CAD、CAM技術(shù)的發(fā)展與UG技術(shù)(DOC25)

1、編號(hào)：時(shí)間：2021年X月X日 書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟 頁(yè)碼：第8頁(yè)共29頁(yè)CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展與UG技術(shù)1.1 CAD/CAM技術(shù)概述1.1.1 基本概念CAD/CAM 是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing）的英文縮寫，是一項(xiàng)利用計(jì)算機(jī)軟、硬件協(xié)助人完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造的 技術(shù)。CAD一般是指工程技術(shù)人員在計(jì)算機(jī)組成的系統(tǒng)中以計(jì)算機(jī)為輔助工具，完成產(chǎn)品的 設(shè)計(jì)、工程分析、繪圖等工作，并達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低生產(chǎn) 成本的目的。廣義的CAM是指工程技術(shù)人員在計(jì)算機(jī)組成

2、的系統(tǒng)中以計(jì)算機(jī)為輔助工具，完成從 準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造整個(gè)過(guò)程的活動(dòng)，包括工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、NC自動(dòng)編程、生產(chǎn)作業(yè) 計(jì)劃、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等。狹義的CAM 一般僅指NC程序編制，包括刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡 仿真及NC代碼生成等。CAD/CAM技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代末、60年代初，高速發(fā)展于20世紀(jì)80至90 年代。自20世紀(jì)80年代初以來(lái)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，幾乎深入到生產(chǎn)過(guò)程的全部領(lǐng) 域，并形成了許多計(jì)算機(jī)輔助的分散系統(tǒng)。僅在制造業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中就出現(xiàn)了 如下分散系統(tǒng)：CAD, CAE （Computer Aided Engineering,計(jì)算機(jī)輔助工程分析

3、）、CAPP （Computer Aided Process Planning,計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)）、CAM、CAQ （Computer Aided Quality,計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理）、CAFD （Computer Aided Fixture Design,計(jì)算機(jī)輔 助夾具設(shè)計(jì)）等。這些獨(dú)立的分散系統(tǒng)分別在產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)自動(dòng)化和數(shù)控編程自動(dòng)化 等方面起到了重要的作用。但是，采用這些各自獨(dú)立的分散系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間信息的 自動(dòng)傳遞和交換。例如，一個(gè)分散的CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)果既不能直接為CAPP系統(tǒng)接受， 有關(guān)幾何建模的技術(shù)信息也無(wú)法直接傳遞給一個(gè)獨(dú)立的CAM系統(tǒng)，從而降低了

4、計(jì)算機(jī)在 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的使用效率。為此，提出了 CAD/CAPP/CAM集成的概念，進(jìn)而產(chǎn) 生了一批基于CAD/CAPP/CAM集成化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造商用軟件，其中以美國(guó)的 Unigraphics （簡(jiǎn)稱UG）軟件最具代表性。目前UG軟件已經(jīng)在汽車、航空航天、機(jī)械制造 等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。所謂的CAD/CAM集成，是指在CAD、CAPP和CAM各模塊之間有關(guān)信息的自動(dòng)傳 遞和交換。集成化的CAD/CAM系統(tǒng)能夠借助于公共的工程數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、以及 標(biāo)準(zhǔn)格式的中性文件接口，把分散于機(jī)型各異的計(jì)算機(jī)中的CAD/CAM模塊高效地集中起 來(lái)，實(shí)現(xiàn)軟、硬件資源共享，保證系統(tǒng)內(nèi)

5、信息的流動(dòng)暢通無(wú)阻。1.1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的組成通常一個(gè)完善的CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具備：快速數(shù)字計(jì)算及圖形處理功能、幾何建模功 能、處理數(shù)控加工信息的功能、大量數(shù)據(jù)和知識(shí)的存儲(chǔ)及快速檢索與操作功能、人機(jī)交互 通信的功能、輸入和輸出信息及圖形功能、工程分析功能等。CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)由人、硬 件、軟件三大部分組成，其中硬件包括計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，廣義上講硬件還包括用于數(shù) 控加工的機(jī)械設(shè)備和機(jī)床等。軟件一般包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件三類。系統(tǒng)軟件主要負(fù)責(zé)管理硬件資源 及各種軟件資源，它而向所有用戶，是計(jì)算機(jī)的公共底層管理軟件，即系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)；支 撐軟件運(yùn)行在系統(tǒng)軟件之上，是實(shí)現(xiàn)CAD

6、/CAM各種功能的通用性應(yīng)用基礎(chǔ)軟件，是 CAD/CAM系統(tǒng)專業(yè)性應(yīng)用軟件的開發(fā)平臺(tái)：專業(yè)性應(yīng)用軟件則是根據(jù)用戶具體要求，在 支撐軟件平臺(tái)上進(jìn)行二次開發(fā)的專用軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件為系統(tǒng)工作提供物資基礎(chǔ)，而系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)由系統(tǒng)中的軟件運(yùn)行 來(lái)完成。隨著CAD/CAM系統(tǒng)功能的不斷完善和提高，軟件成本在整個(gè)CAD/CAM系統(tǒng)中 所占比重越來(lái)越大。目前國(guó)外引進(jìn)的一些高檔軟件，K價(jià)格已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于系統(tǒng)硬件的價(jià)格。 圖1-1給出了 CAD/CAM系統(tǒng)的基本組成。圖1/ CAD/CAM系統(tǒng)的基本組成由于企業(yè)技術(shù)水平及生產(chǎn)能力不同，在CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用及其系統(tǒng)的構(gòu)建上可以 有不同的形式。由于CAD/C

7、AM系統(tǒng)的投資相對(duì)較大，如何科學(xué)、合理地選擇適合本企業(yè) 的系統(tǒng)，必須經(jīng)過(guò)充分的論證，這也是當(dāng)前我國(guó)在推廣應(yīng)用信息化技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)制 造業(yè)企業(yè)技術(shù)水平的過(guò)程中需要重視的問(wèn)題。隨著軟硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM系統(tǒng)的總體趨勢(shì)是向著集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。第3頁(yè)共29貞1.1.3 CAD/CAM系統(tǒng)的支撐技術(shù)CAD/CAM系統(tǒng)除了配置必要的軟、硬件之外，尚需要多種技術(shù)的支持，如數(shù)據(jù)管理 技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、成組技術(shù)、工程分析技術(shù)、仿真技術(shù)等。特別是數(shù)據(jù)管理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)，隨著CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大和深入，將占據(jù)越來(lái)越重要的地位。1 .數(shù)據(jù)管理技術(shù)機(jī)械CAD

8、/CAM涉及的數(shù)據(jù)具有數(shù)量大、種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，包括產(chǎn)品的物理 特征、材料性能、數(shù)學(xué)模型、零件規(guī)格、幾何形體描述、測(cè)試數(shù)據(jù)以及各種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī) 范等，內(nèi)容極為廣泛。數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式除了數(shù)值、文字信息之外，還有大量的幾何圖形信息。 如何管理這些數(shù)據(jù)信息，將直接影響CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用水平和工作效率。目前流行的數(shù)據(jù)管理模式主要是數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（Data Base Management System, DBMS）是用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)及系統(tǒng)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制的軟件，它 提供了對(duì)數(shù)據(jù)庠的定義、建立、檢索和編輯修改等操作功能：對(duì)數(shù)據(jù)的安全性、完整性和 保密性進(jìn)行統(tǒng)一的控制管理，起著應(yīng)用

9、程序與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的接口作用（如圖1-2所示）。數(shù) 據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)主要分為層次型、網(wǎng)狀型和關(guān)系型三種基本模型，如圖1-3所示。數(shù)據(jù)庠系統(tǒng)與文件系統(tǒng)相比，具有如下特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)獨(dú)立于應(yīng)用系統(tǒng)， 兩者的單獨(dú)改變不會(huì)相互影響：（2）由于同一數(shù)據(jù)可組織在不同的文件中，因此每個(gè)數(shù)據(jù) 在理論上只需要存儲(chǔ)一次，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；（3）應(yīng)用程序的編制可以不考慮數(shù)據(jù)的 存儲(chǔ)管理和訪問(wèn)效率等問(wèn)題；（4）通過(guò)DBMS實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一控制，確保了數(shù)據(jù)的正確 性和保密性。目前CAD/CAM集成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理主要采取下列三種方法：（1）基于文件記錄的專 用數(shù)據(jù)管理方法，主要適合對(duì)非共享數(shù)據(jù)的管理；在商用數(shù)據(jù)庫(kù)管理

10、系統(tǒng)上建立一套軟件 接口的方法（用SQL數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言編寫），這是目前常用的方法：（3）采取工程數(shù)據(jù)庫(kù)管 理建立數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，這是下一代CAD/CAM和CIMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理主流。圖1-2數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的關(guān)系編號(hào)：時(shí)間：2021年x月X日書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟頁(yè)碼：第6頁(yè)共29頁(yè)2 .計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有如下單個(gè)計(jì)算機(jī)所不具備的功能和特點(diǎn)：（1）能夠在計(jì)算機(jī)之間快速 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞：（2）共享計(jì)算機(jī)資源；（3）網(wǎng)內(nèi)各計(jì)算機(jī)站點(diǎn)可互為后備，提高計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的可靠性：（4）若干臺(tái)地域不同的計(jì)算機(jī)可以共同完成一項(xiàng)大型的CAD/CAM任務(wù), 進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)同作業(yè)。(b)第#頁(yè)共29頁(yè)名

11、 稱圖 號(hào)數(shù)量材 料固定鉗身02101HT150螺 桿0230245活動(dòng)鉗體02103HT150鉗口板0230645螺 釘02034HT150（c）圖1-3數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的三種基本數(shù)據(jù)模型按照網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域范圍，可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為基于全球Internet的廣域網(wǎng)和局域網(wǎng) 兩種，廣域網(wǎng)需要采用合理的接入方式來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送，而局域網(wǎng)一般僅限于數(shù)公里 范圍，是直接用于傳送數(shù)字信號(hào)的計(jì) 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。目前CAD/CAM系統(tǒng)所用 的網(wǎng)絡(luò)均屬于局域網(wǎng)。局域網(wǎng)產(chǎn)品的種類很多，構(gòu)成型 式也多種多樣，但一般是由網(wǎng)卡與媒 體、服務(wù)器、工作站（微機(jī)）、網(wǎng)間連 接器并配以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件組成，如圖1-4所示。3 .成組技術(shù)

12、成組技術(shù)是合理組織產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的一種將工程技術(shù)和管理集于一體的生產(chǎn)組織管理 方法，它利用產(chǎn)品零件之間的相似性，將零件分類成組，然后根據(jù)每組零件所擁有的相似 性，為同組零件找出相對(duì)統(tǒng)一的最佳方案，從而節(jié).約時(shí)間和精力以取得所期望的經(jīng)濟(jì)效益。 作為一種機(jī)械制造的應(yīng)用技術(shù)，成組技術(shù)涉及到對(duì)機(jī)械制造中相似性進(jìn)行標(biāo)識(shí)、開發(fā)和利 用等方而的內(nèi)容。通常應(yīng)用組成技術(shù)時(shí)是通過(guò)分類編碼系統(tǒng)對(duì)零件相似性進(jìn)行識(shí)別。零件的分類編碼系 統(tǒng)是用數(shù)字和字母對(duì)零件特征進(jìn)行標(biāo)識(shí)和描述的一套特定的規(guī)則和依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)外有100 多種編碼系統(tǒng)在工業(yè)中使用，其中以O(shè)pitz編碼系統(tǒng)最具代表性。通常每個(gè)企業(yè)或部門可 以依據(jù)自身的產(chǎn)品特點(diǎn)

13、選擇其中一種，或是在某種編碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，以適用本 單位的使用需要。1.2制造業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)的基本模式制造行業(yè)企業(yè)工作的核心是產(chǎn)品，因此企業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)推進(jìn)信息化的工作都是圍繞著 產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)等各項(xiàng)工作來(lái)開展的。（1）產(chǎn)品任務(wù)。根據(jù)上級(jí)公司下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)或市場(chǎng)定單，利用各種專業(yè)軟件進(jìn)行分 析計(jì)算，確定產(chǎn)品的形狀、尺寸及各子系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，形成產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)書，全部數(shù)據(jù) 和有關(guān)任務(wù)均存放在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)中。（2）詳細(xì)設(shè)計(jì)。各專業(yè)人員從統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取任務(wù)指令和相關(guān)的設(shè)計(jì)任務(wù)書，按時(shí) 把各自的設(shè)計(jì)文檔、圖形、圖紙、技術(shù)要求和相應(yīng)的分析結(jié)果存入統(tǒng)一數(shù)據(jù)庠中。（3）工藝規(guī)劃。由統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)下達(dá)型

14、號(hào)研制任務(wù)，一旦詳細(xì)設(shè)計(jì)工作開始，工藝人員 就著手開展并行工作。一方而給設(shè)計(jì)人員提供工藝方面的技術(shù)支持，避免返工，另一方而 開始做工裝的準(zhǔn)備工作，檢查相應(yīng)的設(shè)備、刀具、材料等資源，及時(shí)向供應(yīng)部門提供必要 的采購(gòu)信息。完成的文檔存人數(shù)據(jù)庫(kù)中。（4）生產(chǎn)制造。從統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取統(tǒng)一的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制造結(jié)構(gòu)。通過(guò)可視化技術(shù)準(zhǔn) 確地理解加工圖形所對(duì)應(yīng)的三維模型。統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)中提供的多媒體裝配模型大大地方便了 總裝工作。生產(chǎn)制造部門也可以通過(guò)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)反饋改進(jìn)意見，提高設(shè)計(jì)水平，減少后期 的返工。（5）物資供應(yīng)。通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)給設(shè)計(jì)、工藝和制造人員提供設(shè)備、材料、部件和 標(biāo)準(zhǔn)件等信息，改善他們的工作環(huán)境。同

15、時(shí)采購(gòu)人員從統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)生成某個(gè)型號(hào)、 某個(gè)產(chǎn)品的材料清單（如標(biāo)準(zhǔn)件清單、外協(xié)件清單、原材料清單等），即減少工作人員的工 編號(hào)：時(shí)間：2021年X月X日 書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟 頁(yè)碼：第8頁(yè)共29頁(yè)作負(fù)擔(dān)，又提高數(shù)據(jù)的一致性。為提高倉(cāng)庫(kù)管理水平，減少浪費(fèi)創(chuàng)造有利條件。（6）生產(chǎn)計(jì)劃。在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)中可以下達(dá)任務(wù)并實(shí)施監(jiān)測(cè)，每項(xiàng)設(shè)計(jì)、工藝和制造 等任務(wù)的完成狀態(tài)，便于掌握整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度。從統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息，支持 型號(hào)管理。同時(shí)也可以獲取工藝信息，自動(dòng)生成統(tǒng)一的材料清單（如自制件清單、機(jī)加工 件清單等），支持生產(chǎn)管理。一旦設(shè)計(jì)或工藝部門發(fā)生任何更改，生產(chǎn)計(jì)劃部門通過(guò)統(tǒng)一數(shù)

16、據(jù)庫(kù)立即可以獲得更改后的最新數(shù)據(jù)，大大減少數(shù)據(jù)不一致的錯(cuò)誤和不必要的延誤。（7）財(cái)務(wù)管理。統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)中包含產(chǎn)品全部設(shè)計(jì)和工藝數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)提供各種查詢檢 索工具、匯總工具和報(bào)表工具等，財(cái)務(wù)系統(tǒng)監(jiān)督型號(hào)研制費(fèi)用、估算產(chǎn)品直接成本創(chuàng)造了 有利條件。數(shù)據(jù)庫(kù)的惟一性保證財(cái)務(wù)系統(tǒng)分析結(jié)果的可靠性。產(chǎn)品數(shù)據(jù)的不同配置為財(cái)務(wù) 管理的靈活性提供有利的支持。（8）質(zhì)量控制。為了改變以量求質(zhì)的狀況，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)把產(chǎn)品的各種關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn) 數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過(guò)分析找出規(guī)律，提高生產(chǎn)力。因此，質(zhì)量控制也離不開統(tǒng)一的產(chǎn) 品數(shù)據(jù)所提供的準(zhǔn)確的產(chǎn)品配置結(jié)果。（9）市場(chǎng)銷售。型號(hào)批次的變化或市場(chǎng)需求的變化，要求中國(guó)企業(yè)能夠做出

17、快速反應(yīng)。 在統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)中，積累了大量的成功經(jīng)驗(yàn)。為了滿足市場(chǎng)上變化了的需求，只需對(duì) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的部分零件做些適當(dāng)?shù)男拚ㄟ^(guò)虛擬電子樣機(jī)的模擬就可以投入生產(chǎn)，搶占 市場(chǎng)。同樣電子樣機(jī)不僅可以排除各種設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，大大減少生產(chǎn)環(huán)行的返工，還可以將設(shè) 計(jì)的虛擬樣機(jī)提前提供給最終用戶，甚至可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)去吸引客戶，擴(kuò)大市場(chǎng)量。（10）統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)。上述各部門的工作指令來(lái)自于數(shù)據(jù)庫(kù)，工作的結(jié)果也分門別類存 回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中不僅可以保存產(chǎn)品的整個(gè)生命周期的全部數(shù)據(jù)，同時(shí)還存有企業(yè)的 各種資源，如人員、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和刀具等。還有記錄了產(chǎn)品數(shù)據(jù)從設(shè)計(jì)到制造、 維修服務(wù)整個(gè)過(guò)程的數(shù)據(jù)，便于追溯和

18、檢查原因，更重要的是在數(shù)據(jù)庫(kù)中不斷積累起來(lái)的 產(chǎn)品知識(shí)。上述工作只有當(dāng)采用了高度集成化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造與管理軟件時(shí)，才是最高 效的。1.3 制造業(yè)CAD/CAM技術(shù)及信息化工程的發(fā)展人類進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)的發(fā)展模式也發(fā)生了重大變化, 表現(xiàn)為企業(yè)從CAD、CAE和CAM等單點(diǎn)技術(shù)或應(yīng)用孤島，發(fā)展為基于“知識(shí)網(wǎng)絡(luò)”的綜 合應(yīng)用領(lǐng)域；從單純的數(shù)控加工CAM技術(shù)的應(yīng)用，向“工廠生產(chǎn)制造計(jì)劃和配置”發(fā)展： 從企業(yè)或部門內(nèi)部應(yīng)用的CAD/CAM、PDM （Product Data Management,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理） 和ERP （Enterprise Resource P

19、lan,企業(yè)資源規(guī)劃），逐步過(guò)渡到各企業(yè)之間的協(xié)同方案運(yùn) 作。面向企業(yè)面向全球性通信協(xié)同發(fā)展已成為制造業(yè)發(fā)展的總體趨勢(shì)。制造業(yè)信息化工程的核心就是采用國(guó)際上最先進(jìn)的信息化技術(shù)，提高企業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新 能力和高新技術(shù)含量、提高企業(yè)快速響應(yīng)市.場(chǎng)能力。所有這些也正是世界發(fā)達(dá)國(guó)家正在研 究和采納的世界一流的新技術(shù)和新方法。制造業(yè)CAD/CAM技術(shù)及其信息化工程的發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了下列幾個(gè)階段：（1）孤立的應(yīng)用模式。這個(gè)階段的發(fā)展跨越了 20世紀(jì)6070年代，計(jì)算機(jī)圖形軟件 開始商品化。企業(yè)各部門（如設(shè)計(jì)、工藝、制造、計(jì)劃、財(cái)務(wù)、質(zhì)量管理和后勤等部門） 各自采用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件，改善自己的勞動(dòng)工作方式，提

20、高個(gè)人勞動(dòng)生產(chǎn)率，然而相互 之間的信息傳遞卻依然靠低介質(zhì)來(lái)進(jìn)行，各點(diǎn)發(fā)達(dá)，彼此孤立，形成應(yīng)用孤島。（2）孤立的信息系統(tǒng)。這個(gè)階段的發(fā)展跨越了 20世紀(jì)7080年代。企業(yè)各部門 之間各取所需，根據(jù)自己本部門發(fā)展的需要，不斷完善自己的應(yīng)用系統(tǒng)，解決部門內(nèi)部 的信息共享和反饋，使本部門的勞動(dòng)生產(chǎn)率獲得提高。但仍解決不了各部門之間的信息 傳遞問(wèn)題。（3）信息的交換和集成。這個(gè)階段的發(fā)展跨越了 20世紀(jì)8090年代。經(jīng)過(guò)上述兩個(gè) 階段的發(fā)展，信息的傳遞問(wèn)題顯得非常突出，于是便有了各部門之間協(xié)同，或是對(duì)信息重 新調(diào)整，或是更換系統(tǒng)，開發(fā)新的應(yīng)用系統(tǒng)和大量的接口，即要繼承大量的歷史數(shù)據(jù)，又 要?jiǎng)?chuàng)造一種全新的

21、信息交換、集成化的工作模式，從而大大提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。（4）基于全局性的信息化系統(tǒng)集成。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與成 熟，使企業(yè)信息化又迎來(lái)一個(gè)全新的時(shí)期，即從內(nèi)部信息化集成應(yīng)用發(fā)展到企業(yè)間信息相 互集成的時(shí)期，逐步形成了跨國(guó)跨地區(qū)的半球化乃至全球化經(jīng)濟(jì)運(yùn)作模式，代表著世界經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展主體。三十多年來(lái)，軟件開發(fā)商們一直致力于探索更好的辦法去使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行自 動(dòng)化產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程。圖1-5以近20年來(lái)UG軟件的發(fā)展反映了計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的進(jìn)展。KBE （Knowledge Based Engineering,基于知識(shí)的工程）技術(shù)將是下一代機(jī)械CAD/CAM的特點(diǎn)， 它捕捉、分配

22、和再使用每一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)部門的工程專業(yè)知識(shí)。第#頁(yè)共29貞編號(hào)：時(shí)間：2021年X月X日 書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟 頁(yè)碼：第1。頁(yè)共29頁(yè)7488952000'基于圖紙基于特征基于過(guò)程基于知識(shí)數(shù)字化圖紙數(shù)字化模型數(shù)字化過(guò)行實(shí)特形體征象品車費(fèi)械具 汽消機(jī)模過(guò)程向?qū)瑔?wèn)/評(píng)審基于嫌則建模圖1-5以UG為代表的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的進(jìn)展我國(guó)的CAD/CAM技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用起步于20世紀(jì)70年代，由于受當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)硬件和 軟件條件的限制，較多的工作局限于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算。進(jìn)入20世 紀(jì)80年代，國(guó)家在機(jī)械CAD/CAM技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用方面進(jìn)行了重點(diǎn)投資，并取得了一系 列在國(guó)內(nèi)具有開

23、創(chuàng)性的單元成果，也培養(yǎng)了一批CAD/CAM科技隊(duì)伍，從而為20世紀(jì)90 年代的快速發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。1991年原國(guó)家科委組織成立了 “計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用工程領(lǐng)導(dǎo)小組”，加大了 CAD技 術(shù)的開發(fā)與推廣力度。1995年在機(jī)械行業(yè)開展了 “CAD應(yīng)用1215工程”和“CAD應(yīng)用 1550工程”。前者是樹立12家“甩圖板”的CAD應(yīng)用典型企業(yè)，后者是培養(yǎng)50100家 CAD/CAM應(yīng)用示范企業(yè)，扶持100家，帶動(dòng)5000家企業(yè)的龐大計(jì)劃。一批具有自主知識(shí) 版權(quán)的軟件，如清華大學(xué)的高華CAD、華中科技大學(xué)的開目CAD和CAPP、北京航空航 天大學(xué)的CAXA電子圖板、CAXA制造工程師(ME)等軟件

24、，在國(guó)家科技部的項(xiàng)目資助 下開發(fā)完成，并開始推廣應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助繪圖也已經(jīng)從二維設(shè)計(jì)進(jìn)入了三維實(shí)體建模和 參數(shù)化設(shè)計(jì)階段。然而，我國(guó)CAD/CAM技術(shù)的研究水平和應(yīng)用范雨與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比都還有較大的 差距，特別是CAD/CAM應(yīng)用的集成化程度較低，缺乏具有自主版權(quán)的、完善的高檔 CAD/CAM軟件系統(tǒng)。此外CAD/CAM專業(yè)技術(shù)人才的匱乏也限制了企業(yè)對(duì)CAD/CAM技 術(shù)的推廣應(yīng)用。1.4 UG技術(shù)及其在現(xiàn)代制造業(yè)中的作用1.4.1 UG技術(shù)概述UGS （Unigraphics Solutions）是全球發(fā)展最快的機(jī)械 CAX （HP CAD. CAE、CAM 等 的總稱）公司之一。它的產(chǎn)品

25、Unigraphics （簡(jiǎn)稱UG）軟件是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集 成的、面向制造業(yè)的CAX高端軟件，是知識(shí)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域中的領(lǐng)先者。它實(shí)現(xiàn)了設(shè) 計(jì)優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品和過(guò)程的知識(shí)工程的組合。UG軟件能夠?yàn)楦鞣N規(guī)模的企業(yè)提供可 測(cè)量的價(jià)值；能夠使企業(yè)產(chǎn)品更快地提供給市場(chǎng)：能夠使復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析簡(jiǎn)單化： 能夠有效地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本并增加企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。正是由于該軟件的高度集成 化和優(yōu)越的性能，使之成為目前世界上最優(yōu)秀公司廣泛使用的系統(tǒng)，這些公司包括波音飛 機(jī)、通用汽車、普惠發(fā)動(dòng)機(jī)、飛利浦、松下、精工和愛立信等。UG成為日本主要的汽車 配件生產(chǎn)商Denso的標(biāo)準(zhǔn)，占有90%的俄羅斯航空

26、市場(chǎng)和80%的北美發(fā)動(dòng)機(jī)市.場(chǎng)。美國(guó)航 天航空界已安裝了 10000多套UG,在世界各國(guó)航天航空界享有極高的地位。UG軟件目前 也普及到機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備和電子等行業(yè)，并發(fā)揮著越來(lái)越顯著的作用。UG產(chǎn)品主要包括計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工程分析和制造，以及知識(shí)驅(qū)動(dòng) 自動(dòng)化的工具與專門過(guò)程的導(dǎo)向。UG產(chǎn)品線如圖1-6所示。1.4.2 產(chǎn)品的創(chuàng)新與開發(fā)在UG中的體現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新要貫穿于產(chǎn)品本身的全生命周期，從總體構(gòu)想設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)計(jì)劃到制造質(zhì)量控制都要?jiǎng)?chuàng)新。UGS產(chǎn)品十分重視任何提高企業(yè)的創(chuàng)新能力，為此特 別強(qiáng)調(diào)：創(chuàng)新要基于知識(shí)、基于產(chǎn)品、基于過(guò)程。UG的產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)技術(shù)和手段，主

27、要 包括：全集成、全相關(guān)、前瞻性、數(shù)字樣機(jī)、快速反映機(jī)制和知識(shí)工程（KBE）這6個(gè)方 而。第#頁(yè)共29頁(yè)編號(hào)：時(shí)間：2021年X月X日書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟頁(yè)碼：第29頁(yè)共29頁(yè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD> UG/Solld Modeling UG/Fcaturc Modeling UG/Uscr Defined Feature UG/Freeform Mcxlcling UG/Drafting UG/Assembly Modeling UG/Advanccd Assemblies UG/WAVE Control UG/Gcmclric Tolcrancing UG/Shcct Me

28、tal Design UG/Advanccd Sheet Mclal Design UG/Routing Base UG/TUbing UG/Piping UG/Conduil UG/Raccwav UG/Stcclwork UG/Wiring UG/Quick Shape UG/Gcometric Tolcrancing計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM） Base Machining Face Milling Fixed Contour Milling Variable Conlour Milling Flow Cut Cavity Milling Z-lcvcl Milling Sequential

29、 Milling Thread Milling NURBS Machining hacet_Bascd Machining Turning Wire EDM Shop Documcnlalion High Speed Machining l<x)l Libraricd(UG/Genius) CAM Visualize Speeds and Feeds table Post Builder計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE） UG/Sccrurio for Structures UG/Sccnario for Structures + UG/Sccnario PE UF/FEA圖 1-6 Unig

30、raphics 產(chǎn)品線1 .全集成（l）數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的集成。這是一個(gè)以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的能將CAX、PDM （Product Data Management,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、RE （Reverse Engineering,逆向工程）、RP （Rapid Prototype, 快速成型）、ERP、PM （Project Management,項(xiàng)目管理）、FM （Finance Management,財(cái) 務(wù)管理）等的數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)集成在一起的環(huán)境。這樣才能做到D2B （Design to Business, 為商務(wù)而設(shè)計(jì)（2）功能集成。即CAID/CAD/CAE/CAM/PDM等重要集成。（3）過(guò)程集成

31、。即總體方案設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝計(jì)劃工裝夾模具設(shè)計(jì)與 制造、零部件制造與裝配質(zhì)量檢測(cè)等全過(guò)程要能集成在一起。（4）信息集成。UGS的iMAN就是集成管理產(chǎn)品的全生命周期的信息。（5）企業(yè)集成。不僅在企業(yè)內(nèi)部各職能部門之間的信息集成，而且企業(yè)與配套供應(yīng)商、 銷售商、客戶之間的信息也能集成。UGS的iMAN就提供了與ERP、SCM等的集成接口。2 .全相關(guān)全相關(guān)指的是：在產(chǎn)品內(nèi)部不僅保持尺寸大小的相關(guān)性，而且還具有結(jié)構(gòu)形狀的相關(guān)， 即幾何相關(guān)，更要具有過(guò)程相關(guān)。不管是工業(yè)設(shè)計(jì)（CAID）、概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（CAD）, 還是工程分析（CAE）、工業(yè)夾具設(shè)計(jì)與制造和數(shù)控編程（CAM）,這中

32、間任一階段的結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)的改變都會(huì)引起其他過(guò)程做出相關(guān)的變化。UGS提供的單一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主模型技術(shù)、超變量幾何方法、基于產(chǎn)品和特征的直接建 模和產(chǎn)品總體相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)一一UG/WAVE（含關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、種子技術(shù)和幾何元素的連接相關(guān)） 和工程分析的UG/Scenario都給工程技術(shù)人員提供了實(shí)現(xiàn)全相關(guān)的最佳工具和手段。此外 UGS提供的動(dòng)態(tài)虛擬大裝配技術(shù)，使得技術(shù)人員在設(shè)計(jì)階段就可對(duì)產(chǎn)品從裝配的匹配關(guān)系、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳遞、定位的方式和位置、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的基本動(dòng)作進(jìn)行預(yù)分析，而不需要專門的 運(yùn)動(dòng)等分析軟件。3 .前瞻性這是指在設(shè)計(jì)階段利用虛擬、數(shù)字、可視的技術(shù)，就可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工程分析、設(shè)計(jì)優(yōu) 化和仿真模擬。為

33、此，UGS公司不僅與世界上一流的工程分析的專業(yè)公司結(jié)成了長(zhǎng)期合作 的戰(zhàn)略聯(lián)盟關(guān)系，在UG中含有與這些分析軟件系統(tǒng)有著直接連接的高精度接口，而且還 將這些分析系統(tǒng)（如MSC/NASTRAN, MDI/ADAMS, Ansys和Mold flow等）的基本、 常用的部分植入到UG的分析應(yīng)用模塊中，且保持與CAD的全相關(guān)。因?yàn)樗鼈兌疾捎昧送?一圖形內(nèi)核Parasolido這就大大方便了工程設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量和一次成 功率。4 .數(shù)字樣機(jī)對(duì)于制造業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)來(lái)說(shuō)，超巨模型的數(shù)字樣機(jī)的創(chuàng)建、分析和仿真工具是十 分重要的。UGS公司收購(gòu)的EAI公司的Vis系列虛擬可視化產(chǎn)品在國(guó)際上處于領(lǐng)

34、先地位。 Vis系列產(chǎn)品可以與眾多的CAD/CAM軟件，如UG、Pro/E. ideas. CATIA和AutoCAD等 進(jìn)行無(wú)縫連接：可以集成讀取多種PDM系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)：可以運(yùn)行于多種操作系統(tǒng)下，多 種硬件平臺(tái)上：它提供了基于Internet的虛擬企業(yè)平臺(tái)。又將超巨模型的裝配、可視、幾何 物理性能的分析、動(dòng)靜態(tài)的幾何分析、人機(jī)工程和制造過(guò)程的仿真，虛擬現(xiàn)實(shí)等都集成在 一個(gè)EAI/VIS的單一環(huán)境中,EAI-Vis系列產(chǎn)品為企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)提供了一個(gè)完整、 集成的、超越常規(guī)CAD/CAM軟件之上的虛擬可視化仿真環(huán)境，是數(shù)字化產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)的第#頁(yè)共29頁(yè)編號(hào)：時(shí)間：2021年X月X日書山有路

35、勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟頁(yè)碼：第13頁(yè)共29頁(yè)一種優(yōu)秀工具。5 .快速反應(yīng)機(jī)制除了前面所述的以外，還包括兩個(gè)方面：逆向工程（RP）技術(shù)與快速成型（RP）技術(shù)。 前者是采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或激光測(cè)量?jī)x對(duì)現(xiàn)存的、成功的產(chǎn)品（零件）進(jìn)行空間的掃描測(cè) 量，獲得該產(chǎn)品的空間坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，再對(duì)這些超大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)（點(diǎn)云數(shù)據(jù)）在CAD軟件 中進(jìn)行濾波、提取特征線、補(bǔ)孔、光順生成網(wǎng)絡(luò)面、UG/Quick Shape NURBS曲面，從而 反求出測(cè)量對(duì)象的數(shù)字模型。后者是將數(shù)字模型以STL格式輸出到快速成型機(jī)上由快速成 型機(jī)生成塑料的或紙質(zhì)的該物理實(shí)體。用于評(píng)估、分析和作為模芯等。將RE、RP與CAD/CAM軟件集成起

36、來(lái)，組成一個(gè)快速反應(yīng)的建模系統(tǒng)，可以大大加 快產(chǎn)品的開發(fā)質(zhì)量和速度。例如柴油機(jī)上氣道的設(shè)計(jì)就采用這種方法（如圖1-7所示）。先 用三坐標(biāo)激光測(cè)量?jī)x掃描現(xiàn)有的初始?xì)獾溃瑢y(cè)得的數(shù)據(jù)輸入到Quick Shape中處理得到初 步的數(shù)字模型，再到UG環(huán)境下以STL格式輸出到快速成型機(jī)上得到塑料的氣道。以此氣 道進(jìn)行誤差分析、吹氣測(cè)試和作為模具的模芯，澆鑄缸蓋。這一集成的氣道開發(fā)過(guò)程大大 提高了開發(fā)氣道的周期和質(zhì)量，使原來(lái)要六個(gè)星期的設(shè)計(jì)縮短為一個(gè)星期，且做到了一次 成功。氣象點(diǎn)天生快速成型的模型氣道模具圖1-7柴油機(jī)上氣道的快速設(shè)計(jì)6 .知識(shí)工程（KBE）隨著當(dāng)今CAX設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢(shì)，產(chǎn)生了以知

37、識(shí)驅(qū)動(dòng)為基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)新思路, 簡(jiǎn)稱知識(shí)工程KBE （Knowledge Based Engineering工它將人工智能（包括知識(shí)庫(kù)、知識(shí)規(guī) 第13貞共29頁(yè)編號(hào)：時(shí)間：2021年X月X日書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟 頁(yè)碼：第27頁(yè)共29頁(yè)則和邏輯推理等)與CAX系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使其應(yīng)用對(duì)象從幾何造型、分析和制造, 延伸擴(kuò)展到工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，形成了工程設(shè)計(jì)與CAX系統(tǒng)的無(wú)縫連接。如何把知識(shí)、技能、經(jīng)驗(yàn)、原理和規(guī)范等結(jié)合到CAX系統(tǒng)中，使得設(shè)計(jì)人員只要輸入 工況或工程參數(shù)或應(yīng)用要求，系統(tǒng)就能依據(jù)相關(guān)知識(shí)、自動(dòng)推理結(jié)構(gòu)造出符合該特定要求 下的數(shù)字化幾何模型，這就是KBE技術(shù)要解決的問(wèn)題，也是

38、CAX技術(shù)發(fā)展的新階段。UGS主要通過(guò)采用KDA技術(shù)成功應(yīng)用了 KBE的基本原理，實(shí)現(xiàn)了用知識(shí)驅(qū)動(dòng)幾何建 模，并成功開發(fā)出基于知識(shí)(KBE)的工程應(yīng)用模塊：齒輪工程(Gear Engineering Wizard VI.1)。它含有齒輪設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、軸承設(shè)計(jì)、鍵的設(shè)計(jì)和殼體的建模，設(shè)計(jì)人員只要輸 入程序參數(shù)或工況條件即可。這里的“設(shè)計(jì)”包含幾何建模及工程分析兩部分。此外還開 發(fā)有塑料模設(shè)計(jì)導(dǎo)引(Mold wizard V3.0),沖壓模工程導(dǎo)引(Die Engineering Wizard V2.0), 多工位級(jí)進(jìn)模(Progressive Die Wizard)等。1.4.3 UG的協(xié)同制

39、造工程協(xié)同制造工程CME (Collaborative Manufacturing Engineering)是結(jié)合企業(yè)、工廠的生 產(chǎn)制造和計(jì)劃管理提出的新概念，它包括裝配工程、質(zhì)量檢控、工廠生產(chǎn)計(jì)劃、過(guò)程優(yōu)化、 加工工藝計(jì)劃、刀具及工裝夾模具的開發(fā)和數(shù)控加工這七個(gè)方面。CME的關(guān)鍵要點(diǎn)是“P3R”,即：(1)要生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品(Product) ?(2)怎樣安排這個(gè)制造過(guò)程(Process) ?(3)在哪兒生產(chǎn)，即工廠、車間的加工單元、生產(chǎn)線的配置(Plant) ?(4)需要什么資源(Resources) ?CME要求的是P3R保持相關(guān)性。而不是目前所表現(xiàn)的獨(dú)立、分散的狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn) CME,

40、 UGS公司又提出了另一個(gè)新概念：虛擬工廠Efactory。虛擬工廠的目標(biāo)也就是P3R (如圖1-8所示)。第15貞共29頁(yè)裝配計(jì)劃制造計(jì)劃資源庫(kù)assembly plannerlabri ealion planner4rvsource libraries加工設(shè)備管理 tool management協(xié)同制造 collaboration產(chǎn)品數(shù)據(jù)工作場(chǎng)所 work place planter 戶-可視- factory modeling 工廠建模Process planning 工藝計(jì)劃 1t prcKluct t process resource 工廠設(shè)計(jì)planlResource design

41、 資源設(shè)計(jì)工裝夾刀具設(shè)計(jì)toolingfixture designValidation 5 iiE企業(yè)資源計(jì)劃PlantDesignn譬 rialSimulation.Animation牌需"動(dòng)態(tài)仿百工藝加工ProcessApplicationRobotics機(jī)器人NCStamping沖壓Programming數(shù)控編程工作指令 uork instrudions.shop floor data 車間層數(shù)據(jù)圖1-8 P3R關(guān)聯(lián)圖UGS公司推出的Efactory系列產(chǎn)品是一個(gè)能夠付之實(shí)用的工具。通過(guò)Efactory,將原 來(lái)孤立的3P和R集成在一起，實(shí)現(xiàn)協(xié)同制造。例如在“資源設(shè)計(jì)Resou

42、rces Design"方面，UGS公司的方案將加工操作與資源需求 緊密地連接在一起，在UGSiMAN的分類管理的技術(shù)下，建立集成的資源數(shù)據(jù)管理，如集 成的刀具庫(kù)等：并利用Factory CAD模塊將工廠布置集成在CME中，利用UGS強(qiáng)大的建 模能力，進(jìn)行工裝夾模具和刀具的設(shè)計(jì)。又如對(duì)于“工藝加工”(Processapplications), UGS公司提供了許多基于知識(shí)、基于過(guò) 程的過(guò)程導(dǎo)引專業(yè)應(yīng)用模塊,如：“MoldWizard”、“WeldWizard”0再如在“工廠設(shè)計(jì)與布局”(Plant Design)中，UGS提供的Factory CAD是一個(gè)基于 AutoCAD的智能化

43、的工廠布局工具。它包含了工廠中如運(yùn)送裝置、貨物、工件架和起重機(jī) 等常用設(shè)備、工具的2D/3D庫(kù)。這是一個(gè)智能化的巨型庫(kù)，它除了進(jìn)行工廠布置設(shè)計(jì)外, 還可以進(jìn)行產(chǎn)品裝配仿真，工作過(guò)程的干涉檢測(cè)。所有Factory CAD的數(shù)據(jù)文件都在CME 中進(jìn)行管理，其構(gòu)造的工廠中的設(shè)備、生產(chǎn)線等對(duì)象，都與e-Factory的資源管理系統(tǒng)集合 在一起，并支持SDX格式。綜上可見，制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)在UG中得到了完整的體現(xiàn)和應(yīng)用。UG為制 造業(yè)信息化提供了一個(gè)面向產(chǎn)品全生命周期的開放式協(xié)同并行集成環(huán)境，即CPC (Collaborative Product Commerce產(chǎn)品協(xié)同商務(wù))環(huán)境(如圖1-9

44、所示)。在這個(gè)環(huán)境中, 每個(gè)人都能融入到整個(gè)企業(yè)中，為了同一目標(biāo)，高速、優(yōu)質(zhì)、低耗地推出新的產(chǎn)品，協(xié)同 而并行地工作。圖1-9制造業(yè)的信息化環(huán)境1.5 UG軟件主要功能模塊簡(jiǎn)介1.5.1 UG/WAVEUG/WAVE技術(shù)提供了一個(gè)參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的平臺(tái)，為了維持設(shè)計(jì)的完整性和意圖， 此技術(shù)把概念設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)的變化自始至終地貫穿到整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程。在此平臺(tái)上, 具有創(chuàng)新的WAVE工程技術(shù)，使其高級(jí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的定義、控制和評(píng)估成為可能。這一被稱 為“控制結(jié)構(gòu)”的可重復(fù)利用的設(shè)計(jì)模板被用來(lái)表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念，這是通過(guò)定義幾何 形體框架和關(guān)鍵設(shè)計(jì)變量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CAE的需求也被考慮到模型中，PDM則被用

45、來(lái)管理 這些變動(dòng)和版本。通過(guò)參數(shù)化的編輯控制結(jié)構(gòu)，不同的設(shè)計(jì)概念可以被迅速地分析和評(píng)估。 在控制結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵幾何模型可被相關(guān)聯(lián)地復(fù)制到經(jīng)過(guò)詳細(xì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品裝配中，這樣在今 后的產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中就允許高級(jí)概念設(shè)計(jì)上的變化與整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的改變相關(guān)聯(lián)。利用WAVE技術(shù)，用戶可以識(shí)別驅(qū)動(dòng)其產(chǎn)品設(shè)計(jì)最重要的變量，然后在一個(gè)相關(guān)的控 制結(jié)構(gòu)中捕捉它們，例如，用戶在重新設(shè)計(jì)一種轎車的過(guò)程中，為了保持車身的外形尺寸 不變而獲得更多的頭部和腿部空間來(lái)對(duì)其進(jìn)行更改時(shí)，用WAVE技術(shù)，用戶可以容易而迅 速地獲得這種更改帶來(lái)的影響。利用傳統(tǒng)的工具，這種分析過(guò)程將花費(fèi)數(shù)個(gè)星期，甚至數(shù) 個(gè)月。利用WAVE技術(shù)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以根

46、據(jù)需求按自頂向下的流程進(jìn)行，而這種需求是基于 功能、空間、配置和其他方而的整體考慮。這些工程數(shù)據(jù)可以在設(shè)出總體布局方案中捕捉 到，這個(gè)總體布局方案可驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵部件的位置和外形，同時(shí)定義主要子系統(tǒng)之間的界面。WAVE技術(shù)還可以很容易地適用于其他方面，包括詳細(xì)設(shè)計(jì)和制造計(jì)劃。例如，WAVE 技術(shù)的幾何連接器（包括在UG裝配模塊中）使用戶得以直接地把相關(guān)部件的設(shè)計(jì)聯(lián)系起 編號(hào)：時(shí)間：2021年X月X日書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟頁(yè)碼：第29頁(yè)共29頁(yè)來(lái)。其可被用來(lái)把移動(dòng)電話殼中孔洞的設(shè)計(jì)和鍵的外形和位置結(jié)合起來(lái)，而這些關(guān)系是相 互關(guān)聯(lián)的。這樣就可以確保設(shè)計(jì)的意圖和整體性得以維護(hù)。當(dāng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)

47、劃改變 時(shí)，WAVE還能夠把過(guò)程中的模型自動(dòng)更新。基于這些效能，用戶可以對(duì)新的市場(chǎng)機(jī)遇迅速作出反應(yīng)，改進(jìn)已有的產(chǎn)品，建立新的 產(chǎn)品線，而這只需要花費(fèi)傳統(tǒng)開發(fā)成本的一小部分。在UG/WAVE的工程軟件包中，包括UG/入口( Gateway)、UG/實(shí)體建模(Solid Modeling)、 UG/特征建模(Features Modeling)、UG/自由曲而建模(Freefom】 Modeling)、UG/工程制 圖(UG/Drafting)、UG/裝配建模(AssemblyModeling)、UG/虛擬現(xiàn)實(shí)(UG/Reality)、UG/ 逼真著色(UG/Photo)、UG/幾何公差(UG/G

48、eometricTolerance)等 模塊。1. UG/入口 (UG/Gateway)UG/Gateway是連接所有UG模塊的基礎(chǔ)。它支持關(guān)鍵操作，包括打開已存在的UG部 件文件、創(chuàng)建新的部件文件、繪制工程圖和屏幕布局以及讀入輸出各種不同格式的文件， 以及參數(shù)實(shí)體(Parasolid)轉(zhuǎn)換文件和計(jì)算機(jī)圖形的圖源文件(CGM)。同時(shí)提供的還有層 控制、視圖定義、屏幕布局和顯示控制功能。包括消隱/再現(xiàn)對(duì)象和在線幫助功能。 UG/Gateway還提供一個(gè)與各種高分辨率繪圖機(jī)接口的許可證，并提供先進(jìn)的電子表格應(yīng)用。 通過(guò)UG/Gateway的導(dǎo)航、動(dòng)畫、實(shí)體和表面模型的顯隱與著色，提供了高級(jí)的可視化

49、功 能，建造和管理零件族，操縱零件間的表達(dá)式，以便通過(guò)分析相關(guān)聯(lián)的方案方便地?cái)U(kuò)充模 型設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)表格查詢功能提供了一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)的工程技術(shù)。 UG/Gateway還包括UGAVeb Render (將在后而介紹)。2. UG/實(shí)體建模(UG/Solid Modeling)該模塊將基于約束的特征建模和顯式幾何模型方法無(wú)縫的結(jié)合起來(lái)，提供了當(dāng)今 CAD/CAM軟件界最強(qiáng)有力的“復(fù)合建模”工具，使用戶可以充分利用集成于先進(jìn)的、基 于特征環(huán)境中的傳統(tǒng)的實(shí)體、而、線框造型的優(yōu)勢(shì)。UG/Solid Modeling可使用戶能夠很方 便地建立二維和三維線框模型、掃描和旋轉(zhuǎn)實(shí)體以及進(jìn)行布爾運(yùn)算及

50、參數(shù)化編輯。它還提 供用于快速、有效的概念設(shè)計(jì)的變量草圖工具和更通用的建模和編輯任務(wù)的工具。該模塊 易于理解的基于圖標(biāo)(icon)的圖形環(huán)境與其他建模模塊的操作相同。3. UG/特征建模(UG/Feature Modeling)該模塊提高了表達(dá)式設(shè)計(jì)的層次，設(shè)計(jì)信息可以用工程特征的術(shù)語(yǔ)來(lái)定義。它提供了 支持建立和編輯下列各種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)特征：孔、槽、型腔、凸臺(tái)、墊、柱體、塊體、錐體、 球體、管狀體、桿、倒圓和倒角等。同時(shí)還可以挖空實(shí)體建立薄壁件。特征還可以被參數(shù) 化定義并對(duì)其尺寸大小和位置做尺寸驅(qū)動(dòng)編輯。用戶自定義的特征存儲(chǔ)在公共目錄下，也 可以被添加到設(shè)計(jì)模型中。特征還能夠相對(duì)于其他的特征或物

51、體定位，也能夠被引用以建 立相關(guān)特征組。特征組排列可以是個(gè)別的定位，也可以是在簡(jiǎn)單圖案和陣列中定位。4. UG/自由曲面建模(UG/Free form Modeling)第21頁(yè)共29頁(yè)該模塊支持復(fù)雜的自由曲面的形狀，如機(jī)翼、進(jìn)氣道和其他工業(yè)產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)。它 可將實(shí)體建模和表面建模的技術(shù)合并，建成一個(gè)功能強(qiáng)大的建模工具組。此建模技術(shù)包括 沿曲線的通用掃描法，使用一條、二條和三條軌道方法按比例地建立外形，用標(biāo)準(zhǔn)二次曲 線的方法建立二次曲而體，建立圓形及圓錐截面的倒圓(圓角)而，光滑橋接在兩個(gè)或更 多的其他實(shí)體間隙的曲而。此外，該模塊還提供計(jì)算復(fù)雜模型的形狀、尺寸和曲率的易于 使用的工具。5.

52、UG/用戶自定義特征(UG/User-Defined Features)該模塊提供一種利用用戶自定義的特征(UDF)概念去捕捉和存儲(chǔ)零件族的方法，易 于恢復(fù)和編輯。該模塊還提供了一些工具，如允許取一個(gè)已存在的用標(biāo)準(zhǔn)UG模型工具建 立的參數(shù)化實(shí)體模型，建立特征參數(shù)之間的關(guān)系、定義特征變量、設(shè)置默認(rèn)值以及確定調(diào) 用特征時(shí)所采用的一般形式所需的全部工具。用戶自定義特征建立后，將駐留在一個(gè)目錄 中，在此目錄上，供使用該模塊的任何用戶訪問(wèn)。6. UG/工程制圖(UG/Drafting)該模塊可以使設(shè)計(jì)者、工程師和繪圖員從三維實(shí)體模型得到完全相關(guān)的二維工程圖。 利用UG的復(fù)合建模技術(shù)，該模塊可生成尺寸與實(shí)

53、體模型相關(guān)的工程圖，并保證隨著實(shí)體 模型的改變而同步更新工程圖尺寸，包括消隱線和相關(guān)橫截面視圖在內(nèi)的二維視圖在模型 修改時(shí)也會(huì)自動(dòng)更新。自動(dòng)視圖布局功能可快速布局二維視圖。利用UG/Assembly Modeling 的數(shù)據(jù)可以方便地繪制裝配圖，并能快速生成裝配分解圖。無(wú)論繪制單頁(yè)還是多頁(yè)詳細(xì)裝 配圖及零件圖，UG/Drafting都能減少繪圖時(shí)間和成本。7. UG/裝配建模(UG/Assembly Modeling)該模塊提供了并行的、自上而下的產(chǎn)品開發(fā)方法。UG/Assembly Modeling的主模型在 整個(gè)裝配過(guò)程中可以進(jìn)行設(shè)計(jì)和編輯。部件可靈活地配對(duì)或定位，并且一直保持其關(guān)聯(lián)性。

54、這樣既改進(jìn)了性能，又出約了磁盤的存儲(chǔ)空間。裝配件的參數(shù)化建模還可以描述各部件之 間的配對(duì)關(guān)系、確定通用緊固件組及其他復(fù)制的部件。這種體系機(jī)構(gòu)允許建立非常龐大的 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并為設(shè)計(jì)組之間共享，使產(chǎn)品開發(fā)組成員始終與他人并行地工作。按用戶規(guī)定的 命名規(guī)則或采用UG/Manager的配置規(guī)則，都能夠正確地訪問(wèn)不同版本的零件。8. UG/高級(jí)裝配(UG/Advanced Assemblies)該模塊將高速渲染著色和間隙分析技術(shù)相結(jié)合，提供了數(shù)據(jù)裝載控制功能，允許用戶 對(duì)裝配結(jié)構(gòu)的部件進(jìn)行過(guò)濾分析。UG/Advanced Assemblies可以管理、共享和評(píng)估數(shù)字模 型，以完成一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品的全數(shù)字化裝配

55、模型。用它提供的各種工具，用戶可對(duì)整個(gè)產(chǎn)品、 指定的子系統(tǒng)或零件進(jìn)行可視化及裝配分析，并使產(chǎn)品的性能和生產(chǎn)率達(dá)到最優(yōu)化。變更 模型的表示方式，允許迅速地進(jìn)行間隙檢測(cè)，并對(duì)有陰影和隱藏線的視圖著色。間隙的檢 測(cè)結(jié)果可被保存以備將來(lái)使用，并且有選擇地在批處理方式下運(yùn)行。如果需要，該模塊對(duì) 硬干涉也可給出精確的答案。當(dāng)一個(gè)大型產(chǎn)品的部分結(jié)構(gòu)做工程改變時(shí)，可以定義其區(qū)域 第18頁(yè)共29頁(yè)和組件集，并由設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)共享，以提高響應(yīng)速度。9. UG/虛擬現(xiàn)實(shí)(UGZReality)v 漫游(UG/Fly-Through)這些模塊提供了分布式工具、并行可視化工具和虛擬產(chǎn)品模擬化的工具。這些模塊利 用UG/Adv

56、anced Assemblies來(lái)精確顯示和進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉檢查。UG/Reality對(duì)產(chǎn)品是否適用 及功能性方而進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬的同時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估。此模塊利用UG/Rcality技術(shù)根據(jù)部件 的運(yùn)動(dòng)、裝配的步驟和在部件內(nèi)部的漫游與UG/Fly-Through 一起用來(lái)建立動(dòng)畫。UG/Reality 允許建立運(yùn)動(dòng)副、顯示連接處的滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)部件，并且模仿真實(shí)運(yùn)動(dòng)，對(duì)裝配行為和裝配 順序提出建議。UG/Fly-Through技術(shù)可利用UG/Reality提供迅速的易于使用的導(dǎo)引和虛擬 產(chǎn)品的可視化進(jìn)行部件的運(yùn)動(dòng)過(guò)程動(dòng)畫重放。10. UG/逼真著色(UG/Photo)該模塊提供高級(jí)圖形工具，包括可選擇的質(zhì)

57、量等級(jí)、視圖著色、裝配圖著色、動(dòng)畫、 正交視圖和透視圖著色、光源、陰影和工程材料庫(kù)，從而加強(qiáng)了 CAD模型的視覺(jué)效果。11. UG/標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)(UG/FAST)該模塊提供一個(gè)用UG的三維實(shí)體格式定義的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)，并且很容易通過(guò)直觀的 圖形界而來(lái)獲得這些標(biāo)準(zhǔn)件。此庫(kù)提供了廣泛的三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)ISO緊固件、ANSI緊固件， DIN緊固件、DIN軸承、DIN鋼結(jié)構(gòu)和一個(gè)UG/Fast用戶化工具包，以用來(lái)處理特殊用戶 的信息。12. UG/幾何公差(UG/Geometric Tolerance)該模塊由于具有模型全相關(guān)性，故使智能化定義幾何公差成為可能，它提供了尺寸公 差和變量分析的基礎(chǔ)。通過(guò)方便的用戶界而，該模塊可支持簡(jiǎn)單而迅速地對(duì)基準(zhǔn)和公差建 立編輯、數(shù)據(jù)查詢、基準(zhǔn)和公差的句法和相關(guān)檢驗(yàn)的過(guò)程，并且根據(jù)模型或數(shù)據(jù)的改變自 動(dòng)更新公差，并自動(dòng)在圖紙上沿用GD&T符號(hào)。通過(guò)一個(gè)綜合的UG/OPEN API,各部件 的公差分析、裝配件公差綜合分析和檢查之間的信息通信可傳往下一環(huán)節(jié)應(yīng)用。1.5.2 UG/CAM針對(duì)CAM的實(shí)用性、柔性和生產(chǎn)能力，Unigraphics Solutions建立了 CAM工業(yè)界的 標(biāo)準(zhǔn)。Unigraphics Solut