【文章內容簡介】 ROLAMAT 發(fā)表了現在還正在使用的實體模型表達方法，即 CSG (Constructive Solid Geometry)和 Brep(Boundary representation)。其中 CSG 是由當時的北海道大學的沖野嘉數用 TIPS 系統(tǒng)提出的方案。 Brep 是由英國劍橋大學的Braid． Lang 用 BUILD 系統(tǒng)提出的方案，從而用實體模型解決 了形狀的難點。至此，出現了面向三維自由曲面的實用性強的模具設計、制造 CAD/CAM 系統(tǒng)。 有關圖形的基 (標 )準化是從 20 世紀 70 年代末期開始的。美國提出了 CORE 系統(tǒng)方案，原聯(lián)邦德國提出了 GKS 方案。到 1980 年發(fā)布了 CAD/CAM 三維數據轉換標準 IGES。由此，規(guī)定了數據轉換的約束條件，促進了不同系統(tǒng)之間的數據交換標準化。到了 90 年代，豐田汽車公司等強烈提出了 “單一數據庫化 ”，并倡導“CAD/CAE/CAM/CAT 的一體化 ”。 2. CAD/CAM 展望 當今信息革命的浪潮正在沖刷著世界的每一個角落，世界統(tǒng) 一市場正在形成，全球經濟一體化正以超乎尋常的速度發(fā)展。因此，制造業(yè)所面臨的環(huán)境比以往任何時候都要復雜多變，競爭之激烈在時空上超越了國家、地區(qū)的界限，而延伸至全球的各個角落。制造業(yè)要有能力對其外部環(huán)境的瞬間變化作出反應，必須采用先進的制造技術、戰(zhàn)略理念，以求得長期的生存與發(fā)展。 重慶工業(yè)職業(yè)技術 學院畢業(yè)設計 5 CAD/CAM 技術是先進的制造技術之一，是集成制造、敏捷制造、智能制造等先進理念和模式的基礎制造技術。 CAD/CAM 技術的發(fā)展將集中在以下幾個方面。 (1) 用高速寬帶網絡技術，把目前在內部 CAD/CAM 網絡的單獨場所的應用，擴展到多 場所協(xié)同 CAD/CAM 應用，以滿足制造全球趨勢下的協(xié)同 CAD/CAM 的需求。CAD/CAM 信息的快速網絡傳遞也將成為現代集成制造系統(tǒng) (CIMS)的一個重要組成部分。多場所的協(xié)同 CAD/CAM 通常按以下形式工作：兩個以上地理位置分散的CAD/CAM 設計者，能夠協(xié)同和交互進行三維 CAD 幾何造型和編輯。協(xié)同設計完成之后，就可產生刀具路徑。在刀具路徑生成之后，后置處理生成的加工程序立即被發(fā)送到產品銷售區(qū)域的加工廠用于加工。這種工作形式潛在的利益在于減少了市場導入時間，在合適的地點可生產恰當的產品，并縮短了產品的裝 運時間，提高了競爭力。從而消除了阻礙跨國企業(yè)運行的地理障礙。 (2) 快速無圖紙設計 /制造技術是指依靠數字化設計，并利用并行工作技術，即快速地進行系統(tǒng)安排、詳細設計、分析計算、工藝規(guī)劃。該技術預先在計算機中進行虛擬制造，設計采用單一數據庫，以三維的方式設計全部零件，并通過虛擬制造提高可靠性，使各部門可以共享所有設計模型，能盡早獲得相關技術、工藝的反饋信息，使設計更快、更合理。 1994 年，美國波音飛機公司制造雙發(fā)動機運輸機，采用了無圖紙設計 /制造技術。 常見 C A D / C A M 軟件 常見的 CAD/CAM 軟 件有： UnigraphicsNX， PRO/ENGINEER， Cimatron 系統(tǒng)，MasterCAM， Solidworks。 (1) Unigraphics NX 是 UGS 公司的軟件，功 能增多，性能比原先明顯提高。機械產品設計從上而下 (不同于以前的從零件圖開始然后裝配的從下而上的設計 )，也可從裝配的約束關系開始，改變裝配圖中任一零件尺寸，所有關聯(lián)尺寸會自動作相應的修改。大大減少了設計修改中的失誤，思路更清晰，更符合機械產品的設計方法、習慣。 (2) Pro/Engineer系統(tǒng)是美國參數技術公司 (簡稱 PTC)的產品。 PTC公司倡導單一數據庫、參數化、基于特征、全相關的設計概念。利用該概念開發(fā)出來的第三代機械CAD/CAE/CAM產品 Pro/Engineer軟件能將設計至生產全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時進行同一產品的設計制造工作，即實現所謂的并行工程。 Pro/Engineer系統(tǒng)用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設計思想與習慣。整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數據庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型。 (3) Cimatron 系統(tǒng)是源于以色列為了設計噴氣式戰(zhàn)斗機所開發(fā)出來的軟件。它集成了設計、制圖、分析與制造，是一套結合 機械設計與 NC 加工的 CAD/CAE/CAM軟件。 重慶工業(yè)職業(yè)技術 學院畢業(yè)設計 6 (4) MasterCAM 是由美國 CNC Software 公司開發(fā)的，是國內引進最早，使用最多的 CAD/CAM 軟件。 CAM 功能操作簡便、易學、實用，高校及技工學校 CAD/CAM教學使用較多，作為 CAD/CAM 教學，是最合適的一個軟件。它包括 2D 繪圖、 3D模型設計、 NC 加工等，在使用線框造型方面具有代表性。 (5) Solidworks是生信國際有限公司推出的基于 Windows平臺的全參數化特征造型軟件，它可以十分方便地實現復雜三維零件的實體造型、裝配和生成工 程圖。圖形界面友好，用戶上手快。該軟件可以應用于以規(guī)則幾何形體為主的機械產品設計及生產準備工作中，而且價位適中。 本課題采用的 CAD/CAM 軟件是 Unigraphics NX(簡稱 UG)。 UG 的介紹 UG是美國 EDS公司著名的 3D產品開發(fā)軟件，由于其強大的功能，已逐漸成為當今世界最為流行的 CAD/CAM/CAE軟件之一，廣泛應用與通用機械、模具、家電、汽車及航天等領域。 UG軟件自從 1990年進入中國以來，得到了越來越廣泛的應用，在諸多領域大展身手，現已成為我國工業(yè)界主要使用的大型 CAD/CAM/CAE軟件。 UG 功能及特點 1. UG 功能 Unigraphics NX 是 UGS 公司的軟件，功能增多，性能比原先明顯提高。機械產品設計從上而下 (不同于以前的從零件圖開始然后裝配的從下而上的設計 )，也可從裝配的約束關系開始，改變裝配 圖中任一零件尺寸，所有關聯(lián)尺寸會自動作相應的修改。大大減少了設計修改中的失誤，思路更清晰，更符合機械產品的設計方法、習慣。UG 軟件除有以上的優(yōu)越性能外，在以下幾個功能方面也很突出： (1) Unigraphics NX 的 Wave 功能 ——自動推斷、優(yōu)化設計更方便、高效 ，產品的概念化設計、草圖設計功能符合產品設計和零件外形設計方法：即從產品外形的美術設計開始，可以取出從不同角度設計的二維工藝造型圖的輪廓，再以這些輪廓曲線設計外形曲面，使造型更具有藝術美。 (2) Unigraphics NX 的 CAM 模塊相比其他 CAM 軟件，加工模式、進給方法、刀具種類、壓板的避讓等設定的選項更多、更豐富，所以功能更強。 (3) Unigraphics NX 的 CAD 數據交換功能更上了一個臺階，在這之前各種CAD/CAM 軟件之間雖然可以進行各種標準化格式的轉換 (如 DXF 格式、 IGES 格式及 STEP 格式 )。但轉換后特征模型就丟失，這是因為各軟件特征的數學模型有差異。轉換后的模型沒有特征就難以再修改。而 Unigraphics NX 版本能重新恢復特征，經過格式轉換的模型同樣可以修改。所以 Unigraphics NX 是 CAD/CAM 軟件中功能最豐富、性能最優(yōu)越的軟件。 UG 軟件基于標準的 IGES(Initial Graphic Exchange 重慶工業(yè)職業(yè)技術 學院畢業(yè)設計 7 Specification)和 STEP(Standard for the Transfer and Exchange of Product Model Date)產品，被公認為在數據交換方面處于世界領先地位。 UG 還提供了大量的直接轉換器 (如CATIA、 CADDS、 SDRC、 EMC 和 AUTOCAD)，以確保同其他系統(tǒng)高效地進行數據交換。 2. UG 的特點 利用 UG，我們可以完成產品從概念設計、模型建立、模型性能分析與運動分析、加工路徑生成等整個產品的生產過程，實現真正意義上的無圖紙化生產。 (1) 無縫集成的產品開發(fā)環(huán)境 UG 是一個集 CAD、 CAE、 CAM 與一體的集成化計算機輔助設計系統(tǒng)，可以完成從產品概念設計、外觀造型、詳細設計、圖紙生成、運動與受力受熱分析、零件數控加工程序的自動生成、設計與使用文檔的建立等全過程，甚至還可以對生產過程進行管理。 整個系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數據庫，使得各模塊能完全相關地共享零件和產品模型的數據，減少了同類型數據的重復，也為協(xié)同工作