【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ROLAMAT 發(fā)表了現(xiàn)在還正在使用的實(shí)體模型表達(dá)方法，即 CSG (Constructive Solid Geometry)和 Brep(Boundary representation)。其中 CSG 是由當(dāng)時(shí)的北海道大學(xué)的沖野嘉數(shù)用 TIPS 系統(tǒng)提出的方案。 Brep 是由英國(guó)劍橋大學(xué)的Braid． Lang 用 BUILD 系統(tǒng)提出的方案，從而用實(shí)體模型解決 了形狀的難點(diǎn)。至此，出現(xiàn)了面向三維自由曲面的實(shí)用性強(qiáng)的模具設(shè)計(jì)、制造 CAD/CAM 系統(tǒng)。 有關(guān)圖形的基 (標(biāo) )準(zhǔn)化是從 20 世紀(jì) 70 年代末期開(kāi)始的。美國(guó)提出了 CORE 系統(tǒng)方案，原聯(lián)邦德國(guó)提出了 GKS 方案。到 1980 年發(fā)布了 CAD/CAM 三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn) IGES。由此，規(guī)定了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的約束條件，促進(jìn)了不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)化。到了 90 年代，豐田汽車公司等強(qiáng)烈提出了 “單一數(shù)據(jù)庫(kù)化 ”，并倡導(dǎo)“CAD/CAE/CAM/CAT 的一體化 ”。 2. CAD/CAM 展望 當(dāng)今信息革命的浪潮正在沖刷著世界的每一個(gè)角落，世界統(tǒng) 一市場(chǎng)正在形成，全球經(jīng)濟(jì)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(shí)候都要復(fù)雜多變，競(jìng)爭(zhēng)之激烈在時(shí)空上超越了國(guó)家、地區(qū)的界限，而延伸至全球的各個(gè)角落。制造業(yè)要有能力對(duì)其外部環(huán)境的瞬間變化作出反應(yīng)，必須采用先進(jìn)的制造技術(shù)、戰(zhàn)略理念，以求得長(zhǎng)期的生存與發(fā)展。 重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 CAD/CAM 技術(shù)是先進(jìn)的制造技術(shù)之一，是集成制造、敏捷制造、智能制造等先進(jìn)理念和模式的基礎(chǔ)制造技術(shù)。 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展將集中在以下幾個(gè)方面。 (1) 用高速寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把目前在內(nèi)部 CAD/CAM 網(wǎng)絡(luò)的單獨(dú)場(chǎng)所的應(yīng)用，擴(kuò)展到多 場(chǎng)所協(xié)同 CAD/CAM 應(yīng)用，以滿足制造全球趨勢(shì)下的協(xié)同 CAD/CAM 的需求。CAD/CAM 信息的快速網(wǎng)絡(luò)傳遞也將成為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) (CIMS)的一個(gè)重要組成部分。多場(chǎng)所的協(xié)同 CAD/CAM 通常按以下形式工作：兩個(gè)以上地理位置分散的CAD/CAM 設(shè)計(jì)者，能夠協(xié)同和交互進(jìn)行三維 CAD 幾何造型和編輯。協(xié)同設(shè)計(jì)完成之后，就可產(chǎn)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(chǎn)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(chǎng)導(dǎo)入時(shí)間，在合適的地點(diǎn)可生產(chǎn)恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品，并縮短了產(chǎn)品的裝 運(yùn)時(shí)間，提高了競(jìng)爭(zhēng)力。從而消除了阻礙跨國(guó)企業(yè)運(yùn)行的地理障礙。 (2) 快速無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì) /制造技術(shù)是指依靠數(shù)字化設(shè)計(jì)，并利用并行工作技術(shù)，即快速地進(jìn)行系統(tǒng)安排、詳細(xì)設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、工藝規(guī)劃。該技術(shù)預(yù)先在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行虛擬制造，設(shè)計(jì)采用單一數(shù)據(jù)庫(kù)，以三維的方式設(shè)計(jì)全部零件，并通過(guò)虛擬制造提高可靠性，使各部門可以共享所有設(shè)計(jì)模型，能盡早獲得相關(guān)技術(shù)、工藝的反饋信息，使設(shè)計(jì)更快、更合理。 1994 年，美國(guó)波音飛機(jī)公司制造雙發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)輸機(jī)，采用了無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì) /制造技術(shù)。 常見(jiàn) C A D / C A M 軟件 常見(jiàn)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(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)從上而下 (不同于以前的從零件圖開(kāi)始然后裝配的從下而上的設(shè)計(jì) )，也可從裝配的約束關(guān)系開(kāi)始，改變裝配圖中任一零件尺寸，所有關(guān)聯(lián)尺寸會(huì)自動(dòng)作相應(yīng)的修改。大大減少了設(shè)計(jì)修改中的失誤，思路更清晰，更符合機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法、習(xí)慣。 (2) Pro/Engineer系統(tǒng)是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司 (簡(jiǎn)稱 PTC)的產(chǎn)品。 PTC公司倡導(dǎo)單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的設(shè)計(jì)概念。利用該概念開(kāi)發(fā)出來(lái)的第三代機(jī)械CAD/CAE/CAM產(chǎn)品 Pro/Engineer軟件能將設(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即實(shí)現(xiàn)所謂的并行工程。 Pro/Engineer系統(tǒng)用戶界面簡(jiǎn)潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與習(xí)慣。整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)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(shè)計(jì)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)所開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟件。它集成了設(shè)計(jì)、制圖、分析與制造，是一套結(jié)合 機(jī)械設(shè)計(jì)與 NC 加工的 CAD/CAE/CAM軟件。 重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 (4) MasterCAM 是由美國(guó) CNC Software 公司開(kāi)發(fā)的，是國(guó)內(nèi)引進(jìn)最早，使用最多的 CAD/CAM 軟件。 CAM 功能操作簡(jiǎn)便、易學(xué)、實(shí)用，高校及技工學(xué)校 CAD/CAM教學(xué)使用較多，作為 CAD/CAM 教學(xué)，是最合適的一個(gè)軟件。它包括 2D 繪圖、 3D模型設(shè)計(jì)、 NC 加工等，在使用線框造型方面具有代表性。 (5) Solidworks是生信國(guó)際有限公司推出的基于 Windows平臺(tái)的全參數(shù)化特征造型軟件，它可以十分方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維零件的實(shí)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(yīng)用于以規(guī)則幾何形體為主的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中，而且價(jià)位適中。 本課題采用的 CAD/CAM 軟件是 Unigraphics NX(簡(jiǎn)稱 UG)。 UG 的介紹 UG是美國(guó) EDS公司著名的 3D產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件，由于其強(qiáng)大的功能，已逐漸成為當(dāng)今世界最為流行的 CAD/CAM/CAE軟件之一，廣泛應(yīng)用與通用機(jī)械、模具、家電、汽車及航天等領(lǐng)域。 UG軟件自從 1990年進(jìn)入中國(guó)以來(lái)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在諸多領(lǐng)域大展身手，現(xiàn)已成為我國(guó)工業(yè)界主要使用的大型 CAD/CAM/CAE軟件。 UG 功能及特點(diǎn) 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(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)從上而下 (不同于以前的從零件圖開(kāi)始然后裝配的從下而上的設(shè)計(jì) )，也可從裝配的約束關(guān)系開(kāi)始，改變裝配 圖中任一零件尺寸，所有關(guān)聯(lián)尺寸會(huì)自動(dòng)作相應(yīng)的修改。大大減少了設(shè)計(jì)修改中的失誤，思路更清晰，更符合機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法、習(xí)慣。UG 軟件除有以上的優(yōu)越性能外，在以下幾個(gè)功能方面也很突出： (1) Unigraphics NX 的 Wave 功能 ——自動(dòng)推斷、優(yōu)化設(shè)計(jì)更方便、高效 ，產(chǎn)品的概念化設(shè)計(jì)、草圖設(shè)計(jì)功能符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)和零件外形設(shè)計(jì)方法：即從產(chǎn)品外形的美術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)始，可以取出從不同角度設(shè)計(jì)的二維工藝造型圖的輪廓，再以這些輪廓曲線設(shè)計(jì)外形曲面，使造型更具有藝術(shù)美。 (2) Unigraphics NX 的 CAM 模塊相比其他 CAM 軟件，加工模式、進(jìn)給方法、刀具種類、壓板的避讓等設(shè)定的選項(xiàng)更多、更豐富，所以功能更強(qiáng)。 (3) Unigraphics NX 的 CAD 數(shù)據(jù)交換功能更上了一個(gè)臺(tái)階，在這之前各種CAD/CAM 軟件之間雖然可以進(jìn)行各種標(biāo)準(zhǔn)化格式的轉(zhuǎn)換 (如 DXF 格式、 IGES 格式及 STEP 格式 )。但轉(zhuǎn)換后特征模型就丟失，這是因?yàn)楦鬈浖卣鞯臄?shù)學(xué)模型有差異。轉(zhuǎn)換后的模型沒(méi)有特征就難以再修改。而 Unigraphics NX 版本能重新恢復(fù)特征，經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)的 IGES(Initial Graphic Exchange 重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 Specification)和 STEP(Standard for the Transfer and Exchange of Product Model Date)產(chǎn)品，被公認(rèn)為在數(shù)據(jù)交換方面處于世界領(lǐng)先地位。 UG 還提供了大量的直接轉(zhuǎn)換器 (如CATIA、 CADDS、 SDRC、 EMC 和 AUTOCAD)，以確保同其他系統(tǒng)高效地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 2. UG 的特點(diǎn) 利用 UG，我們可以完成產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、模型建立、模型性能分析與運(yùn)動(dòng)分析、加工路徑生成等整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)圖紙化生產(chǎn)。 (1) 無(wú)縫集成的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境 UG 是一個(gè)集 CAD、 CAE、 CAM 與一體的集成化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以完成從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、外觀造型、詳細(xì)設(shè)計(jì)、圖紙生成、運(yùn)動(dòng)與受力受熱分析、零件數(shù)控加工程序的自動(dòng)生成、設(shè)計(jì)與使用文檔的建立等全過(guò)程，甚至還可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理。 整個(gè)系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，使得各模塊能完全相關(guān)地共享零件和產(chǎn)品模型的數(shù)據(jù)，減少了同類型數(shù)據(jù)的重復(fù)，也為協(xié)同工作