CADCAM技術(shù)的發(fā)展與UG技術(shù)

1、（發(fā)展戰(zhàn)略）CADCAM技術(shù)的發(fā)展與UG技術(shù)20XX年XX月CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和 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) 和 制 造 （ComputerAidedDesignandComputerAidedManufacturing）的英文縮寫(xiě)，是壹項(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)和制造的技術(shù)。CAD壹般是指工程技術(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，且達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)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)組成的系統(tǒng)中以計(jì)算

2、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壹般僅指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， 且形成了許多計(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)和制造過(guò)程中就出現(xiàn)了如下分 散系統(tǒng)： CAD、CAE （ ComputerAidedEngineering ,計(jì)算機(jī)輔助工程分析）、CAPP

3、（ComputerAidedProcessPlanning ,計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)）、CAM、CAQ （ComputerAidedQuality ,計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理）、 CAFD （ComputerAidedFixtureDesign ,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。可是，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，壹個(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)法直接傳遞給壹個(gè)獨(dú)立的CAM系統(tǒng)，從而降低了計(jì)算機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)

4、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)生了壹批基于CAD/CAPP/CAM 集成化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造商用軟件，其中以美國(guó)的 Unigraphics （簡(jiǎn)稱(chēng)UG）軟件最具代表性。目前 UG軟件已經(jīng)在汽車(chē)、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)信息的流動(dòng)暢通無(wú)阻。

5、1.1.2 CAD/CAM 系統(tǒng)的組成通常壹個(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)及快速檢索和操作功能、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，廣義上講硬件仍包括用于數(shù)控加工的機(jī) 械設(shè)備和機(jī)床等。軟件壹般包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件三類(lèi)。系統(tǒng)軟件主要負(fù)責(zé)管理硬件資源及 各種軟件資源，它面向所有用戶(hù)，是計(jì)算機(jī)的公共底層管理軟件，即系統(tǒng)開(kāi)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/CAM各種功能的

6、通用性應(yīng)用基礎(chǔ)軟件，是CAD/CAM系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)性應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)；專(zhuān)業(yè)性應(yīng)用軟件則是根據(jù)用戶(hù)具體要求，在支撐軟件平臺(tái) 上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的專(zhuān)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)的壹些高檔軟件，其價(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1-1CAD/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)建上能夠有不同的形式。由于CAD/CAM 系統(tǒng)的投資相

7、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。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/CAM涉及的數(shù)據(jù)具

8、有數(shù)量大、種類(lèi)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，仍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)（DataBaseManagementSystem , DBMS）是用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)及系統(tǒng)資源進(jìn)行統(tǒng)壹管理和控 制的軟件，它提供了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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)壹的控制管理，起著應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的接口作用

9、（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)庫(kù)系統(tǒng)和文件系統(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)，倆者的單獨(dú)改變不會(huì)相互影響；（2）由于同壹數(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)壹次，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享；（3）應(yīng)用程序的編制能夠不考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理和訪(fǎng)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)壹控制，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(zhuān)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)管理系統(tǒng)上建立壹套軟件接 口的方法（

10、用SQL數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言編寫(xiě)），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，這是下壹代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)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的關(guān)系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)能夠共同完成壹項(xiàng)大型的CAD/CAM 任務(wù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)同作業(yè)。名稱(chēng)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02034-1HT1

11、50(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， 能夠?qū)⒂?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)倆種。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)壹般僅限于數(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(lèi)很多，構(gòu)成型式也多種多樣，但壹般是由網(wǎng)卡和媒體、服務(wù)器、工作站(微機(jī))、網(wǎng)間連接器且配以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件組成，如圖 1-4所示。3 .成組技術(shù)成組技術(shù)是合理組織產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的壹種將工程技術(shù)和管理集于壹體的生產(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(lèi)成組，然后根據(jù)每組零件所擁

12、有的相似性，為同組零件找出相對(duì)統(tǒng)壹的最佳方案，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 壹種機(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(kāi)發(fā)和利用等方 面的內(nèi)容。通常應(yīng)用組成技術(shù)時(shí)是通過(guò)分類(lèi)編碼系統(tǒng)對(duì)零件相似性進(jìn)行識(shí)別。零件的分類(lèi)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)和描述的壹套特定的規(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(mén)能夠依據(jù)自身的產(chǎn)品特點(diǎn)選擇其中壹種，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)

13、推進(jìn)信息化的工作都是圍繞著產(chǎn) 品的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)等各項(xiàng)工作來(lái)開(kāi)展的。(1)產(chǎn)品任務(wù)。根據(jù)上級(jí) X公司下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)或市場(chǎng)定單，利用各種專(zhuān)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(shū)，全部數(shù)據(jù) 和有關(guān)任務(wù)均存放在統(tǒng)壹數(shù)據(jù)庫(kù)中。(2。詳細(xì)設(shè)計(jì)。各專(zhuān)業(yè)人員從統(tǒng)壹數(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(shū)，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)壹數(shù)據(jù)庫(kù)中。(3。工藝規(guī)劃。由統(tǒng)壹數(shù)據(jù)庫(kù)下達(dá)型號(hào)研制任務(wù)，壹旦詳細(xì)設(shè)計(jì)工作開(kāi)始，工藝人員 就著手開(kāi)展且行工作。壹方面給設(shè)計(jì)人員提供工藝方面的技術(shù)支持，避免返工，另壹方面開(kāi) 始做工裝的準(zhǔn)備工作，檢查相

14、應(yīng)的設(shè)備、刀具、材料等資源，及時(shí)向供應(yīng)部門(mén)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)壹數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取統(tǒng)壹的產(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)壹數(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(mén)也能夠通過(guò)統(tǒng)壹數(shù)據(jù)庫(kù)反饋改進(jìn)意見(jiàn)，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)壹的數(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。同時(shí)采購(gòu)人員從統(tǒng)壹數(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作負(fù)擔(dān)，又提高數(shù)據(jù)的壹致性。

15、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)壹的數(shù)據(jù)庫(kù)中能夠下達(dá)任務(wù)且實(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)壹數(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)也能夠獲取工藝信息，自動(dòng)生成統(tǒng)壹的材料清單(如自制件清單、機(jī)加工件清 單等)，支持生產(chǎn)管理。壹旦設(shè)計(jì)或工藝部門(mén)發(fā)生任何更改，生產(chǎn)計(jì)劃部門(mén)通過(guò)統(tǒng)壹數(shù)據(jù)庫(kù) 立即能夠獲得更改后的最新數(shù)據(jù)，大大減少數(shù)據(jù)不壹致的錯(cuò)誤和不必要的延誤。(7)財(cái)務(wù)管理。統(tǒng)壹數(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(xún)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

16、件。數(shù)據(jù)庫(kù)的惟壹性保證財(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)壹數(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)壹管理，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(kāi)統(tǒng)壹的產(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(xiāo)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)能夠做出快速反應(yīng)。 在統(tǒng)壹的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)中，積累了大量的成功經(jīng)驗(yàn)。為了滿(mǎn)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?，通過(guò)虛擬電子樣機(jī)的模擬就能夠投入生產(chǎn)，搶占市場(chǎng)。同樣電子樣機(jī)不僅能夠排除各種設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，大大減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)的返工，

17、仍能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)的虛擬 樣機(jī)提前提供給最終用戶(hù)，甚至能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)去吸引客戶(hù)，擴(kuò)大市場(chǎng)量。(10)統(tǒng)壹數(shù)據(jù)庫(kù)。上述各部門(mén)的工作指令來(lái)自于數(shù)據(jù)庫(kù)，工作的結(jié)果也分門(mén)別類(lèi)存回 數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中不僅能夠保存產(chǎn)品的整個(gè)生命周期的全部數(shù)據(jù)，同時(shí)仍存有企業(yè)的各種資源，如人員、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和刀具等。仍有記錄了產(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)、制造和管理軟件時(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(lèi)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)

18、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(chǎng)生產(chǎn)制造計(jì)劃和配置”發(fā)展；從企業(yè)或部門(mén)內(nèi)部應(yīng)用的 CAD/CAM、PDM ( ProductDataManagement ,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理) 和ERP (EnterpriseResourcePlan ,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。

19、所有這些也正是世界發(fā)達(dá)國(guó)家正在研究和 采納的世界壹流的新技術(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(kāi)始商品化。企業(yè)各部門(mén)(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(mén))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(mén)之間各取所需，根據(jù)自己本部門(mén)發(fā)展的需要，不斷完善自己的應(yīng)用系統(tǒng)，解決部門(mén)內(nèi)部

20、的信息共享和反饋，使本部門(mén)的勞動(dòng)生產(chǎn)率獲得提高。但仍解決不了各部門(mén)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)上述倆個(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(mén)之間協(xié)同，或是對(duì)信息重新 調(diào)整，或是更換系統(tǒng)，開(kāi)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) 造壹種全新的信息交換、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)展和成 熟，使企業(yè)信息化又迎來(lái)壹個(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

21、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(kāi)發(fā)商們壹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(kāi)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（KnowledgeBasedEngineering，基于知識(shí)的工程）技術(shù)將是下壹代機(jī)械 CAD/CAM 的特點(diǎn)，它捕捉、分配和再使用每壹個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部門(mén)的工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)。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(kāi)發(fā)和應(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)行壹些產(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)

22、家在機(jī)械 CAD/CAM技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面進(jìn)行了重點(diǎn)投資，且取得了壹系列 在國(guó)內(nèi)具有開(kāi)創(chuàng)性的單元成果，也培養(yǎng)了壹批 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(kāi)發(fā)和推廣力度。1995年在機(jī)械行業(yè)開(kāi)展了 “ CAD應(yīng)用1215工程”和“ CAD應(yīng)用 1550工程”。前者是樹(shù)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。壹批具有自主知識(shí) 版權(quán)的軟件，如清華大學(xué)的高華CAD、華中科技

23、大學(xué)的開(kāi)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，在國(guó)家科技部的項(xiàng)目資助下開(kāi) 發(fā)完成，且開(kāi)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)用范圍和工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比都仍有較大的差 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(zhuān)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 （ UnigraphicsSolut

24、ions ）是全球發(fā)展最快的機(jī)械 CAX （即 CAD、CAE、CAM 等 的總稱(chēng)）X公司之壹。它的產(chǎn)品 Unigraphics （簡(jiǎn)稱(chēng)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)和基于產(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)和分析簡(jiǎn)單化；能 夠有效地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本且增加企業(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 X公司廣泛使用的系統(tǒng)，這些X公司包括波音飛機(jī)、 通用汽車(chē)、普惠發(fā)

25、動(dòng)機(jī)、飛利浦、松下、精工和愛(ài)立信等。UG成為日本主要的汽車(chē)配件生產(chǎn)商Denso的標(biāo)準(zhǔn)，占有90%的俄羅斯航空市場(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)，且發(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)化的工具和專(zhuān)門(mén)過(guò)程的導(dǎo)向。UG產(chǎn)品線(xiàn)如圖1-6所示。1.4.2 產(chǎn)品的創(chuàng)新和開(kāi)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

26、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(kāi)發(fā)技術(shù)和手段，主要包括： 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)方面。圖 1-6Unigraphics 產(chǎn)品線(xiàn)1 .全集成（1 ）數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的集成。這是壹個(gè)以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的能將CAX、PDM （ProductDataManagement ,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、RE （ ReverseEngineering ,逆向工程）、 RP （RapidPrototype ,快速成型）、ERP、PM （ProjectManagement ,項(xiàng)目管理）、FM （FinanceManagem

27、ent ,財(cái)務(wù)管理）等的數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)集成在壹起的環(huán)境。這樣才能做 至ij D2B （ DesigntoBusiness ,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。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)和 制造、零部件制造和裝配質(zhì)量檢測(cè)等全過(guò)程要能集成在壹起。（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(mén)之間的信息集成，而且企業(yè)和配套供應(yīng)商、銷(xiāo) 售商、客戶(hù)之間的信息也能集成。UGS的iMAN就提供了和ERP、SCM等的集成接口。2 .全相關(guān)全相關(guān)指的

28、是：在產(chǎn)品內(nèi)部不僅保持尺寸大小的相關(guān)性，而且仍具有結(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）,仍是工程分析（CAE）、工業(yè)夾具設(shè)計(jì)和制造和數(shù)控編程（ CAM ）,這中間任壹階段的結(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提供的單壹數(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)

29、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(zhuān)門(mén)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。為此，UGSX公司不僅和世界上壹流的工程分析的專(zhuān)業(yè)X公司結(jié)成了長(zhǎng)期合作的戰(zhàn)略聯(lián)盟關(guān)系，在 UG中含有和這些分析軟件系統(tǒng)有著直接連接的高精度接口，而且仍將 這些分析系統(tǒng)（如 MSC/NASTRAN , MDI/ADAMS , Ansys和Moldflow 等）的基本、常 用的部分植入到 UG的分析應(yīng)用模塊中，且保持和CAD的全相關(guān)。因?yàn)樗鼈兌疾捎昧送紙D形內(nèi)核 Pa

30、rasolid。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)量和壹次成功 率。4 .數(shù)字樣機(jī)對(duì)于制造業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新開(kāi)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。UGSX公司收購(gòu)的EAIX公司的Vis系列虛擬可視化產(chǎn)品在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。 Vis系列產(chǎn)品能夠和眾多的CAD/CAM 軟件，如 UG、Pro/E、ideas、CATIA和AutoCAD等進(jìn)行無(wú)縫連接；能夠集成讀取多種PDM系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)；能夠運(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

31、擬現(xiàn)實(shí)等都集成在壹 個(gè)EAI/VIS的單壹環(huán)境中。EAI-Vis系列產(chǎn)品為企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新開(kāi)發(fā)提供了壹個(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(kāi)發(fā)的壹種優(yōu)秀工具。5 .快速反應(yīng)機(jī)制除了前面所述的以外，仍包括倆個(gè)方面：逆向工程（RP）技術(shù)和快速成型（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(xiàn)、補(bǔ)孔、光順生成網(wǎng)絡(luò)面、UG/QuickShapeNURBS 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

32、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和CAD/CAM 軟件集成起來(lái)，組成壹個(gè)快速反應(yīng)的建模系統(tǒng)，能夠大大加快產(chǎn)品的開(kāi)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?，將測(cè)得的數(shù)據(jù)輸入到 QuickShape 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。這壹集成的氣道開(kāi)發(fā)過(guò)程大大提高了 開(kāi)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)縮短為壹個(gè)星期，且做到了壹

33、次成功。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)生了以知識(shí)驅(qū)動(dòng)為基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)新思路， 簡(jiǎn)稱(chēng)知識(shí)工程 KBE ( KnowledgeBasedEngineering )。它將人工智能(包括知識(shí)庫(kù)、知識(shí) 規(guī)則和邏輯推理等)和 CAX繁1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)和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

34、解決的問(wèn)題，也是 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， 且成功開(kāi)發(fā)出基于知識(shí) (KBE)的工程應(yīng)用模塊：齒輪工程(GearEngineeringWizardV1.1 )。 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倆部分。此外仍開(kāi)發(fā)有塑料模 設(shè)計(jì)導(dǎo)引 (MoldwizardV3.0 ),沖壓模工程導(dǎo)引 (DieEngineeringWizardV2.0 ),多工位級(jí) 進(jìn)模(ProgressiveDieWizard )等。1.4.3

35、 UG的協(xié)同制造工程協(xié)同制造工程 CME ( CollaborativeManufacturingEngineering )是結(jié)合企業(yè)、工廠(chǎng) 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(chǎng)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(kāi)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(chǎng)、車(chē)間的加工單元、生產(chǎn)線(xiàn)的配置( Plant ) ?(4)需要什么資源(Resources ) ?CME要求白是P3R保持相關(guān)性。而不是目前所表現(xiàn)的獨(dú)立、

36、 分散的狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)CME, UGSX公司又提出了另壹個(gè)新概念：虛擬工廠(chǎng) Efactory。虛擬工廠(chǎng)的目標(biāo)也就是 P3R (如圖 1-8所示)。圖1-8P3R關(guān)聯(lián)圖UGSX公司推出的Efactory 系列產(chǎn)品是壹個(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集成在壹起，實(shí)現(xiàn)協(xié)同制造。例如在“資源設(shè)計(jì) ResourcesDesign ”方面，UGSX公司的方案將加工操作和資源需求 緊密地連接在壹起，在UGSiMAN的分類(lèi)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；且利用FactoryCAD 模塊將工廠(chǎng)布置集成在 CME中，利用UGS強(qiáng)大的建模能 力，進(jìn)行工裝

37、夾模具和刀具的設(shè)計(jì)。又如對(duì)于“工藝加工"(Processapplications ), UGSX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(zhuān)業(yè)應(yīng)用模塊，如："MoldWizard "、" WeldWizard "。再如在“工廠(chǎng)設(shè)計(jì)和布局”(PlantDesign )中，UGS提供的FactoryCAD 是壹個(gè)基于AutoCAD 的智能化的工廠(chǎng)布局工具。它包含了工廠(chǎng)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)。這是壹個(gè)智能化的巨型庫(kù)，它除了進(jìn)行工廠(chǎng)布置設(shè)計(jì)外， 仍能夠進(jìn)行產(chǎn)品裝配仿真，工作過(guò)程的干涉檢測(cè)。所有 Fact

38、oryCAD 的數(shù)據(jù)文件都在 CME 中進(jìn)行管理，其構(gòu)造的工廠(chǎng)中的設(shè)備、生產(chǎn)線(xiàn)等對(duì)象，都和 e-Factory的資源管理系統(tǒng)集合 在壹起，且支持 SDX格式。綜上可見(jiàn)，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)信息化提供了壹個(gè)面向產(chǎn)品全生命周期的開(kāi)放式協(xié)同且行集成環(huán)境，即CPC (CollaborativeProductCommerce產(chǎn)品協(xié)同商務(wù)) 環(huán)境(如圖1-9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，為了同壹目標(biāo)，高速、優(yōu)質(zhì)、低耗地推出新的產(chǎn)品，協(xié)同而 且行地工作。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1.5.1UG/WAVEUG

39、/WAVE技術(shù)提供了壹個(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)和詳細(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。這壹被稱(chēng)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)概念能夠被迅速地分析和評(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(kāi)發(fā) 過(guò)程中就允許高級(jí)概念設(shè)計(jì)上的

40、變化和整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的改變相關(guān)聯(lián)。利用WAVE技術(shù)，用戶(hù)能夠識(shí)別驅(qū)動(dòng)其產(chǎn)品設(shè)計(jì)最重要的變量，然后在壹個(gè)相關(guān)的控制結(jié)構(gòu)中捕捉它們，例如，用戶(hù)在重新設(shè)計(jì)壹種轎車(chē)的過(guò)程中，為了保持車(chē)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(hù)能夠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)能夠根據(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、配置和其他方面的整體考慮。這些工程數(shù)據(jù)能夠在設(shè)計(jì)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)仍

41、能夠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(hù)得以直接地把相關(guān)部件的設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái)。 其可被用來(lái)把移動(dòng)電話(huà)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。這樣就能夠確保設(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)劃改變時(shí)，WAVE仍能夠把過(guò)程中的模型自動(dòng)更新。基于這些效能，用戶(hù)能夠?qū)π碌氖袌?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(xiàn)，而這只需要花費(fèi)傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本的壹小部分。在 UG/WAVE 的工程軟件包中，包括 UG/入口( Gateway )、UG/實(shí)體建模 (SolidModeling )、UG/

42、 特征建模(FeaturesModeling )、UG/ 自由曲面建模 (FreeformModeling )、 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/GeometricTolerance )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(kāi)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

43、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)提供的仍有層控 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(xiàn)幫助功能。UG/Gateway 仍提供壹個(gè)和各種高分辨率繪圖機(jī)接口的許可證，且提供先進(jìn)的電子表格應(yīng)用。通過(guò) UG/Gateway 的導(dǎo)航、動(dòng)畫(huà)、實(shí)體和表面模型的顯隱和著色，提供了高級(jí)的可視化功能，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(xún)功能提供了壹種簡(jiǎn)單的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)的工程技術(shù)。UG/Gateway 仍包括UG/WebRender(將在后面介紹)。2. UG/實(shí)體建模(UG/So

44、lidModeling )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?！惫ぞ?，使用戶(hù)能夠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、面、線(xiàn)框造型的優(yōu)勢(shì)。UG/SolidModeling可使用戶(hù)能夠很方便地建立二維和三維線(xiàn)框模型、掃描和旋轉(zhuǎn)實(shí)體以及進(jìn)行布爾運(yùn)算及參數(shù)化編輯。它仍提供用 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)境和其他建模模塊的操作相同。3. UG/特征建模(UG/FeatureModeling )該模塊提高了表達(dá)式設(shè)計(jì)的層次，設(shè)計(jì)

45、信息能夠用工程特征的術(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)仍能夠挖空實(shí)體建立薄壁件。特征仍能夠被參數(shù)化定 義且對(duì)其尺寸大小和位置做尺寸驅(qū)動(dòng)編輯。用戶(hù)自定義的特征存儲(chǔ)在公共目錄下，也能夠被 添加到設(shè)計(jì)模型中。特征仍能夠相對(duì)于其他的特征或物體定位，也能夠被引用以建立相關(guān)特 征組。特征組排列能夠是個(gè)別的定位，也能夠是在簡(jiǎn)單圖案和陣列中定位。4. UG/ 自由曲面建模(UG/FreeformModeling )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

46、面建模的技術(shù)合且，建成壹個(gè)功能強(qiáng)大的建模工具組。此建模技術(shù)包括沿曲 線(xiàn)的通用掃描法，使用壹條、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(xiàn)的方 法建立二次曲面體，建立圓形及圓錐截面的倒圓(圓角)面，光滑橋接在倆個(gè)或更多的其他 實(shí)體間隙的曲面。此外，該模塊仍提供計(jì)算復(fù)雜模型的形狀、尺寸和曲率的易于使用的工具。5. UG/用戶(hù)自定義特征(UG/User-DefinedFeatures )該模塊提供壹種利用用戶(hù)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。該模塊仍提供了壹些工具，如允許取壹個(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

47、征變量、設(shè)置默認(rèn)值以及確定調(diào)用特征 時(shí)所采用的壹般形式所需的全部工具。用戶(hù)自定義特征建立后，將駐留在壹個(gè)目錄中，在此 目錄上，供使用該模塊的任何用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)。6. UG/工程制圖(UG/Drafting )該模塊能夠使設(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)，該模塊可生成尺寸和實(shí)體模型相關(guān)的工程圖，且保證隨著實(shí)體模型 的改變而同步更新工程圖尺寸，包括消隱線(xiàn)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/AssemblyModeling 的 數(shù)據(jù)能夠方便地繪制裝配圖，且能快速生成裝配分解圖。無(wú)論繪制

48、單頁(yè)仍是多頁(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/AssemblyModeling )該模塊提供了且行的、自上而下的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法。UG/AssemblyModeling的主模型在整個(gè)裝配過(guò)程中能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)和編輯。部件可靈活地配對(duì)或定位，且且壹直保持其關(guān)聯(lián)性。這樣既改進(jìn)了性能，又節(jié)約了磁盤(pán)的存儲(chǔ)空間。裝配件的參數(shù)化建模仍能夠描述各部件之間 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)且為設(shè)計(jì)組之間共享，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)組成員始終和他人且行地工作。按用戶(hù)規(guī)定的命名規(guī) 則或采用UG/Manager

49、的配置規(guī)則，都能夠正確地訪(fǎng)問(wèn)不同版本的零件。8. . UG/ 高級(jí)裝配(UG/AdvancedAssemblies )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(hù)對(duì)裝配結(jié)構(gòu)的部件進(jìn)行過(guò)濾分析。UG/AdvancedAssemblies能夠管理、共享和評(píng)估數(shù)字模型，以完成壹個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品的全數(shù)字化裝配模型。用它提供的各種工具，用戶(hù)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，且使產(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)，且對(duì)有陰影和隱藏線(xiàn)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，且且有選擇地在批處理方式下運(yùn)行。如果需要

50、，該模塊對(duì)硬干涉也可 給出精確的答案。當(dāng)壹個(gè)大型產(chǎn)品的部分結(jié)構(gòu)做工程改變時(shí)，能夠定義其區(qū)域和組件集，且 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)(UG/Reality )、漫游(UG/Fly-Through )這些模塊提供了分布式工具、且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/AdvancedAssemblies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面進(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/Reality 技術(shù)根據(jù)部件的運(yùn)動(dòng)、裝配的步驟和在部件內(nèi)部的漫游和UG/Fly-Through壹起用來(lái)建立動(dòng)畫(huà)。UG/Reali

51、ty 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，且且模仿真實(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(huà)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)量等級(jí)、視圖著色、裝配圖著色、動(dòng)畫(huà)、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 )該模塊提供壹個(gè)用 UG的三維實(shí)體格式定義的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)，且且很容易通過(guò)直觀的圖 形界面來(lái)獲得這些標(biāo)準(zhǔn)件。此庫(kù)提供了廣泛的

52、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)和壹個(gè) UG/Fast用戶(hù)化工具包，以用來(lái)處理特殊用戶(hù)的信 息。12. . UG/幾何公差(UG/GeometricTolerance )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(hù)界面，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(xún)、基準(zhǔn)和公差的句法和相關(guān)檢驗(yàn)的過(guò)程，且且根據(jù)模型或數(shù)據(jù)的改變自動(dòng)更新 公差，且自動(dòng)在圖紙上沿用GD&T符號(hào)。通過(guò)壹個(gè)綜合的UG/OPENAPl ,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

53、可傳往下壹環(huán)節(jié)應(yīng)用。1.5.2UG/CAM針對(duì)CAM的實(shí)用性、柔性和生產(chǎn)能力，UnigraphicsSolutions建立了 CAM工業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)。UnigraphicsSolutions通過(guò)覆蓋制造全過(guò)程，以及制造的自動(dòng)化、集成化和用戶(hù)化，在產(chǎn)品制造周期、產(chǎn)品制造成本和產(chǎn)品制造質(zhì)量方面，給用戶(hù)提供了極大的便利。生產(chǎn)效益 是顯而易見(jiàn)的，有時(shí)是相當(dāng)可觀的。1. . UG/CAM 基礎(chǔ)(UG/CAMBase )該模塊提供了連接 UG所有加工模塊的基礎(chǔ)。用戶(hù)能夠在圖形方式下通過(guò)觀察刀具運(yùn)動(dòng)， 用圖形編輯刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，具有延伸、縮短和修改刀具軌跡等編輯功能。針對(duì)如鉆孔、攻 絲和鎮(zhèn)孔等加工任務(wù)，它仍提供

54、了通用的點(diǎn)位加工程序。用戶(hù)化對(duì)話(huà)特征允許用戶(hù)修改對(duì)話(huà) 和建立適于它們的專(zhuān)用菜單，這就減少了培訓(xùn)時(shí)間和流水線(xiàn)加工作業(yè)工步。通過(guò)使用操作模 板可進(jìn)壹步提高用戶(hù)化水平，如允許用戶(hù)建立粗加工、半精加工等專(zhuān)門(mén)的樣板子程序，常用 的加工方法和工藝參數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化。2. . UG/ 后置處理(UG/Postprocessing )該模塊使用戶(hù)對(duì)工業(yè)上的大多數(shù)NC機(jī)床很容易地建立自己的后置處理程序。UG/Postprocessing的功能包含了銃加工(25軸或更高)、車(chē)加工(24軸)和線(xiàn)切割加工等實(shí)際應(yīng)用的檢驗(yàn)。3. UG/車(chē)加工(UG/Lathe )該模塊提供了高質(zhì)量回轉(zhuǎn)類(lèi)零件加工所需的全部功能。零件的幾何模

55、型和刀具軌跡完全 相關(guān)，刀具軌跡能隨幾何模型的改變而自動(dòng)更新。它具有粗車(chē)、多次走刀精車(chē)、車(chē)溝槽、車(chē)螺紋和中心鉆孔等功能。輸出的刀位源文件可直接進(jìn)行后處理，產(chǎn)生機(jī)床可讀的輸出文件。 用戶(hù)可控制的參數(shù)有進(jìn)給速率、主軸轉(zhuǎn)速和零件間隙等。若不作更改，這些參數(shù)將保持原有 數(shù)值。通過(guò)屏幕顯示刀具軌跡，對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行模擬，便可檢測(cè)設(shè)置參數(shù)是否正確。文本輸 出生成壹個(gè)刀位源文件(CLSF),對(duì)刀位文件用戶(hù)能夠存儲(chǔ)、刪除或按要求修改到正確位置。4. UG/型芯和型腔銃削(UG/Core&CavityMilling )該模塊對(duì)汽車(chē)和消費(fèi)品行業(yè)中加工模具和冷沖模特別有用。它提供粗切單個(gè)或多個(gè)型 腔、沿任意形

56、狀切去大量毛坯材料以及可加工出型芯的全部功能。最突出的功能是對(duì)非常復(fù) 雜的形狀產(chǎn)生刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，確定走刀方式。容差型腔銃削可用于加工不精確的設(shè)計(jì)形狀的 曲面之間有間隙和重疊的場(chǎng)合?？杀环治龅男颓幻鏀?shù)目多達(dá)幾百個(gè)。當(dāng) UG/Core&CavityMilling檢測(cè)到異常的型腔面時(shí)，或是對(duì)它修改；或是往用戶(hù)規(guī)定的公差范圍內(nèi)加工出型腔。該模塊提供了型芯和型腔加工過(guò)程的全自動(dòng)化。5. . UG/ 固定軸銃削(UG/Fixed-AxisMilling )該模塊提供了完全和綜合的工具，用于產(chǎn)生3軸運(yùn)動(dòng)的刀具路徑。實(shí)際上它能加工任何曲面模型和實(shí)體模型，能夠用功能很強(qiáng)的方法來(lái)選擇零件需要加工的表面或加

57、工部位。它有 多種驅(qū)動(dòng)方法和走刀方式可供選擇，如沿邊界、徑向、螺旋線(xiàn)以及沿用戶(hù)定義的方向驅(qū)動(dòng)， 在邊界驅(qū)動(dòng)方法中又可選擇同心圓和徑向等多種走刀方式。此外，它仍可控制逆銃和順銃切 削以及沿螺旋路線(xiàn)進(jìn)刀等。同時(shí)，仍可容易地識(shí)別前道工序未能切除的區(qū)域和陡峭區(qū)，以便 用戶(hù)進(jìn)壹步清理這些地方。UG/Fixed-AxisMilling能夠仿真刀具路徑，產(chǎn)生刀位文件，用戶(hù)可接受且存儲(chǔ)此刀位文件，也可拒絕或按要求修改某些參數(shù)。6. UG/清根切削(UG/FlowCut )UG/FlowCut 處理器能節(jié)省半精加工或精加工的處理時(shí)間。這壹模塊同 UG/Fixed-AxisMilling功能模塊結(jié)合起來(lái)，分析零件的加工面(以加工參數(shù)為基礎(chǔ))，同時(shí)檢測(cè)所有雙相切條件。這些區(qū)域壹般存在于型腔的凹谷處和拐角處。用戶(hù)能夠指定刀具，利 用雙相切(條件)來(lái)定義驅(qū)動(dòng)軌跡。該處理器模塊將自動(dòng)在這些區(qū)域用壹次走刀或多次走刀 移去未被切除的材料。當(dāng)加工復(fù)雜的型芯和型腔時(shí)，此模塊在精加工刀軌作用之前減少了精 加工零件表面或獲得均勻余量。7. UG/可變軸銃削(UG/Variable-AxisMilling )該模塊