中各種以數據庫文本 圖形和數據文件存儲的分布信息集成起來以供合作伙伴共享，為各合作企業的過程集成提供支持。CAM技術要得到全面的發展,還有很長的路要走，開發CAM技術的最終目的是 應用CAM技術,提高企業的制造技術。經過多年的積累,CAM在市場需求、理論基 礎及外圍技術等方面的準備已經成熟，我們有理由相信今后的CAM 一定會朝著方便、 快捷

19、、網絡化、智能化、專業集成化的方向不斷發展！要使我國CAM技術有長足 的發展，應從以下幾方面加以考慮：531要在觀念上打破 重硬輕軟”的傳統,大力 發展軟件產業軟件開發是計算機應用中非常重要的一個環節，過去由于思想觀念上 的原因,沒能將其提到應有的地位，致使計算機硬件的功能也沒有得到充分發揮。 今后要對軟件產業適當給予傾斜扶植政策與必要的投資，使人們從思想上認解倒軟 件開發工作 的重要性與必要性，給軟件開發創造一個有利的環境，盡快將我國的 CAM應用技術 搞上去。條件成熟時可重點建設一批具有國際競爭力的軟件開發 實體,使之成為外向 型的軟件產業基地。 科研和生產是相互促進的統一體，而我國 在科

20、研與生產結合上，在科研成果向 商品化轉化上恰恰是一個薄弱環節。要使科研真正起到先導作用，就必須扣破以往的“自立課題、自己開發、自己應用”的狀況， 走出“自我”的小天地,全面地考慮 間題,在重視產品開發的同時，還要重視生產技 術、工藝化意識，才能真正發揮科研 的作用，促使科研與生產形成良性循環。要想盡快將計算機應用技術搞上去，必須采取必要的行政手段，協調各種軟件開發部門, 合理分工，密切配合,減少不必要的重復研究集中資金，在關鍵項目上打攻堅”戰，組織科研、高校和生產應用部門等各方面力量，進行技術攻關，爭取拿出質量過硬 的軟件產品。同時制定更加嚴格的法律，來維護開發者的合法權益,創造一個軟件 開發工作的良好環境。要密切注意世界上知左國家技術的發展，高度重視 基礎研究和關鍵技術的突破，跟上世界技術的潮流，以使我們能夠認清方向，少走彎路,盡快 赴上世界水平。534高度重視軟件開發人才的培養及人才隊伍的穩定性發展我國計算機應用技術，人才是關鍵沒有堅實的人才基礎，一切將無從談起。軟件技術是 一種知識密集、技術密集的綜合性高科技行業，發達國家對于軟件開發是非常重視 的,為軟件技術人員創造了十分有利的環