zamzbb 2006-7-13 01:15
CAD/CAM系统发展的关键技术
1．适应高速加工的能力
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高速加工要求CAM软件提供新的刀具切入方式，使刀具在不同的切削形式下与被切削材料保持相对恒定的接触状态，以及合适的刀具进给和切削深度等参数，这些工艺方案必须符合高速切削的实际要求。常规的CAM后置处理提供两种插补：即直线插补和圆弧插补。传统的CNC系统需要后置处理器把在CAD系统中开发的零件描述转为CNC语言。CNC系统并不能直接描述复杂的零件表面，而是将其转变为非常近似原始表面的短直线区域，从而引起加工误差。随着高速加工技术及设备的不断成熟，出现了基于NURBS理论的机床插补控制器，这使得CNC系统具备了能自动进行NURB格式定义下的加工域NC代码生成的能力。在NURBS插补的情况下，CAD系统描述的实际表面被直接装入CNC，以消除传统直线或圆弧插补带来的不精确问题。加工模型的表示方法和格式对于数控代码的计算以及机床插补指令的生成有非常重要的作用。在基于精确表示的特征、曲面造型系统中，加工域的表示采用了零件模型的原始精确描述，在某种程度上符合高速切削的基本要求。
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2．支持复合化加工的能力
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NC计算针对一个零件模型进行，这个零件对应哪些加工方式，各工步如何安排，选用什么刀具，采取什么进给姿态等等都可以直接在CAM系统中确定。问题是如何合理地确定各个工步，以及各工步的切削参数。因为这里面存在一个为了减少变形，必须平衡各工步在各加工阶段（粗铣、半精铣和精铣）的切削量的过程。复合化切削机床对于传统工艺规划的制定赋予了新的意义，工艺制定的过程中，已经不用再考虑在多道工序上的多次装夹和定位问题，夹具和对刀定位是机加工尤其是NC加工中一个非常耗时并且繁琐的辅助工艺。在复合多功能机床上，针对零件特点，选择一个易于进行多道工序的姿态夹紧毛坯，利用工作台的旋转或多面加工可以方便且快速地完成多工位、不同刀具的多姿态加工。这样，CAM计算中就无须考虑如何装夹零件，可以在一个或多个加工坐标系中完成NC代码计算，只是在后置阶段利用面向加工坐标系的几何变换生成CNC指令。^T/~1D"`5G8H S
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3．分布式协同工作方式
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分布式协同工作方式，是指在同一企业内不同部门之间或在不同企业之间通过各个计算机进行通信、交流与协商，同时参与同一产品的设计制造过程。为此CAD/CAM系统必须在网络环境下进行开发，并且需要完成以下各项工作:
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(1)工程图纸的数字化表示；
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(2)分布式的数字化产品数据管理。在分布式协同工作环境下,数字化的产品数据模式应该为各协作者共同理解。数据库及其管理系统应该能够满足各协作者对信息的共享。实际上是分布式的实现共享的数据库；~ RF-~V-`
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(3)人-人交互协商界面。不同协作者之间,应该可以通过这一界面,利用各种手段(如视频通信、音频通信等多媒体手段)来进行协商工作,实现思想与方案的交流;
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(4)分布式的协作方式。不同的协作者可以在不同的终端上对同一产品的不同阶段、不同部分甚至同一部分进行同步或异步处理，并可方便地解决各协作者之间在协同工作过程中所出现的冲突。
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4. 面向对象的CAD/CAM系统分析与建模方法
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现代的CAD/CAM系统，将面向对象的方法应用于CAD/CAM系统分析之中。采用面向对象的概念模型反映客观事物的状态及行为，将建模的问题领域高度抽象为一组对象集与对象间的联系。每个对象作为单独理解单独实现的逻辑实体，对象间的联系通过消息(Message)传递机制实现。消息传递可以发生在同一类的不同对象之间，也可以发生在不同类的对象之间。面向对象的方法使设计模型具有继承性、封装性、多重性、重载性等重要特性。为CAD/CAM系统分析建模方法提供了广阔的发展前景。.|"bg3z C/q+he
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5. 实现计算机辅助并行工程
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计算机辅助并行工程主要针对原有的CAD、CAPP、CAM串行处理方式而提出。它要求从产品设计的最初阶段到生产销售的整个路线都是要在设计、分析、制造及销售环节的并行处理方式下完成的。这其中包括了面向制造的设计、面向装配的设计、虚拟装配技术等多项前沿技术。并行工程减少了产品制造过程中不必要的反复与浪费，为实现高效集成提供了一个新的途径。
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6. 基于特征的柔性集成系统8`*i2PI1H ?4P G-w
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特征技术用于CAD/CAM中已有较长的历史。它主要针对集成化的问题，以特征作为造型操作、工艺规划、数控加工编程的单位及对象，形成信息完备的设计模型。柔性的概念主要针对集成环境中的自动化程度而提出。实现柔性的主要技术是参数化技术，它使CAD/CAM系统可以在各个阶段对模型作灵活方便的修改，使以往无法修改模型的固定状态得以改变。并且每一阶段的修改都可驱动其它阶段作相应的动作。新一代的CAD/CAM集成系统必须是一个基于特征的柔性系统。
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7. 精确表示的设计模型+T \M#_i
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众所周知，CAD/CAM系统在建模阶段，有两种传统方法：一种是在处理形状不规则或外形较复杂的零件形状时，利用参数曲面片拟合零件外形，称为曲面造型；另一种是处理形状较规则的外形，采用常规体素组合而得到零件模型，称为实体造型。后者的模型长期以来多采用多面体表示方式，以小平面体逼近曲面外形。现代的CAD/CAM系统则要改变这种状态，将实体与曲面造型纳入统一系统，产生外形统一利用曲面表示的精确实体模型。这样，实体造型的造型数据可以直接为CAM所应用，为CAD/CAM集成提供基础。
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以上所提各项关键技术并不是简单地相加,而应是有机结合与合理地组织。而如何实现这一目的，也是新一代CAD/CAM集成系统实现途径上的重大难题之一。