數(shù)控加工工藝與編程基礎(chǔ)知識(shí)

《數(shù)控加工技術(shù)》課程改革的幾點(diǎn)思考

《數(shù)控加工技術(shù)》是高職高專數(shù)控技術(shù)和其他許多機(jī)電類專業(yè)的一門主干專

業(yè)課，它以培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握數(shù)控設(shè)備基本編程技能和數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用能力為目

標(biāo)。根據(jù)高職高專學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，有必要對(duì)《數(shù)控加工技術(shù)》這門課程進(jìn)行教

學(xué)改革，從教學(xué)內(nèi)容，課程體系，教學(xué)方法與手段和實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行改革，以

提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)掌握數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用型、技能型人才，滿足市場(chǎng)對(duì)該類人才

的需求。

1.教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

根據(jù)高職教育的特點(diǎn)，課程教學(xué)內(nèi)容要圍繞知識(shí)、能力、素質(zhì)這三方面來進(jìn)

行，同時(shí)，必須有基礎(chǔ)性、實(shí)用性、時(shí)效性和新穎性?！稊?shù)控加工技術(shù)》理論教

學(xué)內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床機(jī)械機(jī)構(gòu)、數(shù)控編程等內(nèi)容。由于數(shù)控技

術(shù)發(fā)展很快，因此，《數(shù)控加工技術(shù)》這門課程應(yīng)緊跟數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，將目前

有關(guān)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用方面的新知識(shí)、新技術(shù)及時(shí)傳授給學(xué)生，所以，應(yīng)對(duì)課程內(nèi)容

與教材隨時(shí)進(jìn)行更新和調(diào)整。教材以講明基本概念、基本原理為度，應(yīng)刪去一些

繁鎖的計(jì)算過程和一些過時(shí)的教學(xué)內(nèi)容。例如，由于自動(dòng)編程在數(shù)控編程中已得

到廣泛應(yīng)用，可將教材中一些復(fù)雜曲線的數(shù)學(xué)處理等內(nèi)容進(jìn)行了壓縮；因穿孔紙

帶在企業(yè)中已很少使用，這部分內(nèi)容也可以刪減；由于高職學(xué)生主要是技能的培

養(yǎng)，因此，有必要對(duì)理論性太強(qiáng)、崗位實(shí)用性較低的內(nèi)容進(jìn)行刪減，突出實(shí)踐技

能性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，所以對(duì)數(shù)控加工的原理也可以只進(jìn)行簡單講解，還應(yīng)將教材

中內(nèi)容接近的部分進(jìn)行合并。同時(shí)還應(yīng)根據(jù)不同的專業(yè)對(duì)《數(shù)控加工技術(shù)》課程

教學(xué)內(nèi)容按不同要求進(jìn)行編排。如對(duì)于機(jī)械制造及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)專業(yè)，主要講

授數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)、數(shù)控車床、銃床、加工中心、計(jì)算機(jī)輔助編程。對(duì)于模具

設(shè)計(jì)與制造專業(yè)主要講授數(shù)控車床、銃床、加工中心編程、數(shù)控電火花、線切割

機(jī)床編程。這樣，《數(shù)控加工技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容的安排就體現(xiàn)了系統(tǒng)性、完整

性、科學(xué)性和先進(jìn)性，同時(shí)要注重汲取近期先進(jìn)制造技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的最新研究

成果，注重知識(shí)的前后連貫，注重基礎(chǔ)知識(shí)的完整性。

2.教材的建設(shè)

教材是教學(xué)改革的物化成果。在確定了課程基本內(nèi)容后，教材的編寫就成為

有效提高課程教學(xué)質(zhì)量的重要方式之一。在《數(shù)控加工技術(shù)》課程教材的建設(shè)中，

應(yīng)以課程的基本要求為基礎(chǔ)。以教材設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)分類原則為理論指導(dǎo)，進(jìn)行

高職高?！稊?shù)控加工技術(shù)》教材的編寫。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)分類學(xué)理論，筆者認(rèn)為可

將認(rèn)知領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)分為知識(shí)、理解、應(yīng)用、分析、綜合等5個(gè)類別。知識(shí)級(jí)

涉及的主要是心理過程的記憶。本課程知識(shí)級(jí)主要教學(xué)目標(biāo)是：數(shù)控編程基本概

念的名稱、定義；數(shù)控編程中的基本規(guī)則以及數(shù)控編程中常用代碼的意義、用途。

“理解”是能力發(fā)展的一個(gè)基本層次，是對(duì)知識(shí)材料的轉(zhuǎn)換、解釋、推斷。本課

程理解級(jí)教學(xué)目標(biāo)是理解數(shù)控編程的定義、字與字的功能、程序格式；解釋坐標(biāo)

系規(guī)則、定義，并識(shí)別各典型機(jī)床坐標(biāo)系；理解數(shù)學(xué)處理的基本方法；解釋常用

代碼的定義、使用方法及編寫格式，各代碼間的區(qū)別與聯(lián)系；理解典型數(shù)控機(jī)床

加工程序編制的基礎(chǔ)（機(jī)床主要功能、加工工藝范圍、工藝裝備、編程特點(diǎn)等）。

“應(yīng)用”是將知識(shí)和技能運(yùn)用到實(shí)際中解決新問題。本課程應(yīng)用級(jí)主要教學(xué)目標(biāo):

掌握典型數(shù)控機(jī)床的常規(guī)編程方法；進(jìn)行一般形狀零件加工程序的分析及編制。

“分析”是對(duì)一項(xiàng)信息，找出其構(gòu)成的要素或部分，使得觀念中相關(guān)的層次更為

清楚，并且使得觀念與觀念的關(guān)系更為明白。本課程分析級(jí)主要教學(xué)目標(biāo)：分析

數(shù)控機(jī)床編程中，各項(xiàng)功能的適用場(chǎng)合，并使用其進(jìn)行編程；對(duì)典型數(shù)控機(jī)床的

對(duì)刀調(diào)整、工作臺(tái)調(diào)整、程序調(diào)整等進(jìn)行分析，并確定正確方法。綜合是將多元

素或部分加以組合以形成一個(gè)整體。

本課程中“綜合”級(jí)教學(xué)目標(biāo)主要表現(xiàn)為能對(duì)較復(fù)雜零件進(jìn)行數(shù)控加工程

序的多方案比較，對(duì)較復(fù)雜零件進(jìn)行工藝、程序、加工調(diào)整分析，并確定加工方

案。

教學(xué)目標(biāo)分類理論的基本精神是教學(xué)要循序漸進(jìn)，層層深入，這是教材設(shè)計(jì)

的基本原則，遵循這一原則能有效提高教材的科學(xué)性、適用性和針對(duì)性。高職教

材的編寫必須要遵循這一基本理論，才能形成高職教材的特色。

3.教學(xué)手段的改革

媒體與手段是現(xiàn)代教育技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及,

通訊技術(shù)和傳媒手段迅猛發(fā)展，教學(xué)方法、教學(xué)手段應(yīng)隨著科學(xué)的發(fā)展而改變。

一張嘴、一本書、一塊黑板、一支粉筆的傳統(tǒng)教學(xué)方法已不適合現(xiàn)代學(xué)習(xí)的要求,

取而代之的將是錄音、幻燈、錄像、電視，特別是多媒體電腦，以其豐富的信息

儲(chǔ)備、快速的運(yùn)行速度、強(qiáng)烈的感染力成為教師首選的教學(xué)手段。利用多媒體課

件進(jìn)行《數(shù)控加工技術(shù)》課程的教學(xué)，可以使教學(xué)生動(dòng)、形象，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興

趣。

過去學(xué)生在學(xué)習(xí)《數(shù)控加工技術(shù)》課程時(shí)，普遍感覺這門課枯燥、難學(xué)，但

如果利用電子教案，采用多媒體形式組織教學(xué)，同時(shí)利用數(shù)控加工的仿真軟件，

對(duì)學(xué)生編制出的數(shù)控程序進(jìn)行仿真加工，這樣就會(huì)使教學(xué)直觀、形象，也會(huì)大大

提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們感覺數(shù)控編程不但易懂、易學(xué)，而且實(shí)用，這樣就

會(huì)對(duì)《數(shù)控加工技術(shù)》產(chǎn)生濃厚的興趣，學(xué)好這門課也就不是難事了。利用多媒

體課件進(jìn)行《數(shù)控加工技術(shù)》課程的教學(xué)也可以減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，提高課堂利用率。

傳統(tǒng)的教學(xué)方式i般是老師在上面講，學(xué)生在下面做筆記。有些同學(xué)往往顧了做

筆記就顧上聽課，常常一堂課下來，筆記做了不少，但腦子卻是一片空白。采用

多媒體課件授課，學(xué)生無需做筆記，只須專心聽課，課后將電子教案一COPY就

行了，復(fù)習(xí)時(shí)也非常輕松，而且多媒體課件的信息量也非常豐富，還可以解決課

時(shí)不足的問題。另外，傳統(tǒng)的授課方法，不但板書需要花費(fèi)大量時(shí)間，而且課堂

氣氛比較沉悶，教學(xué)效果也較差。但采用多媒體課件授課，就會(huì)大大節(jié)約課堂的

教學(xué)時(shí)間，提高課堂的利用率

4.考試方法的改革

考試是教師和學(xué)生每學(xué)期都必須經(jīng)歷的事情。學(xué)生可以通過考試，對(duì)學(xué)期所

學(xué)課程進(jìn)行系統(tǒng)的、綜合的復(fù)習(xí)；教師也以通過考試了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，檢查

自己的教學(xué)教學(xué)效果。然而，采用什么樣的考試方法，怎樣考核學(xué)生，是十分重

要的。好的考試方法，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，

改善學(xué)生學(xué)習(xí)的風(fēng)氣，促進(jìn)教學(xué)。為了尋找一種科學(xué)的、合理的、有效的考試方

法，我認(rèn)為有必要對(duì)目前的考試方法進(jìn)行改革?？荚噾?yīng)該采取多種形式進(jìn)行，才

能反映學(xué)生各方面能力水平。考試成績可以由三項(xiàng)內(nèi)容組成：筆試（50%）+操

作考試（30%）+綜合考試（20%）=總成績（100%）。1）筆試：主要考核學(xué)生

對(duì)本課程基本理論知識(shí)的掌握情況（50分）；試卷可以采用從試題庫中隨機(jī)抽取

的辦法，這樣真正做到“教考分離”。2）操作考試：主要考核學(xué)生操作數(shù)控機(jī)床

基本技能（30分）；3）綜合考試：每個(gè)學(xué)生獨(dú)立加工一個(gè)零件，考核學(xué)生綜合

運(yùn)用知識(shí)的能力（20分）。

5.實(shí)踐教學(xué)的改革

高職專業(yè)課程的顯著特點(diǎn)之一就是實(shí)踐性強(qiáng)。為此，必須要重點(diǎn)建設(shè)好與理

論教學(xué)體系互相聯(lián)系、相互融合的實(shí)踐教學(xué)體系，理論教學(xué)體系，必須與實(shí)踐教

學(xué)體系相結(jié)合，才能培養(yǎng)出高素質(zhì)、高技能的應(yīng)用型人才?！稊?shù)控加工技術(shù)》是

一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。為了達(dá)到數(shù)控技術(shù)和其他機(jī)械類專業(yè)對(duì)本課程的要求，

必須建立本課程獨(dú)立的實(shí)踐教學(xué)體系，即數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及編程實(shí)驗(yàn)——數(shù)控機(jī)床

操作實(shí)訓(xùn)——綜合實(shí)踐訓(xùn)練。

1）課程實(shí)驗(yàn)

主要開設(shè)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時(shí)開設(shè)數(shù)

控編程的實(shí)驗(yàn)，包括①手工編程：每個(gè)學(xué)生一臺(tái)模擬編程器，完成數(shù)控車床、銃

床編程訓(xùn)練。②計(jì)算機(jī)輔助編程（自動(dòng)編程）。每個(gè)學(xué)生一臺(tái)計(jì)算機(jī)及配套CAD

/CAM軟件，完成復(fù)雜形狀零件自動(dòng)編程訓(xùn)練，通過編程訓(xùn)練使學(xué)生掌握數(shù)控編

程的方法和技巧。

2）數(shù)控機(jī)床操作實(shí)訓(xùn)

對(duì)學(xué)生進(jìn)行數(shù)控車床、銃床和加工中心實(shí)際操作訓(xùn)練，使學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床、

加工中心的程序輸入、刀具參數(shù)設(shè)置、機(jī)床調(diào)整、機(jī)床維護(hù)知識(shí)，使學(xué)生能夠操

作數(shù)控機(jī)床并加工出合格零件，培養(yǎng)學(xué)生操作機(jī)床的基本技能。

3）綜合實(shí)踐訓(xùn)練

學(xué)生自己選擇中等復(fù)雜程度的零件，分析零件結(jié)構(gòu)、制訂工藝過程、工藝路

線，選擇數(shù)控機(jī)床、刀具、夾具等，編制加工程序，自己動(dòng)手操作加工出零件，

培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

FANUC常用的G代碼和M代碼

G功能字FANUC系統(tǒng)

G00—快速移動(dòng)點(diǎn)定位

G01一直線插補(bǔ)

G02一順時(shí)?針圓弧插補(bǔ)

G03一逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)

G04一暫停

G17—XY平面選擇

G18—ZX平面選擇

G19—YZ平面選擇

G32—螺紋切削-一

G33一恒螺距螺紋切削

G40一刀具補(bǔ)償注銷刀具補(bǔ)償注銷

G41一刀具補(bǔ)償——左刀具補(bǔ)償

G42一刀具補(bǔ)償——右刀具補(bǔ)償

G43一刀具長度補(bǔ)償——正

G44一刀具長度補(bǔ)償——負(fù)

G49一刀具長度補(bǔ)償注銷

G50一主軸最高轉(zhuǎn)速限制

G54-G59加工坐標(biāo)系設(shè)定零點(diǎn)偏置

G65一用戶宏指令

G70一精加工循環(huán)英制

G71一外圓粗切循環(huán)米制

G72一端面粗切循環(huán)

G73一封閉切削循環(huán)

G74—深孔鉆循環(huán)

G75一外徑切槽循環(huán)

G76—復(fù)合螺紋切削循環(huán)

G80一撤銷固定循環(huán)撤銷固定循環(huán)

G81一定點(diǎn)鉆孔循環(huán)固定循環(huán)

G90一絕對(duì)值編程絕對(duì)尺寸

G91—增量值編程增量尺寸

G92—螺紋切削循環(huán)主軸轉(zhuǎn)速極限

G94—每分鐘進(jìn)給量直線進(jìn)給率

G95—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率

G96一恒線速控制恒線速度

G97一恒線速取消注銷

G98一返回起始平面

G99一返回R平面

M功能字含義表

M00—程序停止

M01—計(jì)劃停止

M02一程序停止

M03一主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)

M04—主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)

M05一主軸旋轉(zhuǎn)停止

M06一換刀

M07—2號(hào)冷卻液開

M08—1號(hào)冷卻液開

M09—冷卻液關(guān)

M30一程序停止并返回開始處

M98一調(diào)用子程序

M99一返回子程序

加工中心幾個(gè)常用指令的編程技巧

1、MOO、MOI、M02和M30的區(qū)別與聯(lián)系

學(xué)生在初學(xué)加工中心編程時(shí)，對(duì)以上幾個(gè)M代碼容易混淆，主要原因是學(xué)

生對(duì)加工中心加工缺乏認(rèn)識(shí)，加上個(gè)別教材敘述不詳細(xì)。它們的區(qū)別與聯(lián)系如下:

M00為程序暫停指令。程序執(zhí)行到此進(jìn)給停止，主軸停轉(zhuǎn)。重新按啟動(dòng)按鈕后，

再繼續(xù)執(zhí)行后面的程序段。主要用于編程者想在加工中使機(jī)床暫停（檢驗(yàn)工件、

調(diào)整、排屑等）。

M01為程序選擇性暫停指令。程序執(zhí)行時(shí)控制面板上“選擇停止”鍵處于

“ON”狀態(tài)時(shí)此功能才能有效，否則該指令無效。執(zhí)行后的效果與M00相同，常

用于關(guān)鍵尺寸的檢驗(yàn)或臨時(shí)暫停。

M02為主程序結(jié)束指令。執(zhí)行到此指令，進(jìn)給停止，主軸停止，冷卻液關(guān)

閉。但程序光標(biāo)停在程序末尾。

M30為主程序結(jié)束指令。功能同M02,不同之處是，光標(biāo)返回程序頭位置,

不管M30后是否還有其他程序段。

2、刀具補(bǔ)償參數(shù)地址D、H的應(yīng)用

在部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)（如FAUNC）中，刀具補(bǔ)償參數(shù)D、H具有相同的功能，可

以任意互換，它們都表示數(shù)控系統(tǒng)中補(bǔ)償寄存器的地址名稱，但具體補(bǔ)償值是多

少，關(guān)鍵是由它們后面補(bǔ)償號(hào)地址中的數(shù)值來決定。所以在加工中心中，為了防

止出錯(cuò)，一般人為規(guī)定H為刀具長度補(bǔ)償?shù)刂?，補(bǔ)償號(hào)從1?20號(hào)，D為刀具半

徑補(bǔ)償?shù)刂?，補(bǔ)償號(hào)從21號(hào)開始（20把刀的刀庫）。

例如：G00G43H1Z60.0;

G01G41D21X30.0Y45.0F150;

3、G92與G54-G59的應(yīng)用

G54-G59是調(diào)用加工前設(shè)定好的坐標(biāo)系，而G92是在程序中設(shè)定的坐標(biāo)系,

用了G54?G59就沒有必要再使用G92,否則G54?G59會(huì)被替換，應(yīng)當(dāng)避免。

注意：（1）一旦使用了G92設(shè)定坐標(biāo)系，再使用G54?G59不起任何作用，

除非斷電重新啟動(dòng)系統(tǒng)，或接著用G92設(shè)定所需新的工件坐標(biāo)系。（2）使用G92

的程序結(jié)束后，若機(jī)床沒有回到G92設(shè)定的原點(diǎn)，就再次啟動(dòng)此程序，機(jī)床當(dāng)前

所在位置就成為新的工件坐標(biāo)原點(diǎn)，易發(fā)生事故。所以，一定要慎用。

4、暫停指令

G04X_/P_是指刀具暫停時(shí)間（進(jìn)給停止，主軸不停止），地址P或X后的

數(shù)值是暫停時(shí)間。X后面的數(shù)值要帶小數(shù)點(diǎn)，否則以此數(shù)值的千分之一計(jì)算，以

秒（s）為單位，P后面數(shù)值不能帶小數(shù)點(diǎn)（即整數(shù)表示），以毫秒（ms）為單位。

加工坐標(biāo)系選擇指令G54~G59數(shù)控銃床編程

摘要：加工坐標(biāo)系選擇指令G54飛59femdasho數(shù)控銃床編程書寫格式：G

54G90GOO(G01)X-Y~Z~(F?)。該指令執(zhí)行后，所有坐標(biāo)值指定的坐標(biāo)

尺寸都是選定的工件加工坐標(biāo)系中的位置。1~6號(hào)工件加工坐標(biāo)系是通過CRT/

MDI方式設(shè)置的。

加工坐標(biāo)系選擇指令G54~G59——數(shù)控銃床編程

一、書寫格式：G54G90GOO(G01)X-Y-Z-(F?)；

該指令執(zhí)行后，所有坐標(biāo)值指定的坐標(biāo)尺寸都是選定的工件加工坐標(biāo)系中

的位置。1?6號(hào)工件加工坐標(biāo)系是通過CRT/MDI方式設(shè)置的。

例：在圖中，用CRT/MDI在參數(shù)設(shè)置方式下設(shè)置了兩個(gè)加工坐標(biāo)系：

G54：X-50Y-50Z-10

G55：X-100Y-100Z-20

這時(shí)，建立了原點(diǎn)在0'的G54加工坐標(biāo)系和原點(diǎn)在0"的G55加工坐標(biāo)系。若

執(zhí)行下述程序段：

N10G53G90XOYOZ0

N20G54G90G01X50YOZOF100

N30G55G90G01X100YOZOF100

則刀尖點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中0AB所示。

二、注意事項(xiàng)

(1)G54與G55?G59的區(qū)別

G54-G59設(shè)置加工坐標(biāo)系的方法是一樣的，但在實(shí)際情況下，機(jī)床廠家家為了

用戶的不同需要，在使用中有以下區(qū)別：利用G54設(shè)置機(jī)床原點(diǎn)的情況下，進(jìn)行

回參考點(diǎn)操作時(shí)機(jī)床坐標(biāo)值顯示為G54的設(shè)定值，且符號(hào)均為正；利用G55?G5

9設(shè)置加工坐標(biāo)系的情況下，進(jìn)行回參考點(diǎn)操作時(shí)機(jī)床坐標(biāo)值顯示零值。

(2)G92與G54?G59的區(qū)別

G92指令與G54?G59指令都是用于設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，但在使用中是有區(qū)

別的。G92指令是通過程序來設(shè)定、選用加工坐標(biāo)系的，它所設(shè)定的加工坐標(biāo)系

原點(diǎn)與當(dāng)前刀具所在的位置有關(guān)，這一加工原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置是隨當(dāng)前

刀具位置的不同而改變的。

(3)G54-G59的修改

G54-G59指令是通過MDI在設(shè)置參數(shù)方式下設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，一旦設(shè)定，

加工原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置是不變的，它與刀具的當(dāng)前位置無關(guān)，除非再通

過MDI方式修改。

(4)應(yīng)用范圍

本課程所例加工坐標(biāo)系的設(shè)置方法，僅是FANUC系統(tǒng)中常用的方法之」其余不

一一例舉。其它數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)置方法應(yīng)按隨機(jī)說明書執(zhí)行。

(5)常見錯(cuò)誤

當(dāng)執(zhí)行程序段“G92X10Y10”時(shí)，常會(huì)認(rèn)為是刀具在運(yùn)行程序后到達(dá)X10Y

10點(diǎn)上。其實(shí)，G92指令程序段只是設(shè)定加工坐標(biāo)系，并不產(chǎn)生任何動(dòng)作，

這時(shí)刀具已在加工坐標(biāo)系中的X10Y10點(diǎn)上。

G54?G59指令程序段可以和GOO、GO1指令組合,如G54G90G01X10Y

10時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件在選定的加工坐標(biāo)系中進(jìn)行移動(dòng)。程序段運(yùn)行后，無論刀具當(dāng)

前點(diǎn)在哪里，它都會(huì)移動(dòng)到加工坐標(biāo)系中的X10Y10點(diǎn)上。

CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與產(chǎn)品分析

經(jīng)過四十多年的發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)有了長足的進(jìn)步?，F(xiàn)在CAD/CAM主要運(yùn)

行在工作站或微機(jī)平臺(tái)上。工作站雖然性能優(yōu)越，圖形處理速度快，但價(jià)格卻十

分昂貴，這在一定程度上限制了CAD/CAM技術(shù)的推廣。隨著Pentium芯片和Win

dowsNT操作系統(tǒng)的出現(xiàn)并流行，以前只能運(yùn)行在工作站上的CAD/CAM軟件現(xiàn)在

也可以運(yùn)行在微機(jī)上。由于微機(jī)的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)比工作站低，性能也不比中低檔工作

站遜色多少，并且WindowsNT操作系統(tǒng)的安全性與DOS、Windows3.x>Windows9

5/98等操作系統(tǒng)相比有了很大提高。所以，微機(jī)平臺(tái)為普及CAD應(yīng)用創(chuàng)造了絕

好的條件。在此基礎(chǔ)上，CAD/CAM軟件廠商展開了新一輪的競(jìng)爭。一方面工作站

上著名的CAD/CAM的軟件(如UG、CATIA)全功能地移植到微機(jī)平臺(tái)，使微機(jī)完

全對(duì)等地實(shí)現(xiàn)了工作站環(huán)境的處理能力；另一方面CAD/CAM軟件打破了原有Uni

x環(huán)境的桎梏，在Windows平臺(tái)上全面拓展。Pentium以上處理器和NT環(huán)境已經(jīng)

或者正在成為CAD/CAM軟件運(yùn)行和應(yīng)用的主流平臺(tái)。當(dāng)今CAD/CAM軟件動(dòng)態(tài)如

下：

-、使用微機(jī)作為開發(fā)和應(yīng)用平臺(tái)

微機(jī)平臺(tái)的CAD/CAM軟件的特點(diǎn)是：

1.采用Windows環(huán)境

采用WindowsNT操作系統(tǒng)是新一代推出的微機(jī)CAD/CAM軟件的共同特點(diǎn)?，F(xiàn)

在，個(gè)人計(jì)算機(jī)已經(jīng)具備了與中低檔工作站競(jìng)爭的實(shí)力，再加上其價(jià)格低廉，使

得普及CAD應(yīng)用成為可能。Windows平臺(tái)上的新一代CAD/CAM軟件基本上都采用

典型的Windows界面和操作規(guī)范，同時(shí)由于DDE和OLE技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這些C

AD/CAM軟件可以與Windows平臺(tái)的其他軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，也可以在不退

出CAD/CAM軟件的前提下嵌入(或鏈接)其他應(yīng)用程序的對(duì)象。

2.采用COM技術(shù)

COM(ComponentObjectModel)是國際上為提高軟件穩(wěn)定性和開發(fā)效率而引入

的重要技術(shù)?，F(xiàn)今推出的Windows平臺(tái)的CAD/CAM軟件都或多或少地應(yīng)用了COM

技術(shù)。通過使用現(xiàn)成的組件，軟件開發(fā)商可以避免軟件開發(fā)中許多煩瑣和困難的

基礎(chǔ)部分，從而可以從極高的起點(diǎn)出發(fā)，大大縮短CAD軟件上市周期，這樣容易

取得競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。

同時(shí)，由于采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，使得微機(jī)CAD軟件的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性得

以增強(qiáng)。

3.吸收Unix平臺(tái)軟件的優(yōu)點(diǎn)

新一代微機(jī)平臺(tái)CAD軟件充分吸取Unix工作站軟件的精華。諸如參數(shù)驅(qū)動(dòng)、

特征造型、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航、二維與三維雙向相關(guān)、STEP標(biāo)準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)圖形顯示等這些

比較好的特點(diǎn)已經(jīng)被微機(jī)平臺(tái)軟件全部吸收。

二、PDM技術(shù)的實(shí)施

隨著CAD技術(shù)的推廣，原有的技術(shù)管理系統(tǒng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在采用計(jì)算

機(jī)輔助設(shè)計(jì)以前，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝和經(jīng)營管理過程中涉及到的各類圖紙、技術(shù)

文檔、工藝卡片、生產(chǎn)單、更改單、采購單、成本核算單和材料清單等均由人工

編寫、審批、歸類、分發(fā)和存檔，所有的資料均通過技術(shù)資料室進(jìn)行統(tǒng)一管理。

自從采用計(jì)算機(jī)技術(shù)之后，上述與產(chǎn)品有關(guān)的信息都變成了電子信息。簡單地采

用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬原來人工管理資料的方法往往不能從根本上解決先進(jìn)的設(shè)計(jì)

制造手段與落后的資料管理之間的矛盾。要解決這個(gè)矛盾，必須采用PDM技術(shù)。

PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）是從管理CAD/CAM系統(tǒng)的高度上誕生的先進(jìn)的計(jì)算機(jī)

管理系統(tǒng)軟件。它管理的是產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的全部數(shù)據(jù)。工程技術(shù)人員根據(jù)

市場(chǎng)需求設(shè)計(jì)的產(chǎn)品圖紙和編寫的工藝文檔僅僅是產(chǎn)品數(shù)據(jù)中的一部分。PDM系

統(tǒng)除了要管理上述數(shù)據(jù)外，還要對(duì)相關(guān)的市場(chǎng)需求、分析、設(shè)計(jì)與制造過程中的

全部更改歷程、用戶使用說明及售后服務(wù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一有效的管理。由此可見,

PDM系統(tǒng)管理的產(chǎn)品信息將涉及到企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、經(jīng)營和服務(wù)等

部門。因此，PDM系統(tǒng)的實(shí)施具有涉及面廣、信息工作量大等特點(diǎn)。

實(shí)施PDM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)并行工程，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率，支持全面質(zhì)量管理，

實(shí)現(xiàn)人、過程、技術(shù)三者的平衡。因此它可以為企業(yè)帶來巨大收益。PDM技術(shù)實(shí)

施與CAD/CAM技術(shù)的實(shí)施不一樣，前者調(diào)整的是企業(yè)的管理模式。將原來的人工

管理方式轉(zhuǎn)變?yōu)镻DM的計(jì)算機(jī)管理模式，既要兼顧原有的管理習(xí)慣，又要考慮信

息集成的要求。由于企業(yè)技術(shù)環(huán)境、管理水平、企業(yè)文化等方面的差異，每個(gè)企

業(yè)的PDM實(shí)施過程都不會(huì)相同。只有對(duì)企業(yè)的計(jì)算機(jī)環(huán)境、企業(yè)過程以及PDM

的總體目標(biāo)有了充分的理解后，全面地分析企業(yè)對(duì)PDM產(chǎn)品的詳細(xì)需求，才能選

出最適合本企業(yè)發(fā)展的PDM產(chǎn)品和解決方案。

目前國際主流的PDM產(chǎn)品有UG的IMAN,SDRC的Metaphase等軟件，國內(nèi)P

DM產(chǎn)品有高華PDM,華中PDM等。

三、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（CIMS）的研究及應(yīng)用

1973年美國的瑟夫哈林頓博士在《ComputerlntegratedManufacturing》?

書中首次提出CIM（ComputerlntegratedManufacturing）的概念。它的內(nèi)涵是借

助計(jì)算機(jī)，把企業(yè)中與制造有關(guān)的各種技術(shù)系統(tǒng)地集成起來，進(jìn)而提高企業(yè)適應(yīng)

市場(chǎng)競(jìng)爭的能力。這個(gè)概念強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)方面：（1）企業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)是不可分割

的，需要統(tǒng)一安排組織。（2）產(chǎn)品制造過程實(shí)質(zhì)上是信息采集、傳遞、加工處

理的過程。

CIM是一個(gè)先進(jìn)的思想，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，直到80年代初，

這個(gè)思想才被制造領(lǐng)域重視并采用。近十余年來，在市場(chǎng)競(jìng)爭的激勵(lì)與相關(guān)技術(shù)

進(jìn)步的推動(dòng)下，CIM在實(shí)踐中被不斷充實(shí)、完善與發(fā)展。從這個(gè)概念出發(fā)，經(jīng)歷

了信息集成、過程集成和企業(yè)集成的研究和實(shí)踐，我們提出了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

（ContemporarylntegratedManufacturingSystem,CIMS）的概念。

我國于1986年3月提出863/CIMS主題計(jì)劃，從而開始了對(duì)CIMS的全面研

究和實(shí)施。863/CIMS主題研究和實(shí)施技術(shù)的核心是現(xiàn)代集成制造，其中集成分

為三個(gè)階段：信息集成、過程集成（如并行工程）和企業(yè)集成（如敏捷制造）。

下面我們分別簡要介紹這三種集成。

1.信息集成

在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)信息正確、高速的共享和交換，是改善企業(yè)技術(shù)和管理水平

必須首先解決的問題。

信息集成對(duì)于提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭力是有效的，但是直到現(xiàn)在實(shí)施信息集成

的手段還比較落后。這使得企業(yè)CIMS應(yīng)用工程開發(fā)周期長，質(zhì)量不易得到保證。

所以，信息集成在今后仍然是企業(yè)信息化的主要內(nèi)容，也是實(shí)施諸如并行工程技

術(shù)的基礎(chǔ)。在我國以信息集成為主要內(nèi)容的CIMS應(yīng)用工程，將仍是今后大多數(shù)

企業(yè)信息化過程中必然要經(jīng)歷的。

2.過程集成

傳統(tǒng)串行作業(yè)的設(shè)計(jì)、開發(fā)過程，往往會(huì)造成產(chǎn)品開發(fā)過程中出現(xiàn)反復(fù)，使

產(chǎn)品開發(fā)周期長、成本增加。如果把產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的各個(gè)串行過程盡可能多地轉(zhuǎn)變

為并行工程，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到下面工序中的可制造性、可裝配性，則可以減少反

復(fù)，縮短開發(fā)時(shí)間。并行工程便是基于這一思想的一種先進(jìn)制造模式。

3.企業(yè)集成

為提高自身的市場(chǎng)競(jìng)爭力，企業(yè)必須面對(duì)全球制造的新形勢(shì)，充分利用全球

的制造資源，以便更好、更快、更節(jié)省地響應(yīng)市場(chǎng)，這就是敏捷制造的來源。敏

捷制造的組織形式是企業(yè)之間針對(duì)某一特定產(chǎn)品，建立企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟(即所謂的

虛擬企業(yè))。企業(yè)這種不斷結(jié)盟的能力正是企業(yè)敏捷性的標(biāo)志之一。

四、目前國內(nèi)國外流行的CAD/CAM軟件

CAD/CAM技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，先后走過大型機(jī)、小型機(jī)、工作站、微機(jī)

時(shí)代，每個(gè)時(shí)代都有當(dāng)時(shí)流行的CAD/CAM軟件?，F(xiàn)在，工作站和微機(jī)平臺(tái)CAD/C

AM軟件已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，并且出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀、比較流行的商品化軟件。

下面我們將分別介紹國內(nèi)外?些流行的軟件。

(一)、國外軟件

1.Unigraphics(UG)

UG是UnigraphicsSolutions公司的拳頭產(chǎn)品。該公司首次突破傳統(tǒng)CAD/C

AM模式，為用戶提供一個(gè)全面的產(chǎn)品建模系統(tǒng)。在UG中，優(yōu)越的參數(shù)化和變量

化技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體、線框和表面功能結(jié)合在一起，這一結(jié)合被實(shí)踐證明是強(qiáng)有

力的，并被大多數(shù)CAD/CAM軟件廠商所采用。

UG最早應(yīng)用于美國麥道飛機(jī)公司。它是從二維繪圖、數(shù)控加工編程、曲面

造型等功能發(fā)展起來的軟件。90年代初，美國通用汽車公司選中UG作為全公司

的CAD/CAE/CAM/CIM主導(dǎo)系統(tǒng)，這進(jìn)一步推動(dòng)了UG的發(fā)展。1997年10月Unig

raphicsSolutions公司與Intergraph公司簽約，合并了后者的機(jī)械CAD產(chǎn)品，

將微機(jī)版的SOLIDEDGE軟件統(tǒng)一到Parasolid平臺(tái)上。由此形成了一個(gè)從低端到

高端，兼有Unix工作站版和WindowsNT微機(jī)版的較完善的企業(yè)級(jí)CAD/CAE/CAM/

PDM集成系統(tǒng)。

2.SOLIDEDGE

SOLIDEDGE是真正Windows軟件。它不是將工作站軟件生硬地搬到Windows

平臺(tái)上，而是充分利用Windows基于組件對(duì)象模型(COM)的先進(jìn)技術(shù)重寫代碼。S

0LIDEDGE與MicrosoftOffice兼容，與Windows的OLE技術(shù)兼容，這使得設(shè)計(jì)

師們?cè)谑褂肅AD系統(tǒng)時(shí)，能夠進(jìn)行Windows下字處理、電子報(bào)表、數(shù)據(jù)庫操作等。

SOLIDEDGE具有友好的用戶界面，它采用一-種稱為SmartRibbon的界面技術(shù),

用戶只要按下一個(gè)命令按鈕，既可以在SmartRibbon上看到該命令的具體的內(nèi)容

和詳細(xì)的步驟，同時(shí)在狀態(tài)條上提示用戶下一步該做什么。

SOLIDEDGE是基于參數(shù)和特征實(shí)體造型的新一代機(jī)械設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)，它是為

設(shè)計(jì)人員專門開發(fā)的，易于理解和操作的實(shí)體造型系統(tǒng)。

3.AutoCAD

AutoCAD是Autodesk公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。Autodesk公司是世界第四大PC軟件

公司。目前在CAD/CAE/CAM工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，該公司是擁有全球用戶量最多的軟件供

應(yīng)商，也是全球規(guī)模最大的基于PC平臺(tái)的CAD和動(dòng)畫及可視化軟件企業(yè)。Auto

desk公司的軟件產(chǎn)品已被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、影視制作、視頻

游戲開發(fā)以及Web網(wǎng)的數(shù)據(jù)開發(fā)等重大領(lǐng)域。

AutoCAD是當(dāng)今最流行的二維繪圖軟件，它在二維繪圖領(lǐng)域擁有廣泛的用戶

群。AutoCAD有強(qiáng)大的二維功能，如繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注

以及二次開發(fā)等功能，同時(shí)有部分三維功能。AutoCAD提供AutoLISP、ADS、AR

X作為二次開發(fā)的工具。在許多實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域(如機(jī)械、建筑、電子)中，一些軟

件開發(fā)商在AutoCAD的基礎(chǔ)上已開發(fā)出許多符合實(shí)際應(yīng)用的軟件。目前，Autod

esk公司已經(jīng)發(fā)布AutoCAD2000,它相當(dāng)于AutoCADR15版。

4.MDT

MDT是Autodesk公司在PC平臺(tái)上開發(fā)的三維機(jī)械CAD系統(tǒng)。它以三維設(shè)計(jì)

為基礎(chǔ)，集設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)到制造--體化的解決方案。

MDT主要功能特點(diǎn)如下：

(1)基于特征的參數(shù)化實(shí)體造型。用戶可十分方便地完成復(fù)雜三維實(shí)體造

型，可以對(duì)模型進(jìn)行靈活地編輯和修改。

(2)基于NURBS的曲面造型，可以構(gòu)造各種各樣的復(fù)雜曲面，以滿足如模具

設(shè)計(jì)等方面對(duì)復(fù)雜曲面的要求。

(3)可以比較方便地完成幾百甚至上千個(gè)零件的大型裝配。(4)MDT提供相

關(guān)聯(lián)的繪圖和草圖功能，提供完整的模型和繪圖的雙向聯(lián)結(jié)。

該軟件的推出受到廣大用戶的普遍歡迎。至今為止，全世界累計(jì)銷售已達(dá)7

萬套，國內(nèi)已銷售近千套。由于該軟件與AutoCAD同時(shí)出自Autodesk公司，因

此兩者完全融為一體，用戶可以方便地實(shí)現(xiàn)三維向二維的轉(zhuǎn)換。MDT為AutoCAD

用戶向三維升級(jí)提供了一個(gè)較好的選擇。

5.SolidWorks

SolidWorks是生信國際有限公司推出的基于Windows的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件。生

信公司是一家專業(yè)化的信息高速技術(shù)服務(wù)公司，在信息和技術(shù)方面一直保持與國

際CAD/CAE/CAM/PDM市場(chǎng)同步。該公司提倡的“基于Windows的CAD/CAE/CAM/PD

M桌面集成系統(tǒng)”是以Windows為平臺(tái)，以SolidWorks為核心的各種應(yīng)用的集成,

包括結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、工程數(shù)據(jù)管理和數(shù)控加工等，為中國企業(yè)提供了夢(mèng)寐

以求的解決方案。

SolidWorks是微機(jī)版參數(shù)化特征造型軟件的新秀，該軟件旨在以工作站版

的相應(yīng)軟件價(jià)格的1/4?1/5向廣大機(jī)械設(shè)計(jì)人員提供用戶界面更友好，運(yùn)行環(huán)

境更大眾化的實(shí)體造型實(shí)用功能。

SolidWorks是基于Windows平臺(tái)的全參數(shù)化特征造型軟件，它可以十分方

便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的三維零件實(shí)體造型、復(fù)雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好，用

戶上手快(圖2)。該軟件可以應(yīng)用于以規(guī)則兒何形體為主的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)

準(zhǔn)備工作中，其價(jià)位適中。

6.Cimatron

CimatronCAD/CAM系統(tǒng)是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品,是較

早在微機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)三維CAD/CAM全功能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供了比較靈活的用戶

界面，優(yōu)良的三維造型、工程繪圖，全面的數(shù)控加工，各種通用、專用數(shù)據(jù)接口

以及集成化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。

CimatronCAD/CAM系統(tǒng)自從80年代進(jìn)入市場(chǎng)以來，在國際上的模具制造業(yè)

備受歡迎。近年來，Cimatron公司為了在設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域發(fā)展，著力增加了許多

適合設(shè)計(jì)的功能模塊，每年都有新版本推出，市場(chǎng)銷售份額增長很快。1994年

北京宇航計(jì)算機(jī)軟件有限公司(BACS)開始在國內(nèi)推廣Cimatron軟件，從8版本

起進(jìn)行了漢化，以滿足國內(nèi)企業(yè)不同層次技術(shù)人員應(yīng)用需求。用戶覆蓋機(jī)械、鐵

路、科研、教育等領(lǐng)域，目前已銷售200多套，市場(chǎng)前景看好。

7.Pro/Engineer

Pro/Engineer系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司(ParametricTechnologyCorporati

on,簡稱PTC)的產(chǎn)品。PTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)

的概念改變了機(jī)械CAD/CAE/CAM的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)

械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。利用該概念開發(fā)出來的第三代機(jī)械CAD/CAE/CAM

產(chǎn)品Pro/Engineer軟件能將設(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠

同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即實(shí)現(xiàn)所謂的并行工程。

Pro/Engineer系統(tǒng)主要功能如下：

(1)真正的全相關(guān)性，任何地方的修改都會(huì)自動(dòng)反映到所有相關(guān)地方。

(2)具有真正管理并發(fā)進(jìn)程、實(shí)現(xiàn)并行工程的能力。

(3)具有強(qiáng)大的裝配功能，能夠始終保持設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。

(4)容易使用，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率。

Pro/Engineer系統(tǒng)用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與

習(xí)慣。整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型。Pro/Enginee

r建立在工作站上，系統(tǒng)獨(dú)立于硬件，便于移植。

8.I-DEAS

I-DEAS是美國SDRC公司開發(fā)的CAD/CAM軟件。該公司是國際上著名的機(jī)械

CAD/CAE/CAM公司，在全球范圍享有盛譽(yù)，國外許多著名公司，如波音、索尼、

三星、現(xiàn)代、福特等公司均是SDRC公司的大客戶和合作伙伴。

I-DEASMasterSeries5于今年6月20日在美國首次展示，引起了廣泛的注

意。該件是高度集成化的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)。它幫助工程師以極高的效率，

在單一數(shù)字模型中完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真分析、測(cè)試直至數(shù)控加工的產(chǎn)品研發(fā)全

過程。I-DEAS是全世界制造業(yè)用戶廣泛應(yīng)用的大型CAD/CAE/CAM軟件。

I-DEAS在CAD/CAE一體化技術(shù)方面一直雄居世界榜首，軟件內(nèi)含諸如結(jié)構(gòu)

分析、熱力分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、耐久性分析等真正提高產(chǎn)品性能的高級(jí)分析功能。

SDRC也是全球最大的專業(yè)CAM軟件生產(chǎn)廠商。I-DEASCAMAND是CAM行業(yè)的

頂級(jí)產(chǎn)品。I-DEASCAMAND可以方便地仿真刀具及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，可以從簡單的2

軸、2.5軸加工到以7軸5聯(lián)動(dòng)方式來加工極為復(fù)雜的工件表面，并可以對(duì)數(shù)控

加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制和優(yōu)化。

二、國內(nèi)軟件

1.高華CAD

高華CAD是由北京高華計(jì)算機(jī)有限公司推出的CAD產(chǎn)品。該公司是由清華大

學(xué)和廣東科龍（容聲）集團(tuán)聯(lián)合創(chuàng)建的一個(gè)專門從事CAD/CAM/PDM/MIS集成系統(tǒng)

的研究、開發(fā)、推廣、應(yīng)用、銷售和服務(wù)的專業(yè)化高技術(shù)企業(yè)。公司與國家CAD

支撐軟件工程中心緊密結(jié)合，堅(jiān)持走自主版權(quán)的民族軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展道路，以〃

用戶的需要就是我們的需要〃為承諾，在科研成果商品化方向邁出了可喜的一

步。

高華CAD系列產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)輔助繪圖支撐系統(tǒng)GHDrafting、機(jī)械設(shè)計(jì)及

繪圖系統(tǒng)GHMDS、工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)GHCAPP、三維幾何造型系統(tǒng)GHGEMS、產(chǎn)品數(shù)據(jù)

管理系統(tǒng)GHPDMS及自動(dòng)數(shù)控編程系統(tǒng)GHCAMo其中GHMDS是基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的C

AD/CAE/CAM集成系統(tǒng)，它具有全程導(dǎo)航、圖形繪制、明細(xì)表的處理、全約束參

數(shù)化設(shè)計(jì)、參數(shù)化圖素拼裝、尺寸標(biāo)注、標(biāo)準(zhǔn)件庫、圖像編輯等功能模塊。GHG

EMS5.0曾獲第二屆全國自主版權(quán)CAD支撐軟件評(píng)測(cè)第一名。

2.CAXA電子圖板和CAXA-ME制造工程師

CAXA電子圖板和CAXA-ME制造工程師軟件的開發(fā)與銷售單位是北京北航海

爾軟件有限公司（原北京航空航天大學(xué)華正軟件研究所）。該公司是從事CAD/CAE

/CAM軟件與工程服務(wù)的專業(yè)化公司。

CAXA電子圖板是一套高效、方便、智能化的通用中文設(shè)計(jì)繪圖軟件，可幫

助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行零件圖、裝配圖、工藝圖表、平面包裝的設(shè)計(jì)，適合所有需要二

維繪圖的場(chǎng)合，使設(shè)計(jì)人員可以把精力集中在設(shè)計(jì)構(gòu)思上，徹底甩掉圖板，滿足

現(xiàn)代企業(yè)快速設(shè)計(jì)、繪圖、信息電子化的要求。

CAXA-ME是面向機(jī)械制造業(yè)的自主開發(fā)的、中文界面、三維復(fù)雜形面CAD/C

AM軟件。CAXA制造工程師1.0版于1996年推出，CAXA-ME2.0版于1998年3月

發(fā)布，CAXA-ME2000版業(yè)已發(fā)布。

3.GS-CAD98

GS-CAD98是浙江大天電子信息工程有限公司開發(fā)的基于特征的參數(shù)化造型

系統(tǒng)。該公司是國家科委高技術(shù)研究發(fā)展中心、浙江大學(xué)和中國航天總公司CAD

/CAM中心在杭州聯(lián)合創(chuàng)建的高新技術(shù)研究、開發(fā)和應(yīng)用企業(yè)。大天公司集軟件

開發(fā)、工程應(yīng)用、信息系統(tǒng)集成和計(jì)算機(jī)類產(chǎn)品銷售為一體，是從事CAD/CAPP/

CAM工程數(shù)據(jù)庫和MIS/OA的開發(fā)、應(yīng)用、銷售和服務(wù)的專業(yè)化高技術(shù)公司。

GS-CAD98是一個(gè)具有完全自主版權(quán)、基于微機(jī)、中文Windows95/NT平臺(tái)的

三維CAD系統(tǒng)。該軟件是在國家"七五''重大攻關(guān)及863/CIMS主題目標(biāo)產(chǎn)品開發(fā)

成果的基礎(chǔ)上，參照SolidWorks的用戶界面風(fēng)格及主要功能開發(fā)完成的。它實(shí)

現(xiàn)了三維零件設(shè)計(jì)與裝配設(shè)計(jì)，工程圖生成的全程關(guān)聯(lián)，在任?模塊中所做的變

更，在其他模塊中都能自動(dòng)地做出相應(yīng)變更。

4.金銀花系統(tǒng)

金銀花(Lonicera)系統(tǒng)是由廣州紅地技術(shù)有限公司開發(fā)的基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的

CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國家科委863/CIMS主題在〃九五”期間科技攻關(guān)的最新

研究成果。

該軟件主要應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中，它可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)/制造一體化和

自動(dòng)化。該軟件起點(diǎn)高，以制造業(yè)最高國際標(biāo)準(zhǔn)IS0T0303(STEP)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的

依據(jù)。該軟件采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，使用先進(jìn)的實(shí)體建模、參數(shù)化特征造型、二

維和三維一體化、SDAI標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存取接口的技術(shù);具備機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃

設(shè)計(jì)和數(shù)控加工程序自動(dòng)生成等功能；同時(shí)還具有多種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，如STEP、

DXF等;支持產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)0目前金銀花系統(tǒng)的系列產(chǎn)品包括:機(jī)械設(shè)計(jì)平

臺(tái)MDA、數(shù)控編程系統(tǒng)NCP、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDS、工藝設(shè)計(jì)工具M(jìn)PP。

機(jī)械設(shè)計(jì)平臺(tái)MDA(MechanicalDesignAssistant)是金銀花系列軟件之一，

是二維和三維一體化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。目前，MDA1.7版已投放市場(chǎng)，MDA99版也已發(fā)布。

"金銀花"MDA在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)商品化，并向國外三維CAD軟件發(fā)出了強(qiáng)有力的挑

戰(zhàn)。

5.開目CAD

開目CAD是華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院開發(fā)的具有自主版權(quán)的基于微機(jī)平臺(tái)的C

AD和圖紙管理軟件，它面向工程實(shí)際，模擬人的設(shè)計(jì)繪圖思路，操作簡便，機(jī)

械繪圖效率比AutoCAD高得多。開目CAD支持多種兒何約束種類及多視圖同時(shí)驅(qū)

動(dòng)，具有局部參數(shù)化的功能，能夠處理設(shè)計(jì)中的過約束和欠約束的情況。開目C

AD實(shí)現(xiàn)了CAD、CAPP、CAM的集成，適合我國設(shè)計(jì)人員的習(xí)慣，是全國CAD應(yīng)用

工程主推產(chǎn)品之一。

五、我國CAD/CAM技術(shù)及產(chǎn)品發(fā)展的未來之路

經(jīng)過多年的推廣，CAD技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在機(jī)械、電子、航天、化工、建

筑等行業(yè)。應(yīng)用CAD技術(shù)起到了提高企業(yè)的設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、減輕技術(shù)

人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短設(shè)計(jì)周期、加強(qiáng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化等作用。近年來，我國CAD

技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用取得了長足的發(fā)展，除對(duì)許多國外軟件進(jìn)行了漢化和二次開發(fā)

以外，還誕生了不少具有自主版權(quán)的CAD系統(tǒng)，如高華CAD,開目CAD等，由于

這些軟件價(jià)格便宜，符合本國國情和標(biāo)準(zhǔn)，所以受到了廣泛的歡迎，贏得了越來

越大的市場(chǎng)份額。

但是，我國CAD/CAM軟件不管是從產(chǎn)品開發(fā)水平還是從商品化、市場(chǎng)化程度

都與發(fā)達(dá)國家有不小的差距。由于國外CAD/CAM軟件出現(xiàn)得較早，開發(fā)和應(yīng)用的

時(shí)間也較長，所以它們發(fā)展比較成熟，現(xiàn)在基本上已經(jīng)占領(lǐng)了國際市場(chǎng)。這些國

外軟件公司利用其技術(shù)和資金的優(yōu)勢(shì)，開始大力向我國市場(chǎng)進(jìn)軍，目前，國外…

些優(yōu)秀軟件，如UG、SolidWorks、Pro/Engineer、CATIA等,已經(jīng)占領(lǐng)了一部分

國內(nèi)市場(chǎng)。所以，我國CAD/CAM軟件前景不容樂觀。但是，我們也應(yīng)該看清自己

的優(yōu)勢(shì)，比如了解本國市場(chǎng)，提供技術(shù)支持方便，價(jià)格便宜等。在這些前提下，

我們不僅要緊跟時(shí)代潮流，跟蹤國際最新動(dòng)態(tài)，遵守各種國際規(guī)范，在國際國內(nèi)

形成自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，更要立足國內(nèi)，結(jié)合國情，面向國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，開

發(fā)出有自己特色，符合中國人習(xí)慣的CAD/CAM軟件。

計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異，硬件更新速度很快。在這短短的四十幾年中，計(jì)算機(jī)

分別經(jīng)歷了大型機(jī)、小型機(jī)、工作站、微機(jī)時(shí)代，每個(gè)新時(shí)代都出現(xiàn)了新的流行

的CAD/CAM軟件。在工作站時(shí)代，UG、Pro/Engineer是工作站平臺(tái)三維CAD/CA

M軟件的佼佼者，而在當(dāng)今微機(jī)時(shí)代，SolidWorks在WindowsNT平臺(tái)的三維CAD

/CAM軟件中處于領(lǐng)先地位。由于國外在Unix工作站平臺(tái)上開發(fā)CAD/CAM軟件已

有一定的時(shí)間和投入，我國軟件在這方面比美國等發(fā)達(dá)國家落后許多。但是在微

機(jī)平臺(tái)上開發(fā)CAD/CAM軟件是一個(gè)全新的領(lǐng)域，我國與國外起點(diǎn)差不多，都是使

用VisualC++,OpenGL等工具進(jìn)行軟件開發(fā)，在這基礎(chǔ)上開發(fā)出先進(jìn)的，符合本

國用戶習(xí)慣的CAD/CAM軟件還是有可能的。

CAD/CAM技術(shù)可以應(yīng)用在許多領(lǐng)域，機(jī)械制造是最早也是最廣泛應(yīng)用CAD/C

AM技術(shù)的領(lǐng)域。隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，建筑、電子、化工的領(lǐng)域也開始應(yīng)

用該技術(shù)，在這些新的應(yīng)用領(lǐng)域中，國外軟件的優(yōu)勢(shì)并不明顯。所以，我國CAD

/CAM軟件在這些方面還是可以與發(fā)達(dá)國家競(jìng)爭的，并且隨著CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用

的深入，越來越多的領(lǐng)域?qū)?huì)使用該技術(shù)，所以，如果能夠緊跟時(shí)代潮流，不斷

應(yīng)用于新的領(lǐng)域，那么國產(chǎn)CAD/CAM軟件還是很有前途的。

總之，我們還有很長的路要走，但是要時(shí)刻記住，開發(fā)CAD/CAM軟件的最終

目的是應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，提高企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造水平，所以，CAD/CAM軟件不

僅要水平高，有自己的特色，更要能夠市場(chǎng)化，從市場(chǎng)中收回投入，從而能夠根

據(jù)用戶的需求不斷地更新發(fā)展軟件。

數(shù)控加工技術(shù)》課程介紹

作者：王庭俊

《數(shù)控加工技術(shù)》是數(shù)控技術(shù)專業(yè)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)、機(jī)電一體化

技術(shù)專業(yè)和其它機(jī)械類專業(yè)一門重要的專業(yè)技術(shù)課程，也是數(shù)控專業(yè)學(xué)生工作

后應(yīng)用最多的一門課程，它對(duì)于提高學(xué)生的應(yīng)用技能有重要的作用。本課程主

要設(shè)計(jì)以下內(nèi)容：

數(shù)控加工工藝概述：講述數(shù)控加工工藝過程的概念、主要內(nèi)容及特點(diǎn)，

數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程的關(guān)系，以及與普通機(jī)械加工工藝的區(qū)別；

數(shù)控刀具：數(shù)控刀具的種類及特點(diǎn)，數(shù)控刀具材料，數(shù)控刀具的失效形式

及可*性，數(shù)控刀具的選擇等；

數(shù)控夾具：數(shù)控夾具的種類，定位方法、裝夾方法以及一般設(shè)計(jì)原理；

數(shù)控車削加工工藝及編程：數(shù)控車削加工工件的裝夾、對(duì)刀，工藝過程的

擬定，數(shù)控加工余量、工序尺寸及公差的確定，切削用量的選擇，加工程序編

制；

數(shù)控銃削加工工藝及編程：數(shù)控銃削工藝方案的制定及分析，復(fù)雜曲線曲

面數(shù)控加工的刀具軌跡生成，復(fù)雜表面自動(dòng)編程工藝處理，加工程序編制；

加工中心加工工藝及編程：加工中心加工工件的安裝及對(duì)刀、換刀、工藝

方案的設(shè)計(jì)，及工藝分析，數(shù)控加工余量、工序尺寸及公差的確定，加工程序

編制；

典型零件的數(shù)控加工工藝及編程：典型復(fù)雜零件的工藝綜合分析和程序編

制

在以上課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)中，前三個(gè)單元基本是和普通工藝的銜接，起承上啟

下作用，使學(xué)生由金工實(shí)習(xí)普通工藝部分知識(shí)的學(xué)習(xí)過渡到數(shù)控加工工藝（包

含共性的普通工藝知識(shí)）的學(xué)習(xí)，后三個(gè)單元是對(duì)常用的三種數(shù)控加工工藝進(jìn)

行專項(xiàng)學(xué)習(xí)，打下數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)，最后一章是知識(shí)的綜合，數(shù)控加工只是

整個(gè)零件加工工藝其中的一部分，所以，學(xué)生通過這一章的學(xué)習(xí)，學(xué)生能把前

面專項(xiàng)知識(shí)上升到綜合知識(shí)的高度，做到知識(shí)的融會(huì)貫通，從而提高綜合技能

水平。

項(xiàng)目一數(shù)控加工工藝與編程基礎(chǔ)知識(shí)

任務(wù)一數(shù)控加工工藝編制

劃

教學(xué)課計(jì)2

時(shí)

第1步：零件結(jié)構(gòu)工藝分析、毛坯及加工定位基準(zhǔn)的確定課

題

教學(xué)目通過零件圖引導(dǎo)學(xué)生掌握分析零件圖基本方法，工藝性分析以及基準(zhǔn)

標(biāo)

教學(xué)重掌握零件圖分析方法和步驟

點(diǎn)

教學(xué)難掌握基準(zhǔn)的分析

點(diǎn)

教學(xué)方通過課件多媒體教學(xué)

法

教學(xué)手多媒體課件、計(jì)算機(jī)、宇龍仿真軟件

段

本講主題

根據(jù)零件圖紙?zhí)岢鰡栴}：

一、零件圖分析

1、識(shí)圖的方法與步驟

板

2、零件圖的讀取

書

二、工件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

設(shè)

計(jì)三、確定毛坯

1、鋼的牌號(hào)和分類

2、毛坯的確定方法

四、基準(zhǔn)的定義與選擇

1、基準(zhǔn)的定義

2、工件基準(zhǔn)的分析

所用時(shí)

教學(xué)內(nèi)容

間

根據(jù)零件圖紙?zhí)岢鰡栴}5分鐘

一、零件圖分析

1、識(shí)圖的方法與步驟20分鐘

2、零件圖的讀取15分鐘

教二、工件的結(jié)構(gòu)工藝性分析15分鐘

學(xué)三、確定毛坯

過

1、鋼的牌號(hào)和分類15分鐘

程

2、毛坯的確定方法10分鐘

四、基準(zhǔn)的定義與選擇

10分鐘

1、基準(zhǔn)的定義

10分鐘

2、工件基準(zhǔn)的分析

布

置P1214-14-3《數(shù)控機(jī)床加工工

作藝》

業(yè)

要數(shù)控加工如圖所示的零件，我們需要分析此零件的結(jié)構(gòu)是否適合于數(shù)控

加工；工件需要加工部分有外圓、螺紋和退刀槽，我們需要什么樣的車刀才能加

工出此工件；圖上可知645.5軸段精度要求較高，我們采用什么樣的加工方法、

怎樣的加工順序才能保證此加工精度。

一、零件圖分析

1、識(shí)圖的方法與步驟

讀零件圖是通過對(duì)零件圖進(jìn)行分析和綜合的過程，為了研究零件圖的設(shè)計(jì)合

理性、分析加工工藝性、提高和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量打下基礎(chǔ)。讀圖步驟如下：

（1）概括了解

（2）分析視圖

（3）形體分析

（4）尺寸分析

（5）分析技術(shù)要求

2、零件圖的讀取

（1）概括了解

（2）分析試圖

（3）尺寸分析

（4）直徑為“45.5mm軸段，直徑公差為0.042mm,公差等級(jí)為IT8級(jí)，表

面粗糙度為1.6〃加；螺紋和槽寬軸段總長長度要求34mm,公差為0.3mm,公差

等級(jí)為IT13,原角半徑R2mm,工件沒有形狀公差，沒有相互位置公差要求。

二、工件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

此工件需要切削螺紋，因此必須要增加退刀槽，退刀槽寬度不小于1.2倍螺

距，深度超過絲底尺寸，其作用：1、便于車削螺紋退刀，不傷及工件其他尺寸一；

2、使螺紋上滿扣。此工件槽寬為4mm大于螺紋導(dǎo)程1.2X2mm；退刀槽的深度2mm

大于螺紋牙高；軸的未注圓角R2mm,比較統(tǒng)一，加工過程中可用同一車刀加工

所有圓角，減少了換刀次數(shù)。因此此軸的加工工藝性較好。

三、確定毛坯

1、鋼的牌號(hào)和分類

2、毛坯的確定方法

3、此工件加工數(shù)量較大，各軸段直徑相差不大，力學(xué)性能要求不高，材料

為45鋼，因此毛坯選擇棒料，零件最大直徑為650,尺寸精度較低，零件長度

為59mm，加上夾持部分，毛坯選擇655mm的棒料。

四、基準(zhǔn)的定義與選擇

1、基準(zhǔn)的定義

基準(zhǔn)就是依據(jù)，是用來確定生產(chǎn)對(duì)象上兒何要素間的兒何關(guān)系所依據(jù)的那些

點(diǎn)、線、面。

在設(shè)計(jì)、加工、檢驗(yàn)、裝配機(jī)器零件和部件時(shí)，必須選擇一些點(diǎn)、線、面，

根據(jù)它們來確定其它點(diǎn)、線、面的尺寸和位置，那些作為依據(jù)的點(diǎn)、線、面就叫

做基準(zhǔn)。

基準(zhǔn)根據(jù)起其功用不同，分為兩大類：

（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是在設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)。

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)又可細(xì)分為：尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與位置精度設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

（2）工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)是在工藝過程中所采用的基準(zhǔn)。按其在工藝過程

中用途的不同，工藝基準(zhǔn)又可分為四類：

1）工序基準(zhǔn)

2）定位基準(zhǔn)

3）測(cè)（度）量基準(zhǔn)

4）裝配基準(zhǔn)

2、工件基準(zhǔn)的分析

此工件的徑向尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心線，軸向尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為右端面。采用三

爪自定位卡盤裝夾，定位基面為外圓，可認(rèn)為定位基準(zhǔn)為中心線，滿足基準(zhǔn)重合

原則。

項(xiàng)目一數(shù)控加工工藝與編程基礎(chǔ)知識(shí)

任務(wù)一數(shù)控加工工藝編制

教學(xué)課計(jì)劃

第2步：擬定加工工藝路線、制定工序卡片2

題課時(shí)

教學(xué)目掌握機(jī)加工工藝系統(tǒng)的選擇、切削用量以及工序卡的填寫

標(biāo)

教學(xué)重掌握零件機(jī)加工工藝系統(tǒng)的選擇

點(diǎn)

教學(xué)難掌握零件工序卡的填寫

點(diǎn)

教學(xué)方通過課件多媒體教學(xué)

法

教學(xué)手多媒體課件、計(jì)算機(jī)、宇龍仿真軟件

段

本講主題

、加工方法的選擇

板

--、確定裝夾方案

書

、數(shù)控機(jī)床的選擇

設(shè)

四、刀具的選擇

計(jì)

五、切削用量

六、機(jī)械加工工藝的基本概念

七、填寫工件安裝和原點(diǎn)設(shè)定卡和工序卡

教

所用時(shí)

學(xué)教學(xué)內(nèi)容

間

過

程一■、加工方法的選擇

1、外圓表面加工方法的選擇10分鐘

2、該工件加工方法的確定5分鐘

二、確定裝夾方案

1、夾具的選擇原則15分鐘

2、數(shù)控車床常用夾具5分鐘

3、夾具的選擇5分鐘

三、數(shù)控機(jī)床的選擇

1、數(shù)控機(jī)床的種類10分鐘

2、機(jī)床的選擇10分鐘

四、刀具的選擇10分鐘

五、切削用量10分鐘

六、機(jī)械加工工藝的基本概念

1、機(jī)械加工工藝過程的組成5分鐘

2、工件工藝分析5分鐘

七、填寫工件安裝和原點(diǎn)設(shè)定卡和工序卡10分鐘

布

置P1214-24-54-6《數(shù)控機(jī)床加工工

作藝》

業(yè)

第2步：擬定加工工藝路線、制定工序卡片

一、加工方法的選擇

機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)形狀是多種多樣的，但他們都是由平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱

面或曲面等基本表面所組成。每一種表面都有多種加工方法，具體選擇時(shí)應(yīng)根據(jù);

零件的加工精度、表面粗糙度、材料結(jié)構(gòu)形狀尺寸及生產(chǎn)類型等，選用相應(yīng)的加

工方法和加工方案。

1、外圓表面加工方法的選擇外圓表面加工方法主要是車削和磨削。當(dāng)表面

粗糙度較小時(shí)，還要經(jīng)光整加工。

(1)最終工序?yàn)檐囅鞯募庸し桨?，適用于除淬火鋼以外的各種