數(shù)控加工工藝與編程基礎(chǔ)知識

《數(shù)控加工技術(shù)》課程改革的幾點思考

《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《數(shù)控加工技術(shù)》這門課程進行教

學(xué)改革，從教學(xué)內(nèi)容，課程體系，教學(xué)方法與手段和實踐教學(xué)體系進行改革，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，滿足市場對該類人才

的需求。

1.教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

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

行，同時，必須有基礎(chǔ)性、實用性、時效性和新穎性。《數(shù)控加工技術(shù)》理論教

學(xué)內(nèi)容包括計算機數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機床機械機構(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、新技術(shù)及時傳授給學(xué)生，所以，應(yīng)對課程內(nèi)容

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

繁鎖的計算過程和一些過時的教學(xué)內(nèi)容。例如，由于自動編程在數(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，有必要對理論性太強、崗位實用性較低的內(nèi)容進行刪減，突出實踐技

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

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

教學(xué)內(nèi)容按不同要求進行編排。如對于機械制造及計算機輔助設(shè)計專業(yè)，主要講

授數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)、數(shù)控車床、銃床、加工中心、計算機輔助編程。對于模具

設(shè)計與制造專業(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)性和先進性，同時要注重汲取近期先進制造技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的最新研究

成果，注重知識的前后連貫，注重基礎(chǔ)知識的完整性。

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)計的教學(xué)目標(biāo)分類原則為理論指導(dǎo)，進行

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，筆者認為可

將認知領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)分為知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合等5個類別。知識級

涉及的主要是心理過程的記憶。本課程知識級主要教學(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)展的一個基本層次，是對知識材料的轉(zhuǎn)換、解釋、推斷。本課

程理解級教學(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，并識別各典型機床坐標(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)控機床

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

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

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

“分析”是對一項信息，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。本課程分析級主要教學(xué)目標(biāo)：分析

數(shù)控機床編程中，各項功能的適用場合，并使用其進行編程；對典型數(shù)控機床的

對刀調(diào)整、工作臺調(diào)整、程序調(diào)整等進行分析，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整體。

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

序的多方案比較，對較復(fù)雜零件進行工藝、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，層層深入，這是教材設(shè)計

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)的一個重要組成部分，隨著計算機技術(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

儲備、快速的運行速度、強烈的感染力成為教師首選的教學(xué)手段。利用多媒體課

件進行《數(shù)控加工技術(shù)》課程的教學(xué)，可以使教學(xué)生動、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，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)，同時利用數(shù)控加工的仿真軟件，

對學(xué)生編制出的數(shù)控程序進行仿真加工，這樣就會使教學(xué)直觀、形象，也會大大

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)，而且實用，這樣就

會對《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

體課件進行《數(shù)控加工技術(shù)》課程的教學(xué)也可以減輕學(xué)生負擔(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

時不足的問題。另外，傳統(tǒng)的授課方法，不但板書需要花費大量時間，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，就會大大節(jié)約課堂的

教學(xué)時間，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，對學(xué)期所

學(xué)課程進行系統(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，我認為有必要對目前的考試方法進行改革?？荚噾?yīng)該采取多種形式進行，才

能反映學(xué)生各方面能力水平?？荚嚦煽兛梢杂扇梼?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

對本課程基本理論知識的掌握情況（50分）；試卷可以采用從試題庫中隨機抽取

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)控機床

基本技能（30分）；3）綜合考試：每個學(xué)生獨立加工一個零件，考核學(xué)生綜合

運用知識的能力（20分）。

5.實踐教學(xué)的改革

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

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

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

一門實踐性很強的課程。為了達到數(shù)控技術(shù)和其他機械類專業(yè)對本課程的要求，

必須建立本課程獨立的實踐教學(xué)體系，即數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及編程實驗——數(shù)控機床

操作實訓(xùn)——綜合實踐訓(xùn)練。

1）課程實驗

主要開設(shè)數(shù)控機床結(jié)構(gòu)實驗，使學(xué)生了解數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)，同時開設(shè)數(shù)

控編程的實驗，包括①手工編程：每個學(xué)生一臺模擬編程器，完成數(shù)控車床、銃

床編程訓(xùn)練。②計算機輔助編程（自動編程）。每個學(xué)生一臺計算機及配套CAD

/CAM軟件，完成復(fù)雜形狀零件自動編程訓(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)控機床操作實訓(xùn)

對學(xué)生進行數(shù)控車床、銃床和加工中心實際操作訓(xùn)練，使學(xué)生掌握數(shù)控機床、

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

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

3）綜合實踐訓(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)控機床、刀具、夾具等，編制加工程序，自己動手操作加工出零件，

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

FANUC常用的G代碼和M代碼

G功能字FANUC系統(tǒng)

G00—快速移動點定位

G01一直線插補

G02一順時?針圓弧插補

G03一逆時針圓弧插補

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

G40一刀具補償注銷刀具補償注銷

G41一刀具補償——左刀具補償

G42一刀具補償——右刀具補償

G43一刀具長度補償——正

G44一刀具長度補償——負

G49一刀具長度補償注銷

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)

G81一定點鉆孔循環(huán)固定循環(huán)

G90一絕對值編程絕對尺寸

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—每分鐘進給量直線進給率

G95—每轉(zhuǎn)進給量旋轉(zhuǎn)進給率

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—計劃停止

M02一程序停止

M03一主軸順時針旋轉(zhuǎn)

M04—主軸逆時針旋轉(zhuǎn)

M05一主軸旋轉(zhuǎn)停止

M06一換刀

M07—2號冷卻液開

M08—1號冷卻液開

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，對以上幾個M代碼容易混淆，主要原因是學(xué)

生對加工中心加工缺乏認識，加上個別教材敘述不詳細。它們的區(qū)別與聯(lián)系如下:

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

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床暫停（檢驗工件、

調(diào)整、排屑等）。

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

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

用于關(guān)鍵尺寸的檢驗或臨時暫停。

M02為主程序結(jié)束指令。執(zhí)行到此指令，進給停止，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、刀具補償參數(shù)地址D、H的應(yīng)用

在部分數(shù)控系統(tǒng)（如FAUNC）中，刀具補償參數(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)中補償寄存器的地址名稱，但具體補償值是多

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

止出錯，一般人為規(guī)定H為刀具長度補償?shù)刂?，補償號從1?20號，D為刀具半

徑補償?shù)刂?，補償號從21號開始（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，若機床沒有回到G92設(shè)定的原點，就再次啟動此程序，機床當(dāng)前

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

4、暫停指令

G04X_/P_是指刀具暫停時間（進給停止，主軸不停止），地址P或X后的

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

秒（s）為單位，P后面數(shù)值不能帶小數(shù)點（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)置了兩個加工坐標(biāo)系：

G54：X-50Y-50Z-10

G55：X-100Y-100Z-20

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

執(zhí)行下述程序段：

N10G53G90XOYOZ0

N20G54G90G01X50YOZOF100

N30G55G90G01X100YOZOF100

則刀尖點的運動軌跡如圖中0AB所示。

二、注意事項

(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，但在實際情況下，機床廠家家為了

用戶的不同需要，在使用中有以下區(qū)別：利用G54設(shè)置機床原點的情況下，進行

回參考點操作時機床坐標(biāo)值顯示為G54的設(shè)定值，且符號均為正；利用G55?G5

9設(shè)置加工坐標(biāo)系的情況下，進行回參考點操作時機床坐標(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

原點與當(dāng)前刀具所在的位置有關(guān)，這一加工原點在機床坐標(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，

加工原點在機床坐標(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)按隨機說明書執(zhí)行。

(5)常見錯誤

當(dāng)執(zhí)行程序段“G92X10Y10”時，常會認為是刀具在運行程序后到達X10Y

10點上。其實，G92指令程序段只是設(shè)定加工坐標(biāo)系，并不產(chǎn)生任何動作，

這時刀具已在加工坐標(biāo)系中的X10Y10點上。

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

10時，運動部件在選定的加工坐標(biāo)系中進行移動。程序段運行后，無論刀具當(dāng)

前點在哪里，它都會移動到加工坐標(biāo)系中的X10Y10點上。

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)有了長足的進步?，F(xiàn)在CAD/CAM主要運

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

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，以前只能運行在工作站上的CAD/CAM軟件現(xiàn)在

也可以運行在微機上。由于微機的價格遠遠比工作站低，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，微機平臺為普及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平臺，使微機完

全對等地實現(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軟件運行和應(yīng)用的主流平臺。當(dāng)今CAD/CAM軟件動態(tài)如

下：

-、使用微機作為開發(fā)和應(yīng)用平臺

微機平臺的CAD/CAM軟件的特點是：

1.采用Windows環(huán)境

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

在，個人計算機已經(jīng)具備了與中低檔工作站競爭的實力，再加上其價格低廉，使

得普及CAD應(yīng)用成為可能。Windows平臺上的新一代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平臺的其他軟件進行動態(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出發(fā)，大大縮短CAD軟件上市周期，這樣容易

取得競爭優(yōu)勢。

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

以增強。

3.吸收Unix平臺軟件的優(yōu)點

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

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

比較好的特點已經(jīng)被微機平臺軟件全部吸收。

二、PDM技術(shù)的實施

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)。在采用計算

機輔助設(shè)計以前，產(chǎn)品的設(shè)計、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)資料室進行統(tǒng)一管理。

自從采用計算機技術(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

用計算機技術(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的設(shè)計

制造手段與落后的資料管理之間的矛盾。要解決這個矛盾，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的計算機

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

市場需求設(shè)計的產(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，還要對相關(guān)的市場需求、分析、設(shè)計與制造過程中的

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、工藝、制造、經(jīng)營和服務(wù)等

部門。因此，PDM系統(tǒng)的實施具有涉及面廣、信息工作量大等特點。

實施PDM技術(shù)可以實現(xiàn)并行工程，提高產(chǎn)品設(shè)計效率，支持全面質(zhì)量管理，

實現(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

施與CAD/CAM技術(shù)的實施不一樣，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的計算機管理模式，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，每個企

業(yè)的PDM實施過程都不會相同。只有對企業(yè)的計算機環(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PDM產(chǎn)品的詳細需求，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

助計算機，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，進而提高企業(yè)適應(yīng)

市場競爭的能力。這個概念強調(diào)了兩個方面：（1）企業(yè)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)是不可分割

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

理的過程。

CIM是一個先進的思想，但是由于當(dāng)時技術(shù)水平的限制，直到80年代初，

這個思想才被制造領(lǐng)域重視并采用。近十余年來，在市場競爭的激勵與相關(guān)技術(shù)

進步的推動下，CIM在實踐中被不斷充實、完善與發(fā)展。從這個概念出發(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主題計劃，從而開始了對CIMS的全面研

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

為三個階段：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。

信息集成對于提高企業(yè)的市場競爭力是有效的，但是直到現(xiàn)在實施信息集成

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、開發(fā)過程，往往會造成產(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)計中的各個串行過程盡可能多地轉(zhuǎn)變

為并行工程，在設(shè)計時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)時間。并行工程便是基于這一思想的一種先進制造模式。

3.企業(yè)集成

為提高自身的市場競爭力，企業(yè)必須面對全球制造的新形勢，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，這就是敏捷制造的來源。敏

捷制造的組織形式是企業(yè)之間針對某一特定產(chǎn)品，建立企業(yè)動態(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、小型機、工作站、微機

時代，每個時代都有當(dāng)時流行的CAD/CAM軟件?，F(xiàn)在，工作站和微機平臺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)的實體、線框和表面功能結(jié)合在一起，這一結(jié)合被實踐證明是強有

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)，這進一步推動了UG的發(fā)展。1997年10月Unig

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

將微機版的SOLIDEDGE軟件統(tǒng)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(yè)級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

平臺上，而是充分利用Windows基于組件對象模型(COM)的先進技術(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

師們在使用CAD系統(tǒng)時，能夠進行Windows下字處理、電子報表、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

和詳細的步驟，同時在狀態(tài)條上提示用戶下一步該做什么。

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

設(shè)計人員專門開發(fā)的，易于理解和操作的實體造型系統(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平臺的CAD和動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)用于機械設(shè)計、建筑設(shè)計、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。在許多實際應(yīng)用領(lǐng)域(如機械、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平臺上開發(fā)的三維機械CAD系統(tǒng)。它以三維設(shè)計

為基礎(chǔ)，集設(shè)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(shè)計到制造--體化的解決方案。

MDT主要功能特點如下：

(1)基于特征的參數(shù)化實體造型。用戶可十分方便地完成復(fù)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(gòu)造各種各樣的復(fù)雜曲面，以滿足如模具

設(shè)計等方面對復(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，全世界累計銷售已達7

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

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

用戶向三維升級提供了一個較好的選擇。

5.SolidWorks

SolidWorks是生信國際有限公司推出的基于Windows的機械設(shè)計軟件。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，以SolidWorks為核心的各種應(yīng)用的集成,

包括結(jié)構(gòu)分析、運動分析、工程數(shù)據(jù)管理和數(shù)控加工等，為中國企業(yè)提供了夢寐

以求的解決方案。

SolidWorks是微機版參數(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)軟件價格的1/4?1/5向廣大機械設(shè)計人員提供用戶界面更友好，運行環(huán)

境更大眾化的實體造型實用功能。

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

便地實現(xiàn)復(fù)雜的三維零件實體造型、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械產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)

準(zhǔn)備工作中，其價位適中。

6.Cimatron

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

早在微機平臺上實現(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年代進入市場以來，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)計制造領(lǐng)域發(fā)展，著力增加了許多

適合設(shè)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(nèi)推廣Cimatron軟件，從8版本

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

路、科研、教育等領(lǐng)域，目前已銷售200多套，市場前景看好。

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

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

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

同時進行同一產(chǎn)品的設(shè)計制造工作，即實現(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自動反映到所有相關(guān)地方。

(2)具有真正管理并發(fā)進程、實現(xiàn)并行工程的能力。

(3)具有強大的裝配功能，能夠始終保持設(shè)計者的設(shè)計意圖。

(4)容易使用，可以極大地提高設(shè)計效率。

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

習(xí)慣。整個系統(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(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、仿真分析、測試直至數(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、耐久性分析等真正提高產(chǎn)品性能的高級分析功能。

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

頂級產(chǎn)品。I-DEASCAMAND可以方便地仿真刀具及機床的運動，可以從簡單的2

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

加工過程進行自動控制和優(yōu)化。

二、國內(nèi)軟件

1.高華CAD

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

學(xué)和廣東科龍（容聲）集團聯(lián)合創(chuàng)建的一個專門從事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)品包括計算機輔助繪圖支撐系統(tǒng)GHDrafting、機械設(shè)計及

繪圖系統(tǒng)GHMDS、工藝設(shè)計系統(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及自動數(shù)控編程系統(tǒng)GHCAMo其中GHMDS是基于參數(shù)化設(shè)計的C

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

數(shù)化設(shè)計、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支撐軟件評測第一名。

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)計繪圖軟件，可幫

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

維繪圖的場合，使設(shè)計人員可以把精力集中在設(shè)計構(gòu)思上，徹底甩掉圖板，滿足

現(xiàn)代企業(yè)快速設(shè)計、繪圖、信息電子化的要求。

CAXA-ME是面向機械制造業(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)集成和計算機類產(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是一個具有完全自主版權(quán)、基于微機、中文Windows95/NT平臺的

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

現(xiàn)了三維零件設(shè)計與裝配設(shè)計，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)用于機械產(chǎn)品設(shè)計和制造中，它可以實現(xiàn)設(shè)計/制造一體化和

自動化。該軟件起點高，以制造業(yè)最高國際標(biāo)準(zhǔn)IS0T0303(STEP)為系統(tǒng)設(shè)計的

依據(jù)。該軟件采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，使用先進的實體建模、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);具備機械產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃

設(shè)計和數(shù)控加工程序自動生成等功能；同時還具有多種標(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:機械設(shè)計平

臺MDA、數(shù)控編程系統(tǒng)NCP、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDS、工藝設(shè)計工具MPP。

機械設(shè)計平臺MDA(MechanicalDesignAssistant)是金銀花系列軟件之一，

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

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

戰(zhàn)。

5.開目CAD

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

AD和圖紙管理軟件，它面向工程實際，模擬人的設(shè)計繪圖思路，操作簡便，機

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驅(qū)

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

AD實現(xiàn)了CAD、CAPP、CAM的集成，適合我國設(shè)計人員的習(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)計效率、優(yōu)化設(shè)計方案、減輕技術(shù)

人員的勞動強度、縮短設(shè)計周期、加強設(shè)計的標(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，除對許多國外軟件進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、市場化程度

都與發(fā)達國家有不小的差距。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。這些國

外軟件公司利用其技術(shù)和資金的優(yōu)勢，開始大力向我國市場進軍，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。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，比如了解本國市場，提供技術(shù)支持方便，價格便宜等。在這些前提下，

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

形成自己獨特的優(yōu)勢，更要立足國內(nèi)，結(jié)合國情，面向國內(nèi)經(jīng)濟建設(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。

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

分別經(jīng)歷了大型機、小型機、工作站、微機時代，每個新時代都出現(xiàn)了新的流行

的CAD/CAM軟件。在工作站時代，UG、Pro/Engineer是工作站平臺三維CAD/CA

M軟件的佼佼者，而在當(dāng)今微機時代，SolidWorks在WindowsNT平臺的三維CAD

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

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

機平臺上開發(fā)CAD/CAM軟件是一個全新的領(lǐng)域，我國與國外起點差不多，都是使

用VisualC++,OpenGL等工具進行軟件開發(fā)，在這基礎(chǔ)上開發(fā)出先進的，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)達國家競爭的，并且隨著CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用

的深入，越來越多的領(lǐng)域?qū)褂迷摷夹g(shù)，所以，如果能夠緊跟時代潮流，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，更要能夠市場化，從市場中收回投入，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)、機械設(shè)計與制造專業(yè)、機電一體化

技術(shù)專業(yè)和其它機械類專業(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，

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

數(shù)控刀具：數(shù)控刀具的種類及特點，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刀、換刀、工藝

方案的設(shè)計，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)生由金工實習(xí)普通工藝部分知識的學(xué)習(xí)過渡到數(shù)控加工工藝（包

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

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

整個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

面專項知識上升到綜合知識的高度，做到知識的融會貫通，從而提高綜合技能

水平。

項目一數(shù)控加工工藝與編程基礎(chǔ)知識

任務(wù)一數(shù)控加工工藝編制

劃

教學(xué)課計2

時

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

教學(xué)難掌握基準(zhǔn)的分析

點

教學(xué)方通過課件多媒體教學(xué)

法

教學(xué)手多媒體課件、計算機、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)

計三、確定毛坯

1、鋼的牌號和分類

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

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、識圖的方法與步驟

讀零件圖是通過對零件圖進行分析和綜合的過程，為了研究零件圖的設(shè)計合

理性、分析加工工藝性、提高和改進產(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,公差等級為IT8級，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)對象上兒何要素間的兒何關(guān)系所依據(jù)的那些

點、線、面。

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

根據(jù)它們來確定其它點、線、面的尺寸和位置，那些作為依據(jù)的點、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)計基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)是在設(shè)計圖樣上所采用的基準(zhǔn)。

設(shè)計基準(zhǔn)又可細分為：尺寸設(shè)計基準(zhǔn)與位置精度設(shè)計基準(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（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)計基準(zhǔn)為中心線，軸向尺寸設(shè)計基準(zhǔn)為右端面。采用三

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

原則。

項目一數(shù)控加工工藝與編程基礎(chǔ)知識

任務(wù)一數(shù)控加工工藝編制

教學(xué)課計劃

第2步：擬定加工工藝路線、制定工序卡片2

題課時

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

標(biāo)

教學(xué)重掌握零件機加工工藝系統(tǒng)的選擇

點

教學(xué)難掌握零件工序卡的填寫

點

教學(xué)方通過課件多媒體教學(xué)

法

教學(xué)手多媒體課件、計算機、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)控機床的選擇

設(shè)

四、刀具的選擇

計

五、切削用量

六、機械加工工藝的基本概念

七、填寫工件安裝和原點設(shè)定卡和工序卡

教

所用時

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)控機床的選擇

1、數(shù)控機床的種類10分鐘

2、機床的選擇10分鐘

四、刀具的選擇10分鐘

五、切削用量10分鐘

六、機械加工工藝的基本概念

1、機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設(shè)定卡和工序卡10分鐘

布

置P1214-24-54-6《數(shù)控機床加工工

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，還要經(jīng)光整加工。

(1)最終工序為車削的加工方案，適用于除淬火鋼以外的各種