1、CAD/CAM軟件及其本節內容.1 概述.2 CAD/CAM軟件系統的組成及功能.3 CAD/CAM軟件編程的過程.4 MasterCAM軟件的應用11 概述計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）已廣泛應用于繪圖、設計、仿真、分析和制造等方面。 計算機輔助設計（CAD）CAD是指應用計算機技術進行產品設計、繪圖、分析和技術文檔編寫等活動的總稱，一般包括零件幾何造型、產品裝配造型、工程分析（如質量特性計算、有限元分析）和工程繪圖等內容。方案論證總體設計需求分析結構設計分析優化工程描述21 概述計算機輔助制造（CAM）CAM是指應用計算機技術進行產品制造的統稱，有廣義CAM和狹義CAM之分。 廣義

2、：指利用計算機技術輔助完成從原材料到產品的全部制造過程（包括直接制造過程和間接制造過程），如CAPP、計算機輔助工裝設計、NC編程、數控加工、三坐標測量（CMM）、機器人裝配、生產方案與管理、計算機輔助質量控制等。狹義CAM：指計算機輔助數控加工程序編制。計算機輔助數控加工程序編制主要經歷了數控語言（如APT）編程和圖形交互編程兩個階段。31 概述計算機輔助制造（CAM）計算機輔助數控加工程序編制主要經歷了數控語言（如APT）編程和圖形交互編程兩個階段。圖形交互編程就是通常所說的CAM軟件編程。CAM軟件編程是在CAM軟件支持下，根據計算機圖形顯示器上所顯示的零件圖形，通過人機交互方式指定加工

3、外表、選擇刀具和切削參數等，自動進行刀具軌跡計算并生成零件的數控加工程序。41 概述CAD/CAMCAM軟件編程的核心是刀具軌跡計算，其實現是以CAD技術為前提的。利用CAD技術生成的零件三維模型包含了數控編程所需要的完整的零件幾何信息，而CAM軟件可針對這些幾何信息進行刀具軌跡的自動計算。因此，絕大多數的CAM軟件同時具備CAD的功能，故稱為CAD/CAM軟件。CAD/CAM意味著集成、一體化。由于CAD/CAM軟件編程具有自動化程度高、速度快、精度高、直觀性好、使用簡便、便于檢查和修改等很多優點，已成為目前國內外數控加工中普遍采用的程序編制方法。 52 CAD/CAM軟件系統的組成及功能C

4、AD/CAM系統的組成幾何造型（二維、三維）刀具軌跡生成刀具軌跡編輯刀具軌跡驗證后置處理數據交換系統界面62 CAD/CAM軟件系統的組成及功能幾何造型幾何模型是用幾何概念描述的一個物理或抽象的對象按照某種數據結構在計算機中的數字表示。常用的幾何模型有線框模型、面模型、實體模型和特征模型。 主要功能包括：二維繪圖三維造型圖形編輯和瀏覽陰影和著色尺寸和公差標注72 CAD/CAM軟件系統的組成及功能刀具軌跡生成根據用戶設定的加工對象、所選用的加工方式、刀具及加工參數等進行刀位計算，生成刀具軌跡。由于刀位計算是數控編程中最重要和最復雜的工作環節，因此它也是利用CAD/CAM軟件進行編程的最明顯的優

5、勢。 CAD/CAM軟件一般都提供一個刀具庫管理模塊，用戶可根據需要定義和選擇具有適用的幾何參數的刀具。 刀具軌跡編輯 提供多種編輯手段（如增加、刪除、修改刀具軌跡等），便于用戶對自動生成的刀具軌跡進行修改。 82 CAD/CAM軟件系統的組成及功能刀具軌跡驗證采用圖形化方式沿著刀具軌跡動畫顯示刀具運動，以檢驗所生成的刀具軌跡是否存在問題。刀具軌跡驗證一般包括檢驗刀具軌跡是否正確、刀具與約束面是否發生干預和碰撞以及刀具是否啃切加工外表等。后置處理 CAD/CAM軟件計算出的刀具軌跡包含了大量的刀位點數據（APT程序），后置處理的作用就是將這些刀位數據按數控機床規定的指令格式轉換為數控程序。97

6、.2 CAD/CAM軟件系統的組成及功能通信接口通信接口模塊實現信息的交換和傳輸。通過圖形數據交換標準（如IGES、STEP等）實現不同CAD/CAM系統的信息交換；通過計算機網絡系統將數控程序等數據傳送到數控機床。系統界面 系統界面是用戶操作系統以及用戶與系統交互的接口，它提供所有的輸入方式到各功能模塊之間的接口，控制系統的運行。 103 應用CAD/CAM軟件編程的過程一、編程步驟1. 數控工藝過程制定零件數控工藝性分析零件圖分析零件結構工藝性分析主要分析待加工外表及其約束面加工方法及工藝過程確定確定加工方法確定機床確定裝夾方式確定零件的加工過程 113 應用CAD/CAM軟件編程的過程一

7、、編程步驟1. 數控工藝過程制定加工區域規劃 對加工對象進行分析，按其形狀特征、功能特征及精度、粗糙度要求將加工對象分成幾個加工區域。對加工區域進行合理規劃可以到達提高加工效率和加工質量的目的。加工方式確定刀具類型選擇切削方式（走刀方式）選擇 刀具選擇切削用量選擇確定工件坐標系123 應用CAD/CAM軟件編程的過程一、編程步驟2. 幾何模型定義直接讀入零件幾何模型數據轉換CAM軟件一般都提供了常用CAD軟件的數據接口和標準數據接口，如IGES、STEP等。直接造型確定編程原點及編程坐標系讀入零件圖或繪制零件圖繪制毛坯圖133 應用CAD/CAM軟件編程的過程一、編程步驟3. 加工方式及對象指

8、定加工方式設置：選擇機床類型，指定加工類型、刀具軌跡的類型及相關參數等。加工對象設置：用戶通過交互方式選擇零件的被加工外表及其加工順序。定義毛坯4. 參數設置刀具及其切削參數設置：平安平面、主軸轉速、進給速度、切削深度、加工余量、刀具軌跡間的殘留高度、行間距、線性逼近誤差、進刀/退刀方式及位置。 加工程序參數設置：刀補方式、刀補方向設置、對刀位置等。 143 應用CAD/CAM軟件編程的過程一、編程步驟5. 刀具軌跡生成針對每個加工外表自動進行刀位計算，生成刀具軌跡，并將刀具軌跡直接顯示在屏幕上。刀具軌跡計算的結果存放在刀位數據（CL DATA）文件中。6. 刀具軌跡驗證與編輯直接查看：通過對

9、視角的轉換、旋轉、放大、平移直接查看生成的刀具軌跡。手工檢查：對刀具軌跡進行逐步觀察。刀具軌跡動態仿真：直接在顯示器上觀察加工效果。若發現不適宜或有問題的刀具軌跡，應調整參數設置重新進行計算，再做檢驗，直至生成正確的刀具軌跡；也可以在人機交互方式下對刀具軌跡進行適當的修改。 153 應用CAD/CAM軟件編程的過程一、編程步驟7. 后置處理 根據所選用的數控機床，運行相應的后置處理程序，將刀位文件轉換成數控加工程序。由于各種機床使用的數控系統不同，所用的程序指令代碼及格式也有所不同。因此，CAD/CAM軟件通常配備多種數控系統的后置處理程序8. 工藝文檔生成將機床操作人員所需要的工藝信息（如程

10、序名稱、加工順序、刀具參數等）生成或編寫成標準的文檔。這一功能雖然簡單，但它對保證編程人員與機床操作人員的配合，防止失誤有重要的作用。 163 應用CAD/CAM軟件編程的過程一、編程步驟1. 數控工藝過程制定2. 幾何模型定義 3. 加工方式及對象指定 4. 參數設置 5. 刀具軌跡生成 6. 刀具軌跡驗證與編輯 7. 后置處理 8. 工藝文檔生成 在編程過程中，編程人員的工作主要集中在零件工藝過程設計、參數設置這兩個階段，其中工藝過程設計決定了刀具路徑的質量，參數設置則構成了軟件操作的主體。 173 應用CAD/CAM軟件編程的過程二、特點節省大量的零件幾何造型時間。在使用CAD/CAM軟

11、件系統編寫數控程序時，可直接使用CAD產生的零件幾何模型，編程人員無需重復進行零件幾何造型，因此能夠節省大量的零件幾何造型時間，并且能夠防止零件重復造型時的人為錯誤。防止編程錯誤，提高編程效率。由于刀位數據由計算機自動計算出來，不僅速度快，而且準確。同時，由于用圖形終端顯示刀具軌跡，方便編程人員及時校驗，大多數編程錯誤能被檢查出來并得到及時修正。簡便直觀。在計算機上直接面向零件的幾何圖形進行編程，編程結果也以圖形方式顯示在計算機上，所以簡便、直觀，便于檢查。184 Mastercam軟件的應用 流行的CAD/CAM軟件：法國達索系統公司的CATIA德國西門子公司的UGS美國PTC公司的Pro/

12、ENGINEER美國CNC Software公司的Mastercam以色列Cimatron公司的CimatronE英國DELCAM公司的PowerMILL北京數碼大方科技有限公司的CAXA ME194 Mastercam軟件的應用 一、 Mastercam軟件簡介Mastercam是美國CNC Software公司開發的基于微機的CAD/CAM一體化軟件系統，其最新版本是Mastercam X3。由于Mastercam功能強大，價位適中，在國內外機械加工行業得到廣泛應用，是目前全球銷量最大的CAM軟件。 Mastercam軟件包括：設計（CAD）和加工（CAM）。CAD：用于工程繪圖和零件設計

13、，具有完整的二維、三維曲線曲面設計、實體造型和編輯功能。CAM：包括銑削（Mill）、車削（Lathe）和線切割（Wire）等功能模塊。204 Mastercam軟件的應用 銑削（Mill）模塊用于編制數控銑削加工程序，具有25軸銑削加工刀具軌跡生成功能，可進行外形銑削、型腔（挖槽）加工、鉆孔加工、平面加工、曲面加工以及多軸加工等的刀具軌跡生成及仿真；車削（Lathe）模塊用于編制數控車削加工程序，可進行粗車、精車、切槽、車螺紋以及銑車復合加工等的刀具軌跡生成及仿真；線切割（Wire）模塊用于編制線切割加工程序，可進行24軸電火花線切割的加工軌跡生成及仿真。214 Mastercam軟件的應用

14、 Mastercam的顯著特點：具有強大的CAD功能，不僅具有二維繪圖和尺寸標注功能，而且具有三維曲面造型和實體造型、著色處理等功能。 具有強大的CAM功能，能夠進行銑削、車削、雕刻和線切割加工程序的編制。 具有刀具軌跡驗證和實體切削仿真功能。 MasterCAM能夠依據使用者定義的刀具、進給速度、轉速等模擬刀具軌跡和計算加工時間。具有刀具庫及材料庫，能根據被加工工件材料及刀具規格尺寸自動確定進給速度、主軸轉速等加工參數。 具有豐富的數據接口，可直接讀入UG、PRO/E、CATIA、AUTOCAD等常用CAD/CAM軟件的幾何模型文件，同時提供標準圖形數據格式如IGES、STEP等的數據轉換功

15、能。 224 Mastercam軟件的應用 Mastercam的顯著特點：提供適合目前國際上常見的多種數控系統的后置處理程序文件。 具有DNC功能，可直接將NC程序通過RS-232C通訊接口發送至指定的數控機床或直接控制數控機床進行加工。 用戶界面友好，操作方便。并且用戶界面可在一定程度上實現個性化定制，以滿足個人的操作風格和喜好。 234 Mastercam軟件的應用 247.4 Mastercam軟件的應用 應用Mastercam編寫程序的主要步驟：啟動Mastercam軟件。翻開一個零件文件，或根據零件圖紙進行零件幾何造型。選擇用于加工零件的機床類型和機床定義。用戶可根據實際加工需要對同

16、一個零件選擇銑、車等多個機床定義，以完成不同的加工。中選擇一個機床類型時，系統將在刀具軌跡管理器中自動產生一個新的機床群組和刀具軌跡群組。在生成刀具軌跡前，必須首先選擇機床定義。設置加工對象和參數（機床群組屬性），包括文件、刀具、毛坯和平安區設置。生成刀具軌跡。驗證和編輯刀具軌跡。后置處理。254 Mastercam軟件的應用二、編程舉例例7-1：在某立式加工中心上加工如下圖零件，要求銑加工外形輪廓。零件材料為45號鋼。 264 Mastercam軟件的應用編程步驟：1. 數控工藝分析及工藝過程制定277.4 Mastercam軟件的應用2. 數控加工程序編制幾何造型以O點為零件坐標系原點，繪

17、制零件外形 284 Mastercam軟件的應用機床類型選擇在主菜單項選擇擇【機床類型】/【銑削】，激活刀具路徑管理器。 294 Mastercam軟件的應用工件材料設置在刀具路徑管理器中，點擊【屬性】，選擇【材料設置】，彈出【機器群組屬性】對話框。 304 Mastercam軟件的應用工件材料設置 勾選【顯示方式】復選框，并單擊【選取對角】按鈕，然后在視圖中捕捉矩形的對角點1和對角點2返回；在右邊灰色區中的【X】文本框中輸入180，【Y】文本框中輸入90，【Z】文本框中輸入12，并點擊紅色立體線框圖的右上角作為工件原點，修改工件原點坐標X、Y、Z分別為（-25，-25，0） 314 Mast

18、ercam軟件的應用工件材料設置 324 Mastercam軟件的應用刀具路徑選擇在主菜單中選擇【刀具路徑】/【外形銑削】命令，彈出【串連選項】對話框；選擇單項選擇框【2D平面】和串連按鈕，然后在零件圖形中選擇刀具路徑。 334 Mastercam軟件的應用刀具選擇 單擊【串連選項】對話框的按鈕確認，彈出【外形（2D）】對話框 點擊【選取刀庫】按鈕，彈出【刀具選擇】列表框選擇10mm平底銑刀，單擊按鈕確認 344 Mastercam軟件的應用刀具選擇 在【外形（2D）】對話框中，雙擊刀具項，彈出【定義刀具】對話框354 Mastercam軟件的應用加工參數設置 在【外形（2D）】對話框中，單擊

19、【外形銑削參數】，彈出【外形銑削參數】對話框 當參數設置完畢后，單擊按鈕確認，返回到主界面。在圖形窗口中將自動產生外形銑削的刀具路徑364 Mastercam軟件的應用刀具路徑驗證 用戶可在【刀具路徑管理器】窗口中單擊“刀具路徑驗證按鈕，將彈出【實體切削驗證】對話框，單擊“播放按鈕就會在繪圖窗口產生實體切削的動畫模擬。377.4 Mastercam軟件的應用后置處理 在【刀具路徑管理器】窗口中單擊“G1按鈕，將彈出【后處理程式】對話框384 Mastercam軟件的應用后置處理 %O0001(PROGRAM NAME - EXAMPLE7_1 )(DATE=DD-MM-YY - 04-07-0

20、9 TIME=HH:MM - 22:57 )N100 G21N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90( 10. FLAT ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 2 LEN. - 0 DIA. - 10. )N104 T1 M6N106 G0 G90 G54 X-40. Y-30. A0. S1600 M3N108 G43 H0 Z40.N110 G1 Z-16. F300.N112 G41 D2 X-30. F120.N114 G3 X-20. Y-20. R10.N116 G1 Y20.N118 X-5.043 Y50.N120 X23.542N122 G2

21、 X82. Y44. R40.N124 G3 X130. Y20. R60.N126 G1 X150.N128 Y-20.N130 X-20.N132 G3 X-30. Y-30. R10.N134 G1 G40 Y-40.N136 G0 Z40.N138 M5N140 G91 G28 Z0.N142 G28 X0. Y0. A0.N144 M30%394 Mastercam軟件的應用二、編程舉例例7-2：在某數控車床上加工如下圖零件。 僅討論120和70外圓柱的粗車和精車加工程序的編制。 404 Mastercam軟件的應用1. 幾何造型在車床上加工的工件一般都是對稱于Z軸的回轉體，所以在繪

22、制幾何模型時只需繪制零件的一半剖面圖。在“狀態欄中單擊【構圖面】，在彈出的菜單中有【車床半徑】和【車床直徑】子菜單，點擊彈出常用的車床坐標系，設定車床坐標系。繪零件圖414 Mastercam軟件的應用 2. 機床類型選擇在主菜單項選擇擇【機床類型】/【車削】/【默認】命令，激活刀具路徑管理器。424 Mastercam軟件的應用 3. 工件材料設置在刀具路徑管理器中，點擊【屬性】，選擇【材料設置】，彈出【機器群組屬性】對話框。 434 Mastercam軟件的應用3. 工件材料設置 定義工件外形在“Stock設置區中，首先設置工件的主軸轉向，即“左轉或“右轉。選擇“左轉單項選擇項，并單擊其后

23、的“參數按鈕，彈出【長條狀毛坯的設定】對話框。 單擊“OD”后的“選擇”按鈕，在視圖中選擇點1并返回，從而確定工件的直徑；單擊“長度”后的“選擇”按鈕，在視圖中選擇水平直線1并返回，從而確定工件的長度；單擊“基線Z”區域中的“選擇”按鈕，在視圖中捕捉左下角的交點2（即原點）并返回；選擇“在左端面”選項，結果如圖示。 444 Mastercam軟件的應用3. 工件材料設置 定義工件夾頭 在“Chuck設置區中，選擇“左轉單項選擇項，并單擊其后的“參數按鈕，彈出【夾爪的設定】對話框。在“型式區域中單擊“由兩點產生按鈕，在工件視圖中捕捉上側直線的中點1和任何一點（確定一個矩形區域）并返回；然后修改夾

24、爪的高度、寬度、步進等參數。 454 Mastercam軟件的應用3. 工件材料設置 在“夾持的方法區域中選擇上邊第2個單項選擇項。在“位置區域中單擊“選擇按鈕，在視圖中捕捉上側水平直線左側的端點2，確定夾持點位置；最后單擊按鈕確認，即可在視圖中顯示出工件的夾頭 464 Mastercam軟件的應用3. 工件材料設置 定義工件頂尖 在“Tailstock設置區中，單擊“參數按鈕，彈出【尾座】對話框。按照頂尖實際尺寸設置相關參數；然后單擊“選擇按鈕，在視圖中捕捉水平直線右側的端點，從而確定工件頂尖位置。 474 Mastercam軟件的應用4. 粗車刀具路徑生成及驗證 在主菜單中選擇【刀具路徑】

25、/【粗車】命令，彈出【串連選項】對話框；選擇單項選擇框【2D平面】和局部串連按鈕；在零件圖形中按照如下圖選擇粗車加工的刀具路徑。 484 Mastercam軟件的應用4. 粗車刀具路徑生成及驗證 單擊按鈕確認，彈出【車床粗加工 屬性】對話框 ；單擊“刀具路徑參數選項，選擇T0101刀具，設置相應的參數；單擊“粗車參數選項，設置加工參數、切削方法、粗車方向/角度。 494 Mastercam軟件的應用4. 粗車刀具路徑生成及驗證 單擊按鈕確認，則在【刀具路徑管理器】窗口中添加“車床粗加工，并在視圖中顯示出粗車的刀具路徑。504 Mastercam軟件的應用4. 粗車刀具路徑生成及驗證 重復上述步

26、驟，設置另一粗車加工路徑。514 Mastercam軟件的應用4. 粗車刀具路徑生成及驗證 刀具路徑驗證：在【刀具路徑管理器】窗口中，單擊“選擇全部操作按鈕，再單擊“刀具路徑驗證按鈕，彈出【實體切削驗證】對話框，然后單擊“執行按鈕，系統動態顯示加工過程524 Mastercam軟件的應用5. 精車刀具路徑生成及驗證 在主菜單中選擇【刀具路徑】/【精車】命令。后續操作步驟與粗車加工相同。需要注意精車時刀具和加工參數的選擇。 534 Mastercam軟件的應用6. 后置處理 在【刀具路徑管理器】窗口中單擊“G1按鈕，將彈出【后處理程式】對話框。54 CAD/CAM技術經過幾十年的開展，先后走過大

27、型機、小型機、工作站、微型計算機時代，每個時代都有當時流行的CAD/CAM軟件。現在，工作站和微型計算機(以下簡稱微機)平臺CAD/CAM軟件已經占據主導地位，并且出現了一批比較優秀、比較流行的商品化軟件。 1. 高檔CAD/CAM軟件 高檔CAD/CAM軟件的代表有Unigraphics、IDEAS、Pro/ENGINEER、CATIA等。這類軟件的特點是優越的參數化設計、變量化設計及特征造型技術與傳統的實體和曲面造型功能結合在一起，加工方式完備，計算準確，實用性強，可以從簡單的二軸加工到以五軸五聯動方式來加工極為復雜的工件外表，并可以對數控加工過程進行自動控制和優化，同時提供了二次開發工具

28、允許用戶擴展Unigraphics的功能，是航空、汽車、造船行業的首選CAD/CAM軟件。5 CAD/CAM軟件分類55 2. 中檔CAD/CAM軟件 Cimatron是中檔CAD/CAM軟件的代表。這類軟件實用性強，提供了比較靈活的用戶界面，優良的三維造型、工程繪圖，全面的數控加工，各種通用、專用數據接口以及集成化的產品數據管理。 3. 相對獨立的CAM軟件 相對獨立的CAM系統有MasterCAM、Surfcam等。這類軟件主要通過中性文件從其它CAD系統獲取產品幾何模型。系統主要有交互工藝參數輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動態仿真模塊和后置處理模塊。主要應用于中小

29、企業的模具行業。 4. 國內CAD/CAM軟件 國內CAD/CAM軟件的代表有CAXAME、金銀花系統等。這類軟件是面向機械制造業的自主開發的、中文界面、三維復雜形面CAD/CAM軟件，具備機械產品設計、工藝規劃設計和數控加工程序自動生成等功能。這些軟件價格廉價，主要面向中小企業，符合本國國情和標準，所以受到了廣泛的歡送，贏得了越來越大的市場份額。 5.1 CAD/CAM軟件分類56 目前，在市場上流行的商業性CAD/CAM系統，大體上可劃分兩種類型。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹575.2 典型CAD/CAM軟件介紹5.2.1 通用性系統 典型的通用性系統有CADAM、SolidWork

30、s、Unigraphics NX、CATIA、Pro/ENGINEER、IDEAS等。 1. CADAM CADAM系統是美國洛克希德飛機公司1965年開始研制的繪圖加工系統，1972年投入生產使用，1975年進入市場，目前國際上已有近百家飛機公司和其他部門采用，我國也有十余套CADAM系統在使用。CADAM系統是在IBM大型機系列和IBM2250光筆圖形顯示終端上開發的。 CADAM的設計思想是使新的計算機繪圖方式盡量保持原來工程制圖的習慣用三面投影圖描述三維形體。其內部的存儲格式是 坐標，例如，存放一個視圖的Z平面位置以及各點的x、y坐標值。該系統可以在屏幕上百分之百地完成一幅工程圖的圖面

31、設計，包括標注尺寸線和全部圖注，可以方便地存儲、調用和修改圖樣，同時還能對所設計的產品做幾何分析、構造有限元模型、生成數控加工指令等。58 2. SolidWorks SolidWorks是生信國際有限公司推出的基于Windows的機械設計軟件。生信公司是一家專業化的信息高速技術效勞公司，在信息和技術方面一直保持與國際CAD/CAE/CAM/PDM市場同步。該公司提倡的“基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統是以Windows為平臺，以SolidWorks為核心的各種應用的集成，包括結構分析、運動分析、工程數據管理和數控加工等，為中國企業提供了夢寐以求的解決方案。 So

32、lidWorks是微機版參數化特征造型軟件的新秀，該軟件旨在以工作站版的相應軟件價格的1/41/5向廣闊機械設計人員提供用戶界面更友好，運行環境更群眾化的實體造型實用功能。SolidWorks是基于Windows平臺的全參數化特征造型軟件，可以十分方便地實現復雜的三維零件實體造型、復雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好，用戶上手快。該軟件可以應用于以規則幾何形體為主的機械產品設計及生產準備工作中，其價位適中。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹59 3. Unigraphics Unigraphics是Unigraphics Solutions公司的拳頭產品。該公司首次突破傳統CAD/CAM模式，為

33、用戶提供一個全面的產品建模系統。在Unigraphics中，優越的參數化和變量化技術與傳統的實體、線框和外表功能結合在一起，這一結合被實踐證明是強有力的，并被大多數CAD/CAM軟件廠商所采用。它是從二維繪圖、數控加工編程、曲面造型等功能開展起來的軟件。20世紀90年代初，美國通用汽車公司選中Unigraphics作為全公司的CAD/CAE/CAM/CIM主導系統，這進一步推動了Unigraphics的開展。 Unigraphics最早是在VAX計算機的通用環境下開發的，后來逐漸轉移到UNIX工作站上，例如SGI工作站。1997年10月Unigraphics Solutions公司與Inter

34、graph公司簽約，合并了后者的機械CAD產品，將微機版的SOLIDEDGE軟件統一到Parasolid平臺上。由此形成了一個從低端到高端，兼有UNIX工作站版和WindowsNT微機版的較完善的企業級CAD/CAE/CAM/PDM集成系統。目前推出的Unigraphics系統從15版本開始已經可以在微機上運行，從16版本開始已經完全拋開UNIX操作系統，而采用Windows NT或Windows 2000，且用戶界面與Windows的界面風格相統一。但可以仿UNIX，使Unigraphics除了可以在一般的微機(至少64MB內存)上運行外，也可以在工作站上運行。目前已經開發到了Unigrap

35、hics NX4版本，在功能和應用上有了較大的提高。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹60 Unigraphics是業界最實用的工業設計軟件包之一，它提供給用戶一個靈活的復合建模模塊。Unigraphics作為一個CAD/CAE/CAM系統，主要提供了以下功能：工程制圖模塊、線框、實體、自由曲面造型模塊、特征建模、用戶自定義CAD/CAE/CAM系統特征、裝配、虛擬現實及漫游、逼真著色、WAVE技術(參數化產品設計平臺)及幾何公差等CAD模塊。 Unigraphics還有較強的CAM功能，主要有車削加工、型芯和型腔銑削、固定軸銑削、清根切削、可變軸銑削、順序銑、后置處理、切削仿真、線切割、圖形

36、刀具軌跡編輯器及NURBS(非均勻B樣條)軌跡生成器。 提供的CAE局部主要有如下功能：有限元分析、機構分析、注塑模分析等模塊。另外，Unigraphics還提供了較為完善的鈑金件的設計、制造、排樣及高級鈑金的設計功能。 5.2 典型CAD/CAM軟件介紹615.2 典型CAD/CAM軟件介紹 此外，Unigraphics還提供了用戶進行二次開發的接口及用戶界面的設計工具Unigraphics OPEN/API等。值得一提的是Unigraphics的一個特色產品IMAN。 Unigraphics的IMAN是一種經過生產驗證的PDM解決方案，目前在各種不同行業的大、小型企業中得到了廣泛應用。IM

37、AN可以從很少的用戶擴展到非常多的用戶，并能夠管理單站和多站企業環境。其產品可靠的結構使客戶可以持續以最少的數據移植本錢充分利用數據和信息技術所帶來的新的優勢。IMAN還是提供虛擬產品開發(VPD)和支持一體化產品開發過程和環境的技術產品，能夠保證工程師們在提供端到數據端管理的無縫電子產品開發環境中密切合作。除了與工程應用和實用工具如CAD/CAM的緊密集成外，IMAN還具備將信息與后處理系統如采購管理和企業資源規劃系統的鏈接能力。62 4. CATIA CATIA是由法國著名飛機制造公司Dassault開發并由IBM公司負責銷售的CAD/CAM/ CAE/PDM應用系統，CATIA起源于航空

38、工業，其最大的標志客戶即美國波音公司。波音公司通過CATIA建立起了一整套無紙飛機生產系統，取得了重大的成功。現在的CATIA軟件分為V4版本和V5版本兩個系列。V4版本應用于UNIX平臺，V5版本應用于UNIX和Windows兩種平臺。V5版本的開發開始于1994年，UNIX平臺下的V4版本盡管功能強大，但也有其缺點，即菜單較復雜，專業性太強等。一個設計人員熟練掌握CATIAV4版本往往需要兩三年甚至更長的時間。為了使軟件能夠易學易用，Dassault System于1994年開始重新開發全新的CATIAV5版本，目前已開展到Inter Op(R15)。新的V5版本界面更加友好，功能也日趨完

39、善，并且開創了CAD/CAE/CAM軟件的一種全新風格。 CATIA提供了下面幾種功能： (1) 提供基于規則驅動的實體建模、混合建模以及鈑金件設計，相關裝配與集成化工程制圖產品等。 (2) 提供了一系列易用的模塊來生成、控制并修改結構及自由曲面物體。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹63 (3) 提供了最先進的高級電子樣機檢查及仿真功能；知識工程產品能幫助用戶獲取并重復使用本企業的經驗，以優化整個產品生命周期。 (4) 在產品設計過程中集成并交換電氣產品的設計信息。 (5) 提供了容易使用，面向設計者的零件及其裝配的應力與頻率響應等分析。 (6) 提供面向車間的加工解決方案。 (7) 用戶制

40、造廠房設施的優化布置設計工作。 (8) 提供各類數據轉換接口，與CATIAV4的集成幫助將V4與V5有效地組合成為一個集成的混合環境。 CATIA軟件是與Unigraphics軟件功能類似的CAD/CAE/CAM系統，但CATIA主要應用于航空航天工業，而Unigraphics主要在汽車、船舶等行業應用廣泛，在最近幾年，Unigraphics在航空航天工業也占有一席之地，且有與CATIA平分秋色之勢。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹64 5. Pro/ENGINEER Pro/ENGINEER在機械制造領域中大量使用，美國參數技術公司(Parametric Technology Corpor

41、ation，PTC)的著名產品。PTC公司提出的單一數據庫、參數化、基于特征、全相關的概念改變了機械CAD/CAE/CAM的傳統觀念，這種全新的概念已成為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準。利用該概念開發出來的第三代機械CAD/CAE/CAM產品Pro/ENGINEER軟件能將設計至生產全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時進行同一產品的設計制造工作，即實現所謂的并行工程。 Pro/ENGINEER備有統一的數據庫，并具有較強的參數化設計、組裝管理、生產加工過程及刀具軌跡等功能；它還提供各種現有標準交換格式的轉換器以及與著名的CAD/CAE系統進行數據交換的專用轉換器，所以也具有集

42、成化功能該系統的另一個特點是硬件獨立性，它可以在DEC、HP、IBM、SUN、SGI等各種工作站上運行。Pro/ENGINEER采用實體造型技術，從8.0版本開始增加了參數化曲面造型功能，并具有用戶自定義形狀特征的模塊。目前已經開發到2005版野火版等。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹65 Pro/ENGINEER系統主要有以下功能。 (1) 參數化設計和特征功能：Pro/ENGINEER是采用參數化設計的、基于特征的實體模型化系統，工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，也可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的

43、簡易和靈活。 (2) 單一數據庫：Pro/ENGINEER是建立在統一基層的數據庫上，不像一些傳統的CAD/CAM系統建立在多個數據庫上。所謂單一數據庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶可為一件產品造型而工作，不管是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發生改動，亦可以前后反映在整個設計過程的相關環節上。例如，一旦工程樣圖有改變，NC(數控)工具路徑也會自動更新；組裝的工程圖如有任何變動，也完全同樣反映在整個三維模型上。這種獨特的數據結構與工程設計的完整結合，使得一件產品的所有設計完全結合起來。這一優點，使得設計更優化，成品質量更高，產品能更好地推向市場，價格也更廉價

44、。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹66 (3) 真正的全相關性，任何地方的修改都會自動反映到所有相關地方。 (4) 具有真正管理并發進程、實現并行工程的能力。 (5) 具有強大的裝配功能，能夠始終保持設計者的設計意圖。 (6) 容易使用，可以極大地提高設計效率。 Pro/ENGINEER系統用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設計思想與習慣。整個系統建立在統一的數據庫上，具有完整而統一的模型。Pro/ENGINEER建立在工作站上，系統獨立于硬件，便于移植。 6. IDEAS IDEAS是由美國國家航空及宇航局(NASA)支持開發的，由SDRC公司于1979年發布的第一個完全基于實體造型技

45、術的CAD/CAM大型軟件，該公司是國際上著名的機械CAD/CAE/CAM公司，在全球范圍享有盛譽，國外許多著名公司，如波音、索尼、三星、現代及福特等公司均是SDRC公司的大客戶和合作伙伴。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹67 該軟件可幫助工程師以極高的效率，在單一數字模型中完成從產品設計、仿真分析、測試直至數控加工的產品研發全過程。IDEAS是全世界制造業用戶廣泛應用的大型CAD/CAE/CAM軟件。IDEAS在CAD/CAE一體化技術方面一直雄居世界榜首，軟件內含諸如結構分析、熱力分析、優化設計及耐久性分析等真正提高產品性能的高級分析功能。SDRC也是全球最大的專業CAM軟件生產廠商。I

46、DEASCAMAND是CAM行業的頂級產品。IDEASCAMAND可以方便地仿真刀具及機床的運動，可以從簡單的二軸、兩軸半加工到以七軸五聯動方式來加工極為復雜的工件外表，并可以對數控加工過程進行自動控制和優化。 目前屬于EDS公司(2001年，EDS宣布收購合并UGS與SDRC)。IDEAS提供一套基于因特網的協同產品開發解決方案，包含全部的數字化產品開發流程。IDEAS是可升級的、集成的、協同電子機械設計自動化(Manufacturing Design Automatically，MDA)解決方案。IDEAS使用數字化主模型技術，這種技術將幫助用戶在設計早期階段就能從“可制造性的角度更加全面

47、地理解產品。縱向及橫向的產品信息都包含在數字化主模型中，這樣，在產品開發流程中的每一個部門都將更容易地進行有關全部產品信息的交流，這些部門包括：制造與生產、市場管理及供給商等。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹68 數字化主模型幫助用戶開發及評估多種設計概念，使得設計的最終產品更貼近用戶的期望。質量成為設計過程自身的一局部。通過為相關產品開發任務提供公共基礎的方法，整個團隊實現并行工作。數字主模型能夠使不同職能部門的多個團隊在產品開發早期共同工作，它替代了在同一時期不同團隊只能建立各自數據的模式，這樣就大大地縮減了產品的上市時間。它在航空航天、汽車運輸、電子及消費品和工業設備等方面擁有眾多的用

48、戶。 IDEAS除了根本的CAD造型及CAM功能以外，在IDEAS的新版本中又增加了一些新功能，主要包括以下三項。 (1) CAD方面：復雜曲面建立能力，包括模壓/凸臺、復雜角結構圓角以及變量化掃描；產品修改工具，包括增強的選取意圖捕捉及幾何映射。 (2) CAM方面：機床仿真、筆尖銑削、光順的高速加工連接、交互的圖形化刀具軌跡編輯以及自動孔加工等。 (3) CAE方面：基于網格區域的幾何提取、裝配的有限元模型構造等。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹69 由于IDEAS和Unigraphics的內核都是Parasolid，因此IDEAS和Unigraphics實現兩個產品基于Parasoli

49、d/eXT技術的互操作就成為可能。在2001年推出的IDEAS 9中，已實現了IDEAS與Unigraphics之間的互操作。兩個系統彼此能互相訪問，在一個系統中進行設計，另一個系統可以對該設計進行分析或加工。用戶可以充分利用兩套軟件的優勢來優化自己的產品研發流程，獲取更高的價值。兩套系統之間可進行雙向變更的相關通知及更新，并保護設計意圖，實現對歷程樹等的智能跟蹤。兩套軟件將按階段逐步實現針對幾何、模型文件、TDM數據的互操作性。互操作功能將使用戶運用兩個產品的互補性以改善其企業的設計過程。 5.2 典型CAD/CAM軟件介紹705.2 典型CAD/CAM軟件介紹7. Cimatron Cim

50、atronCAD/CAM系統是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產品，是較早在微機平臺上實現三維CAD/CAM全功能的系統。該系統提供了比較靈活的用戶界面，優良的三維造型、工程繪圖，全面的數控加工，各種通用、專用數據接口以及集成化的產品數據管理。CimatronCAD/CAM系統自從20世紀80年代進入市場以來，在國際上的模具制造業備受歡送。近年來，Cimatron公司為了在設計制造領域開展，著力增加了許多適合設計的功能模塊，每年都有新版本推出，市場銷售份額增長很快。1994年北京宇航計算機軟件有限公司(BACS)開始在國內推廣Cimatron軟件，從第8版本起進行了漢化，以滿

51、足國內企業不同層次技術人員應用需求。用戶覆蓋機械、鐵路、科研及教育等領域，目前已銷售200多套，市場前景看好。 71 較典型的單功能系統有如下幾種。1. Master CAM Master CAM是由美國CNC Software公司開發的基于微機的CAD/CAM軟件，V5.0以上版本運行于Windows操作系統。由于其價格較低且功能齊全，因此有很高的市場占有率，目前該軟件的最新版本已經開發到了Master CAM 9.0。 系統的主要功能有： 1) 造型功能 (1) 完整的曲線功能：可設計、編輯復雜的二維、三維空間曲線。還能生成多邊形、橢圓等方程曲線。尺寸標注、注釋等也很方便。 5.2.2 單

52、功能系統5.2 典型CAD/CAM軟件介紹725.2 典型CAD/CAM軟件介紹 (2) 強大的曲面功能：采用NURBS、PARAMETRICS等數學模型，有十多種生成曲面方法。 (3) 具有曲面修剪、曲面間等(變)半徑倒圓角、倒角 、曲面偏置、延伸等編輯功能；以及處理兩個曲面或三個曲面產生熔接曲面，可對三個曲面做過渡處理。 (4) 嶄新的實體功能：以PARASOLID為核心，倒圓角、抽殼、布爾運算、延伸及修剪等功能都很強。 (5) 可靠的數據交換功能，可轉換的格式包括：IGES、SAT(ACIS SOLIDS)、DXF、CADL、VDA、STL、DWG及ASCII。并可讀取Parasolid

53、、HPGL、CATIA、Pro/ENGINEER、STEP等格式的數據文件。73 2) 加工功能 (1) 可實現由二軸至五軸的外形、挖槽、鉆孔、單一曲面、多重曲面等多種加工方式； (2) 除可使用原來的加工方式，如平行加工、外形加工及挖槽等加工方式外，Master CAM V9提供多種新的多重曲面加工方式，輻射加工及多重曲面投影加工； (3) 零件采用輻射粗、精加工，刀具路徑對回轉中心呈輻射狀，解決了行切加工陡壁零件時效果不好的問題； (4) 加工中可設定起始角度、旋轉中心及起始補正距離，以切削方向容差及最大角度增量控制外表精度； (5) 對于極不規則零件，可先做二維刀具路徑，然后把刀具路徑投

54、影至多重曲面進行加工。 另外，新版軟件還提供了一個有用的功能批次加工。當有多個刀具路徑需生成時，可采用此方式，設置好每個任務的加工參數，調整加工次序，即可讓系統按照次序自動執行每一個處理過程。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹74 3) 仿真模擬 可模擬實際的切削過程，通過設定毛坯及刀具的形狀、大小及不同顏色，可以觀察到實際的切削過程。系統同時給出有關加工情況，去除材料量，加工時間等，并檢測出加工中可能出現的碰撞、干預并報告錯誤在刀具軌跡文件中的位置。模擬完成后，即可測量零件的外表精度。 4) 屏幕顯示 (1) 新版軟件界面上方有靈活方便的工具棒，可自由設定其中的98個按鈕，隨意調用各種功能；

55、 (2) 圖形可實時用鼠標拖動旋轉，彩色渲染圖可控制旋轉、平移及縮放，可清楚地觀察建立的三維模型； (3) 圖素選取可用多邊形框選，也可取消選擇； (4) 在操作過程中，若有疑問，可隨時用“?或“AltH呼叫HELP，即可顯示當前使用功能的詳細說明。 5) 數據接口 軟件提供多種圖形文件接口，包括DXF、IGES、STL、STA及ASCII等。我國自行開發的較典型的系統有北京航空航天大學的CAXA和廣州紅地技術有限公司開發的金銀花系統。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹752. AutoCAD AutoCAD是Autodesk公司的主導產品。Autodesk公司是世界第四大PC軟件公司。目前在

56、CAD/CAE/CAM工業領域內，該公司是擁有全球用戶量最多的軟件供給商，也是全球規模最大的基于PC平臺的CAD和動畫及可視化軟件企業。Autodesk公司的軟件產品已被廣泛地應用于機械設計、建筑設計、影視制作、視頻游戲開發以及Web網的數據開發等重大領域。AutoCAD是當今最流行的二維繪圖軟件，它在二維繪圖領域擁有廣泛的用戶群。AutoCAD有強大的二維功能，如繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標注以及二次開發等功能，同時有局部三維功能。AutoCAD提供AutoLISP、ADS、ARX作為二次開發的工具。在許多實際應用領域(如機械、建筑、電子)中，一些軟件開發商在AutoCAD的基礎上已開發出許多符合實際應用的軟件。目前，Autodesk公司已經發布AutoCAD2006。5.2 典型CAD/CAM軟件介紹763. MDT MDT是Autodesk公司在PC平臺上開發的三維機械CAD系統。它以三維設計為基礎，集設計、分析、制造以及文檔管理等多種功能為一體，為用戶提供了從設計到制造一體化的解決方案。MDT主要功能特點如下： (1) 基于特征的參數化實體造型，用戶可十分方便地完成復雜三維實體造型，可以對模型進行靈活地編輯和修改。 (2) 基于NURBS的曲面造型，可以構造各種各樣的復雜曲面，以滿足如模具設計等方面對復雜曲面的要求