【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其開發(fā)的過程。他 要求產(chǎn)品開發(fā)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期的所有要求，包括成本，質(zhì)量，進(jìn)度用戶要求等，以便更大限度的提高產(chǎn)品開發(fā)效率及一次成功率。沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 并行工程的關(guān)鍵是用并行設(shè)計(jì)方法代替串行設(shè)計(jì)方法，把串行方法中信息流向的單向性變成雙向的。隨著市場競爭的日益激烈，并行工程勢必引起越來越多的重視，但其實(shí)施也絕非一朝一夕的事情，目前應(yīng)為并行工程的實(shí)施創(chuàng)造條件和環(huán)境。 （ 6）標(biāo)準(zhǔn)化 隨著 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化問題日益越來越顯得重要。目前已制定了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如面向圖形設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)圖形接口（ CGI） 、面向圖形應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn) GKS 和 PHIGS、面向不同 CAD/CAM 系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES 和 STEP，此外還有窗口標(biāo)準(zhǔn)以及最新頒布的《 CAD 文件管理》、《 CAD 電子文件應(yīng)用光盤存儲(chǔ)與檔案管理要求》等標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了 CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。 CAD/CAM 系統(tǒng)的集成一般建立在異構(gòu)的工作臺(tái)之上，為了支持異構(gòu)跨平臺(tái)的環(huán)境，要求 CAD/CAM 系統(tǒng)必須是開放的系統(tǒng)，必須采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。完善的標(biāo)準(zhǔn)化體系是我國 CAD/CAM 軟件開發(fā)幾技術(shù)應(yīng)用與世界接軌的必由之路。 CAD/CAM 技術(shù)開發(fā)熱點(diǎn) （ 1）基于知識(shí)工程的 CAD 技術(shù) 知識(shí)工程 (Knowledge Based Engineering 簡稱 KBE) 的實(shí)質(zhì)是知識(shí)捕捉和知識(shí)重用。知識(shí)工程的最終表現(xiàn)形式是過程引導(dǎo)，在使用 KBE 時(shí)首先進(jìn)行工程配置再定義工程規(guī)則，最后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品建模。以最快的速度開發(fā)出高知識(shí)含量的優(yōu)質(zhì)的新產(chǎn)品，這正是知識(shí)工程要解決的問題。知識(shí)工程的應(yīng)用是制造業(yè)的 CAD 技術(shù)的一個(gè)質(zhì)的飛躍。 （ 2）三維超變量化技術(shù) 超變量化幾何技術(shù)是 CAD 建模技術(shù)發(fā)展的里程碑，他在變量化技術(shù)基礎(chǔ)上充分利用了形狀約束和尺寸約束分開處理以及全約 束的靈活性，讓設(shè)計(jì)者針對一個(gè)完整的三維產(chǎn)品數(shù)字模型，從建模到約束都可以直接以拖動(dòng)方式實(shí)時(shí)的進(jìn)行圖形化的編輯操作。因此， VGX 技術(shù)被業(yè)界稱為 21 世紀(jì) CAD 領(lǐng)域具有革命性突破的新技術(shù)。 CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用 （ 1）我國的 CAD/CAM 技術(shù) 我國 CAD/CAM 技術(shù)的研發(fā)始于 20 世紀(jì) 70 年代，當(dāng)時(shí)主要集中在少數(shù)高校及航空領(lǐng)域等極小范圍。 80 年代初，開始成套引進(jìn) CAD/CAM 系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用；同時(shí)國家在 CAD/CAM 技術(shù)應(yīng)用開發(fā)方面實(shí)施重點(diǎn)投資，支持對國基于 UG 的變速箱設(shè)計(jì)及 CAM 技術(shù)研究 6 民經(jīng)濟(jì)有影響的重點(diǎn)機(jī)械產(chǎn)品 CAD 進(jìn)行開發(fā)和研制，取得了一些成果，為我國CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 通過近 30 多年堅(jiān)持不懈的努力，我國 CAD/CAM 技術(shù)在理論與算法研究、硬件設(shè)備生產(chǎn)、支撐軟件的開發(fā)與商品化、專業(yè)應(yīng)用軟件的研制與應(yīng)用，以及在人才培養(yǎng)與技術(shù)普及等方面均取得了豐碩的成果。近年來，我國 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用日趨成熟，范圍不斷拓寬，水平不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域幾乎滲透到所有制造工程領(lǐng)域，尤其機(jī)械、電子、建筑、造船、輕工業(yè)等行業(yè)在 CAD/CAM 技術(shù)開發(fā)應(yīng)用上有了一定規(guī)模，取得了顯著成效。我國已自行開發(fā)了大量實(shí)用的 CAD/CAM 軟件，國內(nèi)計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家已能夠?yàn)?CAD/CAM 系統(tǒng)提供良好的計(jì)算機(jī)和工程工作站。少數(shù)大型企業(yè)已經(jīng)建立起較完善的 CAD/CAM 系統(tǒng)并取得較好的效益，中小企業(yè)也開始使用 CAD/CAM 技術(shù)并初見成效；一些企業(yè)已著手建立以實(shí)現(xiàn)制造過程信息集成為目標(biāo)的企業(yè)級(jí) CIMS 系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成、信息共享。 盡管我國 CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用已取得了巨大成就，但與發(fā)達(dá)國家相比仍有巨大差距。隨著 CAD/CAM 技術(shù)應(yīng)用的日益深入，我國制造企業(yè)在今后一段時(shí)間將面臨的問題是：如何將 CAD 技術(shù)由二維繪圖向三維建模發(fā)展，進(jìn)一步提高 設(shè)計(jì)效率；怎樣充分發(fā)揮 CAE 技術(shù)的作用，提升產(chǎn)品的競爭力；如何盡快將 CAM/CAPP 技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控編程及工藝設(shè)計(jì)上，提高數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用水平，提高工藝設(shè)計(jì)及工藝管理的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平；如何在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)輔助單元技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提高 CAD/CAM 應(yīng)用的集成化程度；如何在將來把 CAD/CAM 系統(tǒng)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，形成企業(yè)級(jí)信息集成管理系統(tǒng)；面對先進(jìn)設(shè)計(jì)理論和先進(jìn)制造模式的發(fā)展，怎樣抓緊時(shí)機(jī)迎接新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等。這些都需要在今后的工作中不斷的探索和研究CAD/CAM 領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)、不斷地吸收及應(yīng)用 CAD/CAM 領(lǐng)域的最新成果。 綜觀先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，可以看到，未來的制造是基于集成化和智能化的敏捷制造和“全球化”、“網(wǎng)絡(luò)化”制造，未來的產(chǎn)品是基于信息和知識(shí)的產(chǎn)品。 CAD/CAM技術(shù)是當(dāng)前科技領(lǐng)域的前沿課題，它的發(fā)展和應(yīng)用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法與生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻的變化，從而帶動(dòng)制造業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生并將繼續(xù)產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益。 （ 2）數(shù)控編程 數(shù)控編程是指根據(jù)被加工零件的圖紙和技術(shù)要求、工藝要求，將零件加工的工藝順序、工序內(nèi)的工步安排、刀具相對于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡與方向、工藝參數(shù)及輔助動(dòng)作等，用數(shù)控系統(tǒng) 所規(guī)定的規(guī)則、代碼和格式編制成文件，并將程序單的信息制作成控沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 制介質(zhì)的整個(gè)過程。用數(shù)控機(jī)床來加工零件，加工前必須按要求編寫零件加工程序，加工過程中機(jī)床按零件加工程序自己完成加工任務(wù)。數(shù)控機(jī)床編程是數(shù)控加工的基礎(chǔ)。數(shù)控編程就是用特定的符號(hào)和規(guī)定的語法規(guī)則書寫的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的計(jì)算機(jī)程序，該程序指揮機(jī)床的不同部分按一定的動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡 (包括速度、加速度 )、主軸轉(zhuǎn)速等進(jìn)行工件的切削加工工件。數(shù)控機(jī)床編程前要對所加工零件進(jìn)行工藝分析并作必要的數(shù)值計(jì)算，然后按所使用的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床廠家提供的編程手冊要求編寫零 件加工程序。編寫好的復(fù)雜零件加工程序還要進(jìn)行仿真、試切等調(diào)試工作，才能用于零件的加工。由此可見，數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝在原則上基本相同，但數(shù)控加工的整個(gè)過程是自動(dòng)進(jìn)行的，因而又有其獨(dú)有特點(diǎn)。數(shù)控編程是數(shù)控加工準(zhǔn)備階段的主要內(nèi)容之一，通常包括分析零件圖樣、確定加工工藝過程、計(jì)算走刀軌跡、得出刀位數(shù)據(jù)、編寫數(shù)控加工程序、制作控制介質(zhì)、校對程序及首件試切。有手工編程和自動(dòng)編程兩種方法?？傊菑牧慵D紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。 UG軟件介紹 UG NX 系統(tǒng)簡介 （ 1） UG 的 發(fā)展歷史 Unigraphics(簡稱 UG)是集 CAD\CAE\CAM 于一體的三維參數(shù)化軟件，包含計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)、知識(shí)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)交換和其他特殊應(yīng)用等功能。從 20 世紀(jì) 70年代以來， UG 的開發(fā)經(jīng)歷了基于圖紙（ 1974 年）、基于特征（ 1988 年）、基于過程（ 1995 年）和基于知識(shí)（ 20xx 年）的發(fā)展階段，功能不斷地得到擴(kuò)展，在CAD\CAE\CAM\PLM 等領(lǐng)域占有的市場份額不斷擴(kuò)大，具有獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷之勢。 UG NX基于 Windows 平臺(tái)，是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件之一，廣泛應(yīng)用于航 空、汽車、造船、通用機(jī)械、模具和家電等領(lǐng)域。 （ 2） UG 系統(tǒng)的特點(diǎn) UG NX 軟件具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(jì)功能，而且可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析、提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性。同時(shí)，可用三維模型直接生成數(shù)控代碼進(jìn)行加工制造，其后處理程序支持多種類型的數(shù)控機(jī)床。另外，它可應(yīng)用多種語言進(jìn)行二次開發(fā)。該軟件具有以下特點(diǎn)： ① 集成的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 ② 產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)性與并行協(xié)作。 基于 UG 的變速箱設(shè)計(jì)及 CAM 技術(shù)研究 8 ③ 基于知識(shí)的工程管理。 ④ 設(shè)計(jì)的客戶化。 ⑤ 采用復(fù)雜的復(fù)合建模技術(shù)，可將各種建模技術(shù)融 為一體，支持多實(shí)體，支持參數(shù)化與非參數(shù)化。 ⑥ 用基于特征的參數(shù)驅(qū)動(dòng)建模和編輯方法作為實(shí)體造型基礎(chǔ)。 ⑦ 便捷的復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)能力。 ⑧ 強(qiáng)大的工程圖功能，增強(qiáng)了繪制工程圖的實(shí)用性。 ⑨ 提供了豐富的二次開發(fā)工具。 （ 3） UG NX 常用的應(yīng)用模塊 UG NX 系統(tǒng)常用的應(yīng)用模塊有以下幾種： ① 基本環(huán)境（ Gateway）：提供了所有應(yīng)用模塊所共有的常規(guī)工具，是必須安裝的模塊，它為其他應(yīng)用模塊提供支持。 ② 建模模塊（ Moldeling）：提供了設(shè)計(jì)產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)的工具。 ③ 制圖模塊（ Drafting）：提供 了創(chuàng)建和維護(hù)設(shè)計(jì)模型圖紙的工具。 ④ 裝配模塊（ Assembling）：提供了構(gòu)造部件裝配的工具。 ⑤ NX 鈑金（ NX Sheet Metal）：提供了設(shè)計(jì)直形制動(dòng)器鈑金部件的工具。 ⑥ 加工模塊（ Manufacturing）：提供了交互式編程和后處理銑、鉆、車和線切割刀軌的工具。 （ 4） UG NX 的新增功能 本次設(shè)計(jì)我所使用的是 UG NX 版本， NX 極大地提高了我們的生產(chǎn)力。建立在新的同步建模技術(shù)基礎(chǔ)之上的 UG NX 的新功能在各個(gè)應(yīng)用模塊中都有體現(xiàn)，下面僅列舉部分新功能 。 ① NX 整個(gè)系統(tǒng)的創(chuàng)新 a. 創(chuàng)新性用戶界面把高端功能與易用性和易學(xué)性結(jié)合在一起。 b. 屏幕實(shí)際使用面積的最大化利用增加了對設(shè)計(jì)工作的關(guān)注。 c. 實(shí)時(shí)著色。 ② NX 工程過程管理 a. Teamcenter 項(xiàng)目支持 b. 4 層客戶機(jī)支持 c. 支持重用方案 d. Geolus 集成 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 為了提高進(jìn)行特別形狀搜索的功能， NX 以嵌入式訪問為特征，能夠搜索可能存在的任何 Geolus 數(shù)據(jù)庫。該搜索可以基于幾何結(jié)構(gòu)特征，比如形狀和尺寸； 或者用戶也可以創(chuàng)建一些核心的基本幾何結(jié)構(gòu) ，這些基本幾何結(jié)構(gòu)形成形狀搜索功能的基礎(chǔ)。 Geolus 搜索結(jié)果可以包括 NX 零件、 JT 數(shù)據(jù)或者來自其他系統(tǒng)（比如，SolidWorks 和 CATIA）的數(shù)據(jù)。 ③ NX 工業(yè)設(shè)計(jì)和造型 a. 在創(chuàng)建自由形狀的時(shí)候進(jìn)行立即反饋 b. 利用小平面幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行逆向工程的速度更快 c. 為設(shè)計(jì)人員定制的用戶界面 d. 更快、更簡單的幾何機(jī)構(gòu)分析 e. 更快的可視化 ④ NX 設(shè)計(jì) a. 由同步建模技術(shù)驅(qū)動(dòng)的無約束設(shè)計(jì) b. 對幾何結(jié)構(gòu)編輯的立即反饋 c. 提示性選擇在需要的時(shí)候?yàn)樵O(shè)計(jì)添加智能 d. 三維尺寸驅(qū) 動(dòng)的編輯 e. 剪貼簿建模 d. 同步化（無歷史記錄模式） e. 替換助手 ⑤ NX 的裝配設(shè)計(jì) a. 在處理 NX 裝配時(shí)的生產(chǎn)力提高 b. 動(dòng)態(tài)剖切改進(jìn)了裝配評審過程 ⑥ NX 圖紙和創(chuàng)建工具 a. 快速的圖紙創(chuàng)建工具 b. 統(tǒng)一的草圖環(huán)境 c. 更好的模型動(dòng)態(tài)交互操作 d. 自動(dòng)化孔表 UG 的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用及其發(fā)展前景 近年來， UG 機(jī)械設(shè)計(jì)軟件被廣泛應(yīng)用于家電生產(chǎn)企業(yè)、汽車配件的生產(chǎn)企業(yè)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)、航空航天所需零部件的生產(chǎn)制造企業(yè)、醫(yī)療器械的生產(chǎn)企業(yè)、基于 UG 的變速箱設(shè)計(jì)及 CAM 技術(shù)研究 10 模具生產(chǎn)企業(yè)等 。 UG 中文版是全球最著名的 3D 機(jī)械設(shè)計(jì)軟件之一，該軟件自開發(fā)以來，憑借強(qiáng)大的功能、易學(xué)性和易用性廣受設(shè)計(jì)師們的好評。 UG 使企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中更加直觀，更容易檢查設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤以及不足。 UG 機(jī)械設(shè)計(jì)軟件還具有無與倫比的性能和價(jià)值，它是技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的先驅(qū)，并且還擁有最大的用戶群。沒有其他CAD 系統(tǒng)可以像 UG 那樣幫助我們快速準(zhǔn)確地完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。 目前，在計(jì)算機(jī)三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件市場中， UG 屬于主流的設(shè)計(jì)軟件，在全球的銷量已達(dá)到幾十萬套，位于 3D CAD 軟件銷售榜首，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地領(lǐng)先于其它同類產(chǎn)品。UG 易學(xué)易用的特點(diǎn)使它成 為大部分設(shè)計(jì)人員及從業(yè)者的首選設(shè)計(jì)軟件，成為工程應(yīng)用的通用 CAD 平臺(tái)。 隨著 CAD/CAM 軟件加工及快速成型等先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，以及這些技術(shù)在模具行業(yè)中的普及應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域正發(fā)生著一場深刻的技術(shù)革命，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)及模擬加工方式正逐步被基于產(chǎn)品三維數(shù)字化定義的數(shù)字化制造方式所取代。在這場技術(shù)革命中，逐步掌握三 維 CAD/CAM 軟件的使用，并用于模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造是其中的關(guān)鍵。 我國模具工業(yè)發(fā)展前景非常廣闊。國內(nèi)外模具及模具加工設(shè)備廠商己普遍看好中國市場。隨著對模具設(shè)計(jì)質(zhì)量與制造要求的不斷提高，以及 CAD/CAM 技術(shù)在模具制造業(yè)中的大規(guī)模推廣應(yīng)用，急需大批熟悉CAD/CAM 技術(shù)應(yīng)用的模具設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)人才 本課題的主要任務(wù)是對變速箱進(jìn)行設(shè)計(jì)并運(yùn)用 UG 對變速箱實(shí)體建模，在 UG 軟件中加工仿真，以達(dá)到 CAD/CAM 技術(shù)的研究目的。 CAD/CAM 技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為比較成熟的一項(xiàng)技術(shù)，而 UG 作為一款強(qiáng)大的 3D建模軟件自然會(huì)在此技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)通過對變速箱的建模和工藝分析，在 UG 軟件中進(jìn)行仿真加工，在仿真加工中要對各項(xiàng)工序進(jìn)行加工參數(shù)設(shè)置，刀具路徑生成及刀具路徑檢驗(yàn)， 最后還要進(jìn)行后置處理，將計(jì)算出的刀軌依照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)化為 NC 代碼并輸出保存。本課題實(shí)現(xiàn)