【正文】 法是模仿產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程，即先定義產(chǎn)品的整體外形和功能，再一級(jí)一級(jí)劃分出產(chǎn)品的部件和子部件，并大致確定部件的結(jié)構(gòu)和尺寸，一直到最底層的零件。計(jì)算機(jī)輔助裝配時(shí)也可以這樣，先構(gòu)造好所有的零件模型，然后把零件模型裝配成子部件，最后裝配成產(chǎn)品。（3）裝配造型的一般方法 在進(jìn)行產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)時(shí)，有兩種典型的方法，即“自底向上”的裝配設(shè)計(jì)方法和“自頂向下”的裝配設(shè)計(jì)方法。該裝配模式有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）由于是鏈接零件而不是復(fù)制零件到裝配，因此，裝配時(shí)要求的內(nèi)存空間少；裝配中不需編輯的下層零件可簡(jiǎn)化顯示，從而提高了顯示速度；2）當(dāng)組成裝配的零件修改時(shí)，裝配會(huì)自動(dòng)更新。同時(shí)，由于裝配時(shí)要引用所有零件，需占用較大的內(nèi)存空間，從而影響裝配工作速度。(1) 多組件裝配該裝配模式是復(fù)制零件的所有數(shù)據(jù)到裝配中，裝配中的零件與所引用的零件沒(méi)有關(guān)聯(lián)性。裝配模型生成后，可建立爆炸視圖，并可將其引入到裝配工程圖中；同時(shí)，在裝配工程圖中可自動(dòng)產(chǎn)生裝配明細(xì)表，并能對(duì)軸測(cè)圖進(jìn)行局部剖切。但是組織大型的復(fù)雜裝配絕不僅僅是零件的簡(jiǎn)單組合，它需要提供特殊的技術(shù)來(lái)提高工作效率，這些技術(shù)包括簡(jiǎn)化表達(dá)、模型替換、自上而下的設(shè)計(jì)等。2．裝配造型產(chǎn)品裝配造型多組件裝配虛擬裝配裝配造型的一般方法自底向上自頂向下在零件造型完成以后，根據(jù)設(shè)計(jì)意圖將不同零件組織在一起，形成與實(shí)際產(chǎn)品裝配相一致的裝配結(jié)構(gòu)以供設(shè)計(jì)者分析評(píng)估，這種方法稱為裝配造型(Assembly　Modeling)。特征的引用直接體現(xiàn)了設(shè)計(jì)意圖，使得建立的產(chǎn)品模型容易為別人理解，設(shè)計(jì)的圖樣更容易修改，設(shè)計(jì)人員可以將更多精力放在創(chuàng)造性構(gòu)思上。它的目的是通過(guò)建立面向產(chǎn)品制造全過(guò)程的統(tǒng)一產(chǎn)品模型，替代傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法及技術(shù)文檔，使得一個(gè)工程項(xiàng)目或機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備各個(gè)環(huán)節(jié)可以并行展開(kāi)，信息流暢通。1)過(guò)去的CAD技術(shù)從二維繪圖起步，經(jīng)歷了三維線框、曲面和實(shí)體造型等發(fā)展階段，都是著眼于完善產(chǎn)品的幾何描述能力。一方面，傳統(tǒng)的實(shí)體造型技術(shù)是建立在幾何層次的表示和操作上，與設(shè)計(jì)人員高層次的設(shè)計(jì)概念與方法產(chǎn)生了矛盾；另一方面，計(jì)算機(jī)集成化、自動(dòng)化的需求，要求系統(tǒng)除提供幾何信息外，還應(yīng)提供反映設(shè)計(jì)人員意圖的非幾何信息，如材料、公差等。（5）特征造型特征造型是近十多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新一代造型方法，是CAD／CAM技術(shù)新的里程碑。對(duì)于一個(gè)造型系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不同的應(yīng)用目的可采用不同的表示形式，但采用哪一種表示方法都必須考慮兩個(gè)問(wèn)題：首先是這種表示方法所決定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否惟一地描述了一個(gè)實(shí)際形體；其次是這種表示方法所能表達(dá)形體的覆蓋率，即定義形體范圍的大小。掃描變換表示法是通過(guò)一個(gè)二維圖形沿某一路徑掃描、產(chǎn)生新形體的一種方法，一般有平移掃描和旋轉(zhuǎn)掃描，常用做造型系統(tǒng)的輸人手段。單元分解法克服了空間位置枚舉法的缺點(diǎn)，允許將形體表示成一些形狀相同、大小不同的基本體積單元的組合，這些基本單元有規(guī)則地分布在空間網(wǎng)格位置上?！　　　　】臻g位置枚舉法是將空間分割為許多細(xì)小均勻的立方塊網(wǎng)格，根據(jù)形體所占據(jù)的網(wǎng)格位置分別用l和0標(biāo)記，若某一位置的立方塊被形體所占據(jù)，則相應(yīng)位置的標(biāo)記置為1，否則置為0。體素調(diào)用法就是用一組參數(shù)來(lái)定義一組形狀相似但大小不同的形體，如以錐、柱、球、環(huán)、立方塊等作為基本體素。（4）形體的表示模式形體的表示模式就是確定采用什么形式的抽象幾何實(shí)體去代表實(shí)際形體。幾何信息是描述上述元素的幾何性質(zhì)和度量關(guān)系的信息，如表面和曲線的數(shù)學(xué)描述、點(diǎn)的空間坐標(biāo)等。形體在計(jì)算機(jī)內(nèi)是采用5層信息結(jié)構(gòu)來(lái)定義，即：體、面、環(huán)、邊、頂點(diǎn)。（3）實(shí)體造型 要完整全面地描述一個(gè)形體，除了描述其幾何信息外，還應(yīng)描述它各部分之間聯(lián)系信息及表面的哪一側(cè)存在實(shí)體等信息。另外，表面造型可以為CAD／CAM中的其他場(chǎng)合提供數(shù)據(jù)，如數(shù)控刀具軌跡生成和有限元網(wǎng)格劃分。 由于增加了有關(guān)面的信息，在提供三維實(shí)體信息的完整性和嚴(yán)密性方面，表面造型比線框造型前進(jìn)了一大步，克服了線框造型的許多缺點(diǎn)，能夠比較完整地定義三維立體的表面，所能描述的零件范圍廣。自由曲面造型主要用于飛機(jī)、汽車、船舶和模具等復(fù)雜曲面的設(shè)計(jì)。與線框模型相比，多了一個(gè)面表，記錄了邊、面間的拓?fù)潢P(guān)系。它通過(guò)有向棱邊構(gòu)成形體的表面，用面的集合表達(dá)相應(yīng)的形體。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，存儲(chǔ)的是該物體的頂點(diǎn)及棱線信息，將實(shí)體的幾何信息和拓?fù)湫畔哟吻宄赜涗浽谝粋€(gè)頂點(diǎn)表（記錄各頂點(diǎn)坐標(biāo)值）；一個(gè)為棱線表（記錄每條棱線所連接的兩頂點(diǎn)），它們就構(gòu)成了該物體線框模型的全部信息。用這種方法生成的實(shí)體模型是由一系列的直線、圓弧、點(diǎn)及自由曲線組成的，描述的是產(chǎn)品的輪廓外形。隨著圖形幾何變換理論的發(fā)展，三維繪圖系統(tǒng)迅速發(fā)展起來(lái)，但它同樣僅由點(diǎn)、直線和曲線組成。（1）線框造型線框造型是CAD／CAM發(fā)展過(guò)程中應(yīng)用最早，也是最簡(jiǎn)單的一種造型方法。按照對(duì)幾何信息描述的不同，幾何造型可劃分為線框造型、表面造型和實(shí)體造型3種主要類型。因此，幾何造型技術(shù)是CAD／CAM系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)這種方法定義、描述的幾何實(shí)體必須是完整的、惟一的，能夠從計(jì)算機(jī)模型上提取該實(shí)體生成過(guò)程中的全部信息，或者能夠通過(guò)系統(tǒng)的計(jì)算分析自動(dòng)生成某些信息。它為結(jié)構(gòu)分析、工藝規(guī)程的生成及加工制造提供了基本數(shù)據(jù)。自20世紀(jì)60年代幾何造型技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，其造型理論和方法得到不斷豐富和發(fā)展。二、 產(chǎn)品造型數(shù)字化設(shè)計(jì)產(chǎn)品零件造型產(chǎn)品裝配造型產(chǎn)品造型分為產(chǎn)品零件造型和裝配造型。 (3) 低檔CAD／CAM系統(tǒng)——微機(jī)二維CAD／CAM系統(tǒng)。 隨著微機(jī)性能和功能的快速發(fā)展，價(jià)格低廉，應(yīng)用普遍，以微機(jī)為平臺(tái)的三維CAD／CAM發(fā)展很快。這檔系統(tǒng)比較昂貴，系統(tǒng)較復(fù)雜。自從CAD／CAM、CAE系統(tǒng)出現(xiàn)以來(lái)，已有幾十年的歷史，隨著市場(chǎng)需求的發(fā)展和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，目前世界上CAD／CAM、CAE主要分為三個(gè)檔次，即： CAD／CAM、CAE分為三個(gè)檔次高檔CAD／CAM系統(tǒng)——工作站CAD／CAM系統(tǒng)中檔CAD／CAM系統(tǒng)——微機(jī)三維CAD／CAM系統(tǒng)低檔CAD／CAM系統(tǒng)——微機(jī)二維CAD／CAM系統(tǒng)(1)高檔CAD／CAM系統(tǒng)——工作站CAD／CAM系統(tǒng)。據(jù)美國(guó)Daratech，Inc公司發(fā)布的全球機(jī)械CAD／CAM，CAE市場(chǎng)銷售情況可以看出近幾年CAD／CAM／CAE市場(chǎng)發(fā)展很快。此時(shí)眾多CAD／CAM，CAE軟件開(kāi)發(fā)公司群雄逐鹿。它具有基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改的特征?？梢哉f(shuō)，實(shí)體造型技術(shù)的普及應(yīng)用標(biāo)志著CAD發(fā)展史上的第二次技術(shù)革命。基于對(duì)于CAD／CAE一體化技術(shù)發(fā)展的探索，一些公司完成了基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD／CAE軟件開(kāi)發(fā)與研制。有了表面模型，CAM的問(wèn)題可以基本解決。20世紀(jì)70年代末到80年代初，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的大跨步前進(jìn)，CAE，CAM技術(shù)也開(kāi)始有了較大發(fā)展。它的出現(xiàn)標(biāo)志著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)從單純模仿工程圖紙的三視圖模式解放出來(lái)，首次實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時(shí)也使得CAM技術(shù)的開(kāi)發(fā)有了現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)。此時(shí)法國(guó)人B233。此間飛機(jī)及汽車制造過(guò)程中遇到大量的自由曲面問(wèn)題，當(dāng)時(shí)只能采用多截面視圖，特征緯線的方式來(lái)近似表達(dá)所設(shè)計(jì)的自由曲面。由于缺乏形體的表面信息，CAE及CAM均無(wú)法實(shí)現(xiàn)。60年代初期出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是極為簡(jiǎn)單的線框系統(tǒng)。CAD技術(shù)以二維繪圖為主要目標(biāo)的算法一直持續(xù)到70年代末期。此時(shí)CAD技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是用傳統(tǒng)的三視圖的方法來(lái)表達(dá)零件，以圖紙為媒介進(jìn)行技術(shù)交流，這就是二維計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)。一、 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)(CAD/CAM/CAE)的發(fā)展過(guò)程CAD技術(shù)以二維繪圖為主要目標(biāo)　　在二維繪圖系統(tǒng)CAD的基礎(chǔ)上推出了三維曲面造型系統(tǒng)　　具有基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改的參數(shù)化實(shí)體造型方法CAD技術(shù)起步于20世紀(jì)50年代后期，60年代，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)屏幕上繪圖變?yōu)榭尚?，CAD開(kāi)始迅速發(fā)展。數(shù)字化設(shè)計(jì)、加工、分析技術(shù)以及數(shù)字化制造中的資源管理技術(shù)等構(gòu)成了數(shù)字化制造的支撐技術(shù)。第一部分　模具數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)字化設(shè)計(jì)、加工、分析技術(shù)以及數(shù)字化制造中的資源管理技術(shù)等構(gòu)成了數(shù)字化制造的支撐技術(shù)數(shù)字化制造已成為先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)核心實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造將是制造業(yè)應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)的重要途徑 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，指產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)方面CAD／CAM／CAE等。20世紀(jì)80年代開(kāi)始，人們從各種不同角度提出了許多不同的先進(jìn)制造技術(shù)新模式、新哲理、新技術(shù)、新概念、新思想、新方法，如：柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible Manufacturing System）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）并行工程CE（Concurrent Engineering）等 由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，又現(xiàn)出了:敏捷制造AM（Agile Manufacturing）精良生產(chǎn)LP（Lean Production）分布式制造DM（Distributed Manufacturing）虛擬制造VM（Virtual Manufacturing）等新技術(shù) 這些新技術(shù)的使用，對(duì)提高模具制造業(yè)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力起到了巨大的作用。因此，市場(chǎng)響應(yīng)能力成為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主要標(biāo)志，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和提高產(chǎn)品創(chuàng)新是企業(yè)贏得競(jìng)爭(zhēng)的首要因素。模具CAD/CAM領(lǐng)域的新技術(shù)　　　　　　　　　　　　　　鐘燕鋒隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品制造的要求越來(lái)越高，產(chǎn)品的生命周期也越來(lái)越短，模具制造業(yè)都共同面臨著市場(chǎng)全球化、產(chǎn)品多樣化和制造國(guó)際化的挑戰(zhàn)，快速響應(yīng)能力逐漸成為競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。為了能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中謀求發(fā)展，企業(yè)必須以最新的產(chǎn)品、最短的開(kāi)發(fā)時(shí)間、最優(yōu)的質(zhì)量、最低的成本、最佳的服務(wù)、最好的環(huán)保效果和最快的市場(chǎng)響應(yīng)速度來(lái)贏得市場(chǎng)和用戶，一方面模具制造業(yè)要加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，另一方面模具制造業(yè)要尋求可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，模具制造業(yè)必須改變傳統(tǒng)觀念，在研究和應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)方面下功夫，不斷對(duì)各單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行集成融合，并與現(xiàn)代信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)相結(jié)合，從而推動(dòng)先進(jìn)模具制造技術(shù)的發(fā)展。本文將對(duì)模具制造中的一、模具數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)二、高速加工技術(shù)三、逆向工程技術(shù)四、快速成形技術(shù)五、虛擬制造技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，導(dǎo)致了制造信息的表述、存儲(chǔ)、處理、傳遞等方法的深刻變革，使制造業(yè)逐步從傳統(tǒng)的生產(chǎn)型向知識(shí)型模式轉(zhuǎn)化，數(shù)字化已逐漸成為產(chǎn)品生命周期中不可缺少的驅(qū)動(dòng)因素，從而使數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展成為必然。數(shù)字化制造已成為先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造將是制造業(yè)應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)的重要途徑。人們希望借助此項(xiàng)技術(shù)來(lái)擺脫繁瑣、費(fèi)時(shí)、精度低的傳統(tǒng)手工繪圖。在CAD軟件開(kāi)發(fā)初期，CAD的含義僅僅是Computer Aided Drawing，而非現(xiàn)在我們經(jīng)常討論的CAD(Computer Aided Design)。近10年來(lái)占據(jù)繪圖市場(chǎng)主導(dǎo)地位的是AutoDesk公司的AutoCAD軟件。這種初期的線框造型系統(tǒng)只能表達(dá)基本的幾何信息，不能有效表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系。進(jìn)入70年代，正直飛機(jī)和汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展時(shí)期。由于三視圖方法表達(dá)的不完整性，經(jīng)常發(fā)生設(shè)計(jì)完成后，制作出來(lái)的樣品與設(shè)計(jì)者所想象的有很大差異甚至完全不同的情況，這樣大大拖延了產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間。zier提出了貝塞爾算法，使人們用計(jì)算機(jī)處理曲線及曲面問(wèn)題變得可行，同時(shí)也使得法國(guó)達(dá)索飛機(jī)制造公司的開(kāi)發(fā)者們，能在二維繪圖系統(tǒng)CAD的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出以表面模型為特點(diǎn)的自由曲面建模方法，推出了三維曲面造型系統(tǒng)CATIA。曲面造型系統(tǒng)CATIA為人類帶來(lái)了第一次CAD技術(shù)革命，改變了以往只能借助油泥模型來(lái)近似表達(dá)曲面的落后的工作方式。SDRC公司在當(dāng)時(shí)星球大戰(zhàn)計(jì)劃背景下，由美國(guó)宇航局支持及合作，開(kāi)發(fā)出了許多專用分析模塊，用以降低巨大的太空實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，而UG則側(cè)重在曲面技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展CAM技術(shù)，用以滿足麥道飛機(jī)零部件的加工需求。但由于表面模型技術(shù)只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其它特征，如質(zhì)量、重心、慣性矩等，對(duì)CAE十分不利，最大的問(wèn)題在于分析的前處理特別困難。由于實(shí)體造型技術(shù)能夠精確表達(dá)零件的全部屬性，在理論上有助于統(tǒng)一CAD、CAE、CAM的模型表達(dá)，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了驚人的方便性。進(jìn)入80年代中期，CV公司提出了一種比無(wú)約束自由造型更新穎、更好的算法—參數(shù)化實(shí)體造型方法?？梢哉J(rèn)為，參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了CAD發(fā)展史上的第三次革命。80年代后期到90年代，CAD向系統(tǒng)及集成化方向發(fā)展，這將引起CAD發(fā)展史的第四次革命。CAD／CAM，CAE是IT產(chǎn)業(yè)最活躍、發(fā)展最快、最具效益和最有潛力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 工作站CAD／CAM是由于工作站出現(xiàn)后，產(chǎn)生了UNIX操作系統(tǒng)，此時(shí)的CAD／CAM技術(shù)得到很快發(fā)展，如建模技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。 (2) 中檔CAD／CAM系統(tǒng)——微機(jī)三維CAD／CAM系統(tǒng)。這一檔次的系統(tǒng)特點(diǎn)為：采用Windows平臺(tái)；采用最新軟件成果和技術(shù)；吸收和繼承了工作站CAD／CAM系統(tǒng)。 低檔CAD／CAM系統(tǒng)主要是用于2D設(shè)計(jì)問(wèn)題，這檔系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的是美國(guó)AutoDesk公司的產(chǎn)品Auto CAD。1． 產(chǎn)品零件造型產(chǎn)品零件造型線框造型表面造型實(shí)體造型形體的表示模式特征造型產(chǎn)品零件造型是指利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)描述零件幾何形狀及其相關(guān)信息，建立零件計(jì)算機(jī)模型的技術(shù)。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造涉及許多有關(guān)產(chǎn)品幾何形狀的描述、結(jié)構(gòu)分析、工藝設(shè)計(jì)、加工、仿真等方面的技術(shù)，其中幾何形狀的定義與描述是其核心部分。所謂幾何造型，就是以計(jì)算機(jī)能夠理解的方式，對(duì)實(shí)體進(jìn)行精確的定義，賦予一定的數(shù)學(xué)描述，再以一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式對(duì)所定義的幾何實(shí)體加以描述，從而在計(jì)算機(jī)內(nèi)部構(gòu)造一個(gè)實(shí)