CAM软件.docx

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CAM软件

CAM软件

CAM（ComputerAidedManufacturing，计算机辅助制造）的核心是计算机数值控制（简称数控编程），是通过计算机编程生成机床设备能够读取的NC代码，从而使机床设备运行，更加精确，更加高效，为企业节约大量的成本。

CAM软件是具有CAM功能的软件的统称，常见的有CAXA，UG，Hypermill等

目录

CAM概述

数控编程原理

数控编程的方式

CAM软件简介

CAM软件分类及功能概述

国产CAM软件

国外CAM软件

新一代CAM的基本结构与主要特征预测

CAM的软硬件平台

CAM系统的界面形式

基本特点

CAM技术对生产与管理方式产生积极的影响

CAM的创新方向

CAM的应用现状及与实际需求间的差距

当今CAM应用在生产组织与管理上的问题

制造业新技术对CAM的特殊要求

展开

CAM概述

数控编程原理

数控编程的方式

CAM软件简介

CAM软件分类及功能概述

国产CAM软件

国外CAM软件

新一代CAM的基本结构与主要特征预测

CAM的软硬件平台

CAM系统的界面形式

基本特点

CAM技术对生产与管理方式产生积极的影响

CAM的创新方向

CAM的应用现状及与实际需求间的差距

当今CAM应用在生产组织与管理上的问题

制造业新技术对CAM的特殊要求

展开

编辑本段CAM概述

CAM（computerAidedManufacturing，计算机辅助制造）的核心是计算机数值控制（简称数控），是将

CAM

计算机应用于制造生产过程的过程或系统。

1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。

数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。

此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、铰、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。

CAM（computerAidedManufacturing，计算机辅助制造）：

利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。

它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹（刀位文件）和数控程序。

加工程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的CAM便是计算机辅助加工零件编程工作。

麻省理工学院于1950年研究开发数控机床的加工零件编程语言APT，它是类似FORTRAN的高级语言。

增强了几何定义、刀具运动等语句，应用APT使编写程序变得简单。

这种计算机辅助编程是批处理的。

CAM系统一般具有数据转换和过程自动化两方面的功能。

CAM所涉及的范围，包括计算机数控，计算机辅助过程设计。

市面上的CAM软件有：

UGNX、Pro/NC、CATIA、CAD/CAM一体化的中望3D、cimatron、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、GibbsCAM、FEATURECAM、topsolid、solidcam、cimtron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam、Artcam......等等

数控除了在机床应用以外，还广泛地用于其它各种设备的控制，如冲压机、火焰或等离子弧切割、激光束加工、自动绘图仪、焊接机、装配机、检查机、自动编织机、电脑绣花和服装裁剪等，成为各个相应行业CAM的基础。

计算机辅助制造系统是通过计算机分级结构控制和管理制造过程的多方面工作，它的目标是开发一个集成的信息网络来监测一个广阔的相互关联的制造作业范围，并根据一个总体的管理策略控制每项作业。

从自动化的角度看，数控机床加工是一个工序自动化的加工过程，加工中心是实现零件部分或全部机械加工过程自动化，计算机直接控制和柔性制造系统是完成一族零件或不同族零件的自动化加工过程，而计算机辅助制造是计算机进入制造过程这样一个总的概念。

一个大规模的计算机辅助制造系统是一个计算机分级结构的网络，它由两级或三级计算机组成，中央计算机控制全局，提供经过处理的信息，主计算机管理某一方面的工作，并对下属的计算机工作站或微型计算机发布指令和进行监控，计算机工作站或微型计算机承担单一的工艺控制过程或管理工作。

计算机辅助制造系统的组成可以分为硬件和软件两方面：

硬件方面有数控机床、加工中心、输送装置、装卸装置、存储装置、检测装置、计算机等，软件方面有数据库、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅助作业计划编制与调度、计算机辅助质量控制等。

目前为止，计算机辅助制造（CAM，ComputerAidedManufacturing）有狭义和广义的两个概念。

CAM的狭义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，它包括CAPP、NC编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。

这是最初CAM系统的狭义概念。

到今天，CAM的狭义概念甚至更进一步缩小为NC编程的同义词。

CAPP已被作为一个专门的子系统，而工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订则划分给MRPⅡ/ERP系统来完成。

CAM的广义概念包括的内容则多得多，除了上述CAM狭义定义所包含的所有内容外，它还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。

数控系统

数控系统是机床的控制部分，它根据输入的零件图纸信息、工艺过程和工艺参数，按照人机交互的方式生成数控加工程序，然后通过电脉冲数，再经伺服驱动系统带动机床部件作相应的运动。

图3-4-2为数控系统的功能示意图。

加工中心现场

传统的数控机床（NC）上，零件的加工信息是存储在数控纸带上的，通过光电阅读机读取数控纸带上的信息，实现机床的加工控制。

后来发展到计算机数控（CNC），功能得到很大的提高，可以将一次加工的所有信息一次性读入计算机内存，从而避免了频繁的启动阅读机。

更先进的CNC机床甚至可以去掉光电阅读机，直接在计算机上编程，或者直接接收来自CAPP的信息，实现自动编程。

后一种CNC机床是计算机集成制造系统的基础设备。

现代CNC系统常具有以下功能：

（1）多坐标轴联动控制;

（2）刀具位置补偿;

（3）系统故障诊断;

（4）在线编程;

（5）加工、编程并行作业;

（6）加工仿真;

（7）刀具管理和监控;

（8）在线检测。

数控编程原理

所谓数控编程是根据来自CAD的零件几何信息和来自CAPP的零件工艺信息自动或在人工干预下生成数控代码的过程。

常用的数控代码有ISO（国际标准化组织）和EIA（美国电子工业协会）两种系统。

其中ISO代码是七位补偶代码，即第8位为补偶位；而EIA代码是六位补奇码，即第5列为补奇位。

补偶和补奇的目的是为了便于检验纸带阅读机的读错信息。

一般的数控程序是由程序字组成，而程序字则是由用英文字母代表的地址码和地址码后的数字和符号组成。

每个程序都代表着一个特殊功能，如G00表示点位控制，G33表示等螺距螺纹切削，M05表示主轴停转等。

一般情况下，一条数控加工指令是若干个程序字组成的，

如:

N012G00G49X070Y055T21中的N012表示第12条指令，G00表示点位控制，G49表示刀补准备功能，X070和Y055表示X和Y的坐标值，T21表示刀具编号指令。

整个指令的意义是：

快速运动到点（70，55），一号刀取2号拨盘上刀补值。

数控编程的方式

一般有四种：

1）手工编程；2）数控语言编程；3）CAD/CAM系统编程；4）自动编程。

编辑本段CAM软件简介

1、CAD/CAM一体化软件

CAD/CAM一体化软件有UG、Pro/E、CATIA等。

这类软件的特点是优越的参数化设计、变量化设计及特征造型技术与传统的实体和曲面造型功能结合在一起，加工方式完备，计算准确，实用性强，可以从简单的2轴加工到以5轴联动方式来加工极为复杂的工件表面，并可以对数控加工过程进行自动控制和优化，同时提供了二次开发工具允许用户扩展。

2、相对独立的CAM软件

相对独立的CAM系统有Edgecam、Mastercam等。

这类软件主要通过中性文件从其它CAD系统获取产品几何模型。

系统主要有交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。

3、国内CAM软件

国内CAM软件的代表有CAXA制造工程师，中望收购的VX。

这些软件价格便宜，主要面向中小企业，符合我国国情和标准，所以受到了广泛的欢迎，赢得了越来越大的市场份额。

编辑本段CAM软件分类及功能概述

国产CAM软件

中望3D：

CAD/CAM一体化

国产中望于2010年11月宣布正式收购美国软件VX，推出完全自主知识产权的中望3DCAD/CAM软件。

通过本次收购，成功拥有VX的全部核心技术以及全球范围内的完整知识产权，并且成为全球范围内少数几家能为用户提供CAD/CAM一体化解决方案的厂商之一。

目前最新的中望3D2012拥有从车削到2-5轴的CNC加工功能，为客户提供完整高效的解决方案，并且可以让客户根据自身需求灵活选择所需的功能模块。

车削

提供了高效的车削功能，界面简洁方便，功能强大，能够处理线框以及实体特征。

默认参数自动优化，并自动选择到合适类型的刀具。

能够使用点定义待加工的特征，并具备过切检查功能。

2-3轴加工

中望3D具备强大的CAM功能：

自动钻孔与2、3轴加工策略，自动识别零件中的孔，曲面等特征，并自动选择合适的刀具和加工工序完成整个部件所有加工。

生成的刀路安全性更高，能够极大的提高公司的加工效率。

2、3轴里面的高速铣加工方式，能够加工任何曲面和实体模型，并且提供适合高速加工机床的流线加工路线。

可以保证整个加工的平稳性，并提高零件表面的加工质量。

5轴加工

中望3D提供4，5轴联动的加工工序，支持点、线、面、体等各种刀轴控制方式，自动修正加工区域的最佳偏摆角度，并自动连接刀具路径，可以模拟仿真加工效果，保证整个加工安全和高效。

CAXA制造工程师

CAXA,是北京数码大方科技有限公司（CAXA），北航海尔自主研发的CAD/CAM软件，主要以教育行业为主，并且是数控大赛指定参赛软件。

ComputerAidedXAlliance-AlwaysastepAhead”“X：

technology，product，solutionandservice…”联盟合作的领先一步的计算机辅助技术与服务。

拥有完全自主知识产权的系列化,CAD、CAPP、CAM、DNC、EDM、PDM、MES、MPM等PLM软件产品和解决方案。

覆盖了制造业信息化设计、工艺、制造和管理四大领域。

产品广泛应用于装备制造、电子电器、汽车、国防军工、航空航天、工程建设、教育等各个行业。

国外CAM软件

Ugnx（UG）；Edgecam；Mastercam；Solidcam；Topsolid；Cimatron；Procam（ptc）；Powermill（Delcam）；Hypermill（openmind）；Worknc；Esprit；Gibbscam；surfcam等

1，西门子UGS：

UGNX

最新版本：

NX8.0。

强大的造型能力和数控编程能力，UG在国内推广比较好，所以应用很广泛。

军工领域等高端工程领域运用广泛，高端领域与catia并驾齐驱；

2，英国Planit：

Edgecam（金属加工），Radan（钣金），alphacam（木加工），jobshop（橱柜）

第一款基于实体的加工软件，CAD数据无缝集成，适用于任何机床的后置处理，多种加工方法，车铣复合是强项。

目前最新版本是2011R2中文，每年推出两个中文版。

适用加工范围：

铣切、车削、线切割。

功能介绍：

产品加工、模具制造、车削加工、复合加工、车铣复合、多轴加工、高速加工、实体加工、EdgecamPartModeler三维实体造型工具。

3，Procam

多轴车削，冲加工，等离子/激光切割，及电火花加工等。

4，英国达尔康Delcam：

Powermill，Featurecam，Partmaker，Artcam

Powermill2-5轴（最新版本10版本）；FeatureCAM-产品加工、车铣复合、线切割；PartMaker-瑞士型纵切机床、车削中心编程；ArtCAM-立体艺术浮雕CAD/CAM系统；DentMILL-牙科专业CAM加工系统。

5，德国Openmind：

Hypermill

致力于叶轮叶片的加工模块

6，美国CNC：

Mastercam

实现功能：

铣切，线切割，车削，实体，浮雕，木雕

Mastercam模块：

design设计，lathe车，mill铣，wire线切割：

模块构成：

Mastercam铣削；Mastercam线切割；Mastercam车削；Mastercam木工铣削；MastercaminSolidworks；Mastercam三维雕刻；Mastercam实体设计；

最新版本：

mastercamX4MU1（X就是10的意思）

7，以色列：

Cimtron，GibbsCAM

Cimatron模具用户运用广泛。

2008年1月并购Gibbscam（原是美国的一家公司）

Cimatron公司是为工模具制造商和零部件制造商提供CAD/CAM集成方案的领导者。

目前产品线包括CimatronE和GibbsCAM。

为型腔模设计、冲压模设计、电极设计、2.5轴到5轴加工、线切割、车、铣、车铣复合、旋转铣削、多任务车铣复合加工、塔式加工系统等提供解决方案。

Cimatron集团的子公司和代理商遍及全球40多个国家和地区，在全球范围内为汽车、航天、医药、塑料模、电子及其它行业的客户提供服务和支持。

8，Solidcam

SolidCAM被鉴定为SolidWorks的黄金合作伙伴，它为SolidWorks的一些设计模型提供着完整性、单窗口集成性和协调性的服务，这些模型包括零件、装配还有配置。

Solidcam模块：

2.5D铣削，3D铣削，3+2轴多面体加工，5轴联动加工，高速加工HSM，-HSM粗加工，-HSM精加工，车削和车铣复合，线切割

最新版本：

Solidcam2009中文

9，美国加州的Surfware公司：

surfcam

与solidworks有合作协议，部分设计为surfcam的设计前端，surfcam直接挂在solidworks菜单下

10，法国MisslerSoftware：

Topsolid

很少听到了

11，法国西思科尔Sescoi公司：

Worknc

面向模具，WorkNC是Sescoi公司研制开发的面向模具等加工行业的CAM软件系统。

目前，WorkNC被全球80%以上的汽车制造厂商及其供应商认可和采用，同时在航空航天、电子电器、医疗器件等加工行业得到了广泛的应用。

在中国，我们拥有上海通用、上海小糸、上海夏普等知名厂商用户，并且得到越来越多客户的认可和青睐。

12，Esprit

很少听说的软件

编辑本段新一代CAM的基本结构与主要特征预测

CAM的软硬件平台

WinTel结构体系因优异的价格性能比、方便的维护、优异的表现、平实的外围软件支持，已经取代UNIX操作系统成为CAD/CAM集成系统的支持平台。

OLE技术及D&M技术的应用将会使系统集成更方便。

今后CAM的软件平台无疑将是WindowsNT或Windows2000，硬件平台将是高档PC或NT工作站系列。

随着高档NC控制系统的PC化、网络化及CAM的专业化与智能化的发展，甚至机上编程也可能会有较大的发展。

CAM系统的界面形式

今后将摈弃多层菜单式的界面形式，取而代之的是Windows界面，操作简便，并附有项目管理、工艺管理树结构，为PDM的集成打下基础。

基本特点

（1）面向对象、面向工艺特征的CAM系统?

传统CAM局布曲面为目标的体系结构将被改变面向整体模型（实体）、面向工艺特征的结构体系。

系统将能够按照工艺要求（CAPP要求）自动识别并提取所有的工艺特征及具有特定工艺特征的区域，使CAD/CAPP/CAM的集成化、一体化、自动化、智能化成为可能。

（2）基于知识的智能化的CAM系统

新一代的CAM系统不仅可继承并智能化判断工艺特征，而且具有模型对比、残余模型分析与判断功能，使刀具路径更优化，效率更高。

同时面向整体模型的形式也具有对工件包括夹具的防过切、防碰撞修理功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的工艺要求，并开放工艺相关联的工艺库、知识库、材料库和刀具库，使工艺知识积累、学习、运用成为可能。

（3）能够独立运行的CAM系统

实现与CAD系统在功能上分离，在网络环境下集成。

这需要CAM系统必须具备相当的智能化水平。

CAM系统不需要借助CAD功能，根据工艺规程文件自动进行编程，大大降低了对操作人员的要求，也使编程过程更符合数控加工的工程化要求。

（4）使相关性编程成为可能

尺寸相关、参数式设计、修改的灵活性等CAD领域的特征，自然希望被引伸到CAM系统之中。

据笔者观察，在该方向的研究有两条不同的思路，以Delcam公司的PowerMILL及WorkNC为代表，采用面向工艺特征的处理方式，系统以工艺特征提取的自动化来实现CAM编程的自动化。

当模型发生变化后，只要按原来的工艺路线重新计算，即实现CAM的自动修改。

由计算机自动进行工艺特征与工艺区域的重新判断并全自动处理，使相关性编程成为可能。

目前已有成熟的产品上市，并为北美、欧洲等发达国家的工模具界所接受。

另据报导，已有公司试图直接将参数化的概念引入CAM中，据称是同一数据库的方式来解决参数化编程问题。

据笔者了解，至今未见成功的应用实例及相关报道。

从技术角度上，笔者认为，实体的参数化设计是在有限参数下的特殊概念，CAM是按照工艺要求对模型进行的离散化处理，具有无限化（或不确定）参数的特性。

因而与参数化CAD有着完全不同的特点。

就象参数化的概念一直无法成功地引申到曲面CAD中一样，CAM的参数化也将面临着巨大的困难。

按加工的工程化概念，CAM不是以几何特征，而应是以工艺特征为目标进行处理。

几何特征与工艺特征之间没有必然的、唯一的相关关系，而当几何参数发生变化时，工艺特征的变化没有相关性，存在着某些工艺特征消失或新的工艺特征产生的可能性。

所以真正要实现参数式CAM，需要对几何参数与工艺特征间的相关性进入深入研究，并得出确切的，而且是唯一的相关关系之后，才能真正实现。

所以就系统的实用性、成功的可能性而言，笔者在技术上更倾向于前者。

或许两者会殊途同归。

我们将时刻关注并热切希望后者能在技术上有所突破，使CAM技术在参数化道路上实现质的飞跃。

（5）提供更方便的工艺管理手段

CAM的工艺管理是数控生产中至关重要的一环，也是PDM的重要组成部分。

新一代CAM系统的工艺管理树结构，为工艺管理及实时修改提供了条件。

较领先的CAM系统已经具有CAPP开发环境或可编辑式工艺模板，可由有经验的工艺人员或产品进行工艺设计，CAM系统可按工艺规程全自动批处理。

另外，新一代的CAM系统应能自动生成图文并茂的工艺指导文件，并可以以超文本格式进行网络浏览。

CAM技术对生产与管理方式产生积极的影响

新一代的CAM系统将CAM的智能化、自动化、专业化推到一个新的高度，更快地满足现有生产与管理的特定要求，同时新手段的引入也会使管理方式发生相应的变化，使生产过程更规范、更合理。

新一代的CAM系统在网络下与CAD系统集成，充分利用了CAD几何信息，又能按专业化分工，合理地安排系统在空间的分布。

降低人员的综合性要求，提高了专业化要求，会使操作人员的构成发生相应的变化；同时，由于CAM系统专业化、智能化、自动化水平的提高，将导致机侧编程（ShopProgramming）方式的兴起，改变CAM编程与加工人员及现场分离的现象。

经过多年的技术积累，CAM在市场需求、理论基础及外围技术等方面的准备已经成熟，我们有理由相信今后的几年将是CAM技术创新的火热年代。

作为应用性终端技术，CAM市场将是群雄并起，多种系统并存的局面，CAM市场永远不会有霸主。

今后CAM的发展与走势，只能是由市场需求决定。

可以肯定的是，CAM的发展一定是朝着网络化、专业集成化的方向发展，一定是朝着方便、快捷、智能、自动化的方向发展。

编辑本段CAM的创新方向

CAM作为应用性、实践性极强的专业技术，直接面向数控生产实际。

生产实际的需求是所有技术发展与创新的原动力。

分析总结当今CAM的应用现状、与生产实际要求间的差距及其原因、新工艺、新技术对CAM的特殊需要以及相关外围技术发展与要求等，有助于更好地了解今后CAM的发展趋势。

手机系统以后也会带有CAM功能

CAM的应用现状及与实际需求间的差距

因为应用的实践性更强，专业化分工更明确，就总体而言，CAM的专业化水平高于CAD的发展。

纵观当今占主导地位的CAM系统，无论其界面好坏、功能强弱，都存在着共同的缺陷。

（1）CAD/CAM混合化的系统结构体系

CAD功能与CAM功能交叉使用，不是面向整体模型的编程形式，工艺特征需由人工提取，或需进一步CAD处理产生。

该结构体系的形成是历史的产物。

多年前，集成系统特别是网络化集成的观念还没有成为系统开发的主体思想，模型的建立与编程在同一地点由同一个操作者完成。

由此会造成如下的问题

1）不适应当今集成化的要求系统的模块分布、功能侧重必须与企业的组织形式、生产布局相匹配。

系统混合化不等于集成化，更不利于网络集成化的实现。

2）不适合现代企业专业化分工的要求

混合化系统，无法实现设计与加工在管理上的分工，增加了生产管理与分工的难度，也极大地阻碍了智能化、自动化水平的提高。

另外，混合化系统要求操作者在CAD与CAM两个方面都要有深厚的背景与经验才能很好地完成工作，增加了学习掌握与使用系统的难度。

一般需1～3年的实践才能成为称职的CAM操作人员，对企业人才的管理造成了极大的负面影响。

3）没有给CAPP的发展留下空间与可能

众所周知，CAPP是CAD/CAM一体化集成的桥梁，CAD/CAPP/CAM混合化体系决定了永远不可能实现CAM的智能与自动化。

因为生产工艺的标准化程度低，受到生产设备、刀具、管理等因素的影响，至今没有一个成熟的，以创成法或派生法为推理机制的商品化的CAPP系统。

CAPP转向了类似于开发环境类软件系统的开发与研究。

但随着企业CAD、CAM等技术的成功应用，工艺库、知识库的完善，将来CAPP也会有相应的发展。

逐步以实现CAD/CAPP/CAM按科学意义上的一体化集成。

而混合化的系统从结构上的一体化集成。

而混合化的系统从结构上为今后的发展留下了不可弥补的隐患。

（2）面向曲面、以局部加工为基本处理方式

当今CAM系统一般都是曲面CAM系统，是面向局部加工的处理方式，而数控加工是以模型为结果，以工艺为核心的工程过程。

应该采取面向整体模型、面向工艺特征的处理方式。

这种非工程化概念的处理方式肯定会造成一系列的问题。

1）不能有效地利用CAD模型的几何信息，无法自动提取模型的工艺特征，只能够人工提取，甚至靠重新模拟计算来取得必要的控制信息，无疑增大了操作的烦琐性，影响了编程质量与效率。

致使系统的自动化程度与智能化程度很低。

2）局部加工计算方式靠人工或半自动进行仿过切处理，因不是面向整体模型为编程对象，系统没有从根本上杜绝过切现象产生的可能，因而不适合高速加工等新工艺在高速条件下对安全的要求。

当今CAM应用在生产组织与管理上的问题

CAD/CAPP/CAM需要在信息流上集成一体、无缝连接，但往往忽略了企业在生产组织与管理上要。