基于 ＵＧ 模块的企业应用研究---(1)

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１．１　　ＣＡＤ／ＣＡＭ 概述　
随着现代工业迅速发展，产品更新换代速度越来越快，而批量越来
越小。各种产品在不断提高性能的同时，其产品的外形也变得越来越复
杂。设计部门要以最快的速度设计出产品和制造部门以最快的速度加工
制造出该产品，只有运用先进的设计手段──计算机辅助设计（简称
ＣＡＤ）和先进的制造手段──计算机辅助制造［２］（简称 ＣＡＭ），或者 ＣＡＤ／ＣＡＭ
集成制造技术。　
从计算机科学的角度看，设计与制造的过程是一个关于产品的信息
产生、处理、交换和管理的过程。人们利用计算机作为主要技术手段，
对产品从构思到投放市场的整个过程中的信息进行分析和处理，生成和
运用各种数字信息和图形信息，进行产品的设计与制造。ＣＡＤ／ＣＡＭ 技术
不是传统设计、制造流程的方法的简单映像，也不是局限于在个别步骤
或环节中部分的使用计算机作为工具，而是将计算机科学与工程领域的
专业技术以及人的智慧和经验以现代的科学方法为指导结合起来，在设
计、制造的全过程中各尽所长，尽可能的利用计算机系统来完成那些重
复性高、劳动量大、计算复杂以及单纯靠人工难以完成的工作，辅助而
非代替工程技术人员完成整个过程，以获得最佳效果。ＣＡＤ／ＣＡＭ 系统以
及计算机硬件、软件为支持环境，通过各个功能模块（分系统）实现对
产品的描述、计算、分析、优化、绘图、工艺规程设计、仿真以及 ＮＣ
加工。而广义的 ＣＡＤ／ＣＡＭ 集成系统还应包括生产规划、管理、质量控制
等方面。　
１．１．１　　计算机辅助设计［５］　［６］　［１７］　［１８］　
随着传统 ＣＡＤ 系统在工业界的应用普及以及现代设计问题的复杂
化、智能化，人们不再仅仅满足于用计算机取代人进行手工绘图。所以
随着计算机图形学、人工智能、计算机网络等基础技术的发展和计算机
集成制造、并行工程、协同设计等现代设计理论和方法的研究，使得 ＣＡＤ
系统也由单纯二维绘图向三维智能设计、物理特性分析、动态仿真方向
发展，参数化设计向变量化和 ＶＧＸ（超变量化）方向发展，几何造型、曲
面造型、实体造型向特征造型以及语义特征造型等方向发展；另一方面，
伴随着 ＣＡＤ 软件复杂程度的增加和各个不同应用系统间互操作的现实需
要，人们希望 ＣＡＤ 系统具有极佳的开放性同时又能“搭积木”似的自由
拼装形成不同的功能配置，软件工程技术，特别是组件开发技术的研究
应用和逐渐成熟为解决这一问题提供了坚实的基础。　
计算机辅助设计（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ，　ＣＡＤ）　是由计算机的硬、
软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法与技术，包括设计、计
算、绘图、工程分析、模拟、与文档制作等设计活动，它是一种新的设
计方法，也是一门多学科综合运用的新技术。ＣＡＤ 可以说是产品设计发
展史上的一次革命。ＣＡＤ 技术起步于 ５０ 年代后期，很快就应用在航空工
业，但随后便迅速扩展至其他工业领域，并且进一步向新产品制造过程
的设计与评价领域延伸，从而导致了工作过程和步骤的具体化。由于 ＣＡＤ
技术有效地缩短了产品设计周期，从而使企业能够迅速对市场化作出反
应。当 ＣＡＤ 系统与外部通讯网络连通时，生产企业便可与其供应商和客
户分享其具体的产品设计方案。　
ＣＡＤ 技术作为成熟的普及技术已在企业中广泛应用，并已成为企业
的现实生产力。ＣＡＤ 技术的发展大约经过了四个阶段，可分为：　
①　曲面造型系统　
６０ 年代出现的三维 ＣＡＤ 系统只是极为简单的线框式系统。这种初期
的线框造型系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的
拓扑关系。７０ 年代，是飞机和汽车工业快速发展时期，飞机及汽车制造
中遇到大量的自由曲面的问题，当时只能采用多截面视图、特征纬线的
方式来近似表达所设计的自由曲面。但这种制作过程大大拖延了产品研
发时间，因而要求更新设计手段。此时法国人提出了贝赛尔算法，使人
们用计算机处理曲线及曲面问题变得可行，同时也使法国达索飞机制造
公司的开发者们，能在二维绘图系统 ＣＡＤＡＭ　的基础上，开发出以表面模

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型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统 ＣＡＴＩＡ。它实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得 ＣＡＭ 技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统 ＣＡＴＩＡ 为人类带来了第一次 ＣＡＤ 技术革命。　曲面造型系统带来的技术革新，使汽车开发手段比旧的模式有了质的飞跃，新车型开发速度也大幅度提高，许多车型的开发周期由原来的６ 年缩短到只需约 ３ 年。　 ②　三维实体造型及特征造型技术　准确完整地表达和描述模具的复杂曲面和实体模型，７０ 年代末到８０ 年代初，由于计算机技术的进步，计算机辅助分析，　计算机辅助制造技术也有了较大发展。ＥＤＳ 公司开发出了许多专用软件，如 Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ（简称 ＵＧ）则侧重在实体造型及自由曲面［７］造型技术，它能准确地表达和描述复杂曲面和实体模型，同时发展 ＣＡＭ［８］　［９］　［１０］技术。由于实体造型技术能精确表达零件的全部属性，如实体体积、面积、重心、惯性矩等的自动计算、隐藏线隐藏面的消除、有限元网格划分等，在理论上有助于统一 ＣＡＤ，　ＣＡＥ，　ＣＡＭ 模型表达，给设计带来了惊人的方便。可以说，实体造型技术的普及应用标志着 ＣＡＤ 发展史的第二次技术革命。　特征造型是在 ＣＡＤ／ＣＡＭ　技术的发展和应用达到一定水平、要求进一步提高生产组织集成化和自动化程度的历史进程中孕育成长起来的。其特点是建立的零部件模型不仅包括了几何信息，还包括了 ＣＡＰＰ　、ＣＡＭ　所需的信息，形成了真正符合 ＳＴＥＰ 标准的产品信息模型；工程人员以自己熟悉的方式进行设计，以提高实体造型的设计效率。　 ③　参数化技术　８０ 年代中期，人们提出了一种无约束自由造型更新颖、更好的算法 ——参数化实体造型方法。参数设计是指设计对象的修改需要更大的自由度。利用参数变化来更新几何形状及相关尺寸，得到我们所需要的几何体或几何形状。它具有基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改等特点。进入 ９０ 年代，参数化技术变得成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上存在的简便易行的优势。　 ④　变量化技术　参数化技术的应用成功，使它在 ９０ 年代几乎成为 ＣＡＤ 业界的标准。但这种把线框模型、曲面模型及实体模型叠加在一起的复合建模技术并非完全基于实体，这难以全面应用参数化技术。　变量设计是参数化技术设计发展的必然趋势，几何图形或几何体均通过一定的尺寸约束来定义，因此，改变某些尺寸参数即可生成新的图形或物体，而且 ２Ｄ　、３Ｄ 变量设计是可以达到双向沟通的，这一技术给ＣＡＤ 带来巨大的活力和创造力。变量化技术既保持了参数化技术原有的优点，同时又克服了它的许多不足之处，为 ＣＡＤ 技术的发展提供了更大的空间和机遇。　现在的 ＣＡＤ 技术还具有以下特点：　 ①智能化 ＣＡＤ 技术　现有 ＣＡＤ 技术在机械设计中只能处理数值型的工作。然而在设计活动中存在着另一类符号推理型工作。这些工作依赖于一定的知识模型，采用推理方法才能获得圆满解决。因此将人工智能技术，特别是专家系统技术，与传统的 ＣＡＤ　技术结合起来，形成智能化 ＣＡＤ　系统，这是机械 ＣＡＤ　发展的必然趋势。　ＣＡＤ 能化过程中，同时要注意发展新的设计理论与方法，特别是并行设计理论以及概念设计的理论，它们都是当今 ＣＡＤ　理论研究的热点。另外还需要继续深入研究机械设计型专家系统中的一些基本理论及技术问题，如知识表达、知识获取、推理机制等。　 ②　ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ 集成［１１］　［４７］　为适应设计与制造自动化的要求，特别是计算机集成制造系统（ＣＩＭＳ）的要求，进一步提高集成水平是 ＣＡＤ／ＣＡＭ　系统发展的一个重要方向。ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ　集成包括信息及物理设备两方面的集成。从信息集成的角度看，所谓集成是指在 ＣＡＤ　、ＣＡＰＰ　、ＣＡＭ　各模块间信息的提取、交换、共享和处理的集成，即信息流的整体集成，这就要求设计者在几何造型方面必须实现从传统的实体造型到参数化特征造型的转变，以便 ＣＡＤ　系统建立完备的、统一的、符合某种标准的产品信息模型，使ＣＡＰＰ　及 ＣＡＭ　环节能从该模型中获取所需信息，并最终将 ＣＡＤ　设计模型转换成制造模型。

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③　产品数据交换的标准化　
电子化的产品模型要求在不同的场合下使用不同的 ＣＡＤ／ＣＡＭ 软件，
1 }7 D% b$ M4 G. o% ?9 p6 J为了使用的产品数据能够顺利进行交换，必须制定数据交换的标准。当
2 z. j3 w! m. }/ A- p* S前流行的数据交换规范主要有 ＩＧＥＳ　和 ＳＴＥＰ　。　
# J, m3 S, a& e' n) n, rＣＡＤ 技术基础理论的每次重大进展，无一不带动了 ＣＡＤ／　ＣＡＭ／ＣＡＥ 整
体技术的提高以及制造手段的更新。技术发展，永无止境。没有一种技
( f8 [6 W  Z) X; ?; W' l术是常青树，ＣＡＤ 技术一直处于不断的发展与探索之中。正是这种此消
彼长的互动与交替，造就了今天 ＣＡＤ 技术的兴旺与繁荣，促进了工业的
高速发展。　
１．１．２　　计算机辅助制造　
/ u' U$ X+ M$ L" M0 D% z( R计算机辅助制造（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，简称 ＣＡＭ），ＣＡＭ
4 G7 d$ e% W& ]& ?# Z' C! I从手工编程、自动编程，到现在的诸项内容：工艺装备设计、数字化（图
形化）控制、工艺过程计划（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ，简称
ＣＡＰＰ）、机器人、柔性制造系统［１２］　（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｍａｎｎ　ｆａｃｔｕｒｅ　ｓｙｓｔｅｍ，
; B. d% B% t* c4 i  B% @ＦＭＳ）、工厂管理以及一些企业正在发展的 ＣＩＭＳ 项目。到目前为止，计
' \+ Q; P. k& q0 J) C9 \* E算机辅助制造有狭义和广义的两个概念。ＣＡＭ 的狭义概念指的是从产品
设计到加工制造之间的一切生产准备活动，它包括 ＣＡＰＰ、ＮＣ 编程、工
时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。这是最初 ＣＡＭ
系统的狭义概念。到今天，ＣＡＭ 的狭义概念甚至更进一步缩小为 ＮＣ 编程
的同义词。ＣＡＭ 的广义概念包括的内容则多得多，除了上述 ＣＡＭ 狭义定
9 n) |1 b- b) S3 t义所包含的所有内容外，它还包括制造活动中与物流有关的所有过程
9 R1 _* Y( S4 r0 p- ?; [# v（加工、装配、检验、存储、输送）的监视、控制和管理。　
在实际应用中，一般意义上的 ＣＡＭ 主要是指利用计算机直接进行加
工制造、生产过程控制的技术系统，其主体是由数控机床（ＮＣ／ＣＮＣ／ＮＤＣ）、
机器人（Ｒｏｂｏｔ）、自动物料储运系统［运输设计 ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｇｕｉｄｅ　
Ｖｅｈｉｃｌｅ）＋存储系统 ＡＳ／ＲＳ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｓｔｏｒａｇｅ　＆　Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）］
! u( c' h1 v1 n. j- J4 x等设计而构成。其中，数控机床（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＮＣ）是一种能
够根据预先编好的一系列指令，实现对各种尺寸或各种形状的复杂工件
5 @2 ^+ ]) F/ P& Y" T- T9 U. e进行锯、铣、刨、磨、钻、车等多种不同加工方式的大型机床。经过几
十年的发展，ＮＣ 已经从识读器时代进入了计算机数控（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＣＮＣ），它是一台独立的微型计算机来控制其运行，
, Z3 Q+ j8 b  W% o6 V$ c! s. V6 Y又称加工中心（Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ，　ＭＣ）；另一种是直接数控（Ｄｉｒｅｃｔ　
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＤＮＣ），它是一台中心计算机对台数控机床同时控
% s- \+ K; S4 Y( s# F* G: k7 ?8 Q制，控制各台机床的加工程序都编入一个中央数据库内，通过中心计算
! s5 `3 F( R) L) d机传送到各个机床，而每台机床的加工情况，又通过附属控制器反馈到
/ D. I. O+ n  L' U7 I' ]" A中心计算机。随着技术的不断发展，ＤＮＣ 的含义由简单的直接数字控制
发展到分布式数字控制（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ），它不但具
有直接数字控制的所有功能，而且有系统状态监视以及系统控制等功
& O! d* P+ E. c" ^2 r能；它着眼于车间的信息集成，针对车间生产计划，技术准备，加工操
作等基本作业进行集中监控与分散控制，把生产任务通过局域网分配给
各个加工单元，并使之信息相互交换。而对物流等系统可以在条件成熟
. ]! v) w, ]9 d6 E5 m  _  Z; I时再扩充，既适用于现有的生产环境，提高生产率，又节省了成本。所
) O! X& C- B- f6 T8 j: H9 M1 W以说现代意义上的 ＤＮＣ，不仅指单个机床的控制而且在某种意义上是车
间级通讯风格的代名词。ＤＮＣ 已演变成生产准备和制造过程中设备信息
互连的一种技术，是实现 ＣＡＤ／ＣＡＰ／ＣＡＭ 一种技术关键的纽带，是现代化
制造车间实现 ＣＩＭＳ 信息集成和设备集成的有效途径。　
１．２　　先进制造技术及虚拟制造技术［４］　［１３］［１９］［４８］［４９］　
* @+ s, T, F# X9 X+ M# V( x4 T随着全球科技和经济的发展，制造业不仅要追求创新，而且还要重
视管理创新、组织创新、生产模式的创新、生产机制的创新，以推动制
造业技术进步和发展。　
先进制造技术是一个国家、一个民族赖以繁荣昌盛的重要手段，虚
, R: f; B# u) E# O' N" a' p& e拟制造技术是其关键技术之一。近年来，为了缩短产品的开发周期、降
低生产成本，提出了各种各样的制造模式，在这些新的制造模式中，由
9 M- T6 S2 ^' }' I于虚拟制造（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＶＭ）基本上不消耗资源和能量，
" W/ M1 n- T% h也不生产实际产品，而是产品的设计、开发与实现过程在计算机上的本
. ~" `8 J' N7 r0 t质实现，而且已经出现了许多成功的应用实例，因此，虚拟制造引起了
) p6 l+ C  R# T4 p" R' T

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人们的广泛关注，在科技界和企业界都成为研究的热点之一。　
虚拟制造技术是以计算机技术、信息技术、仿真技术和虚拟现实技
术为支持，在产品设计和制造出真实产品之前，就能使人体会感受到未
来产品的性能和可制造性、从而可以做出正确的决策和优化的实施方
案。虚拟制造在计算机上借助立体建模和仿真技术，从产品设计开始就
实时地、并行地对产品结构、工作性能、工艺流程、装配调试、作业计
* f( c+ c4 {# H, D: |7 Y/ G划、物流管理、资源调配以及成本核算等一切生产活动进行模拟与仿真，
) L. q" m/ H6 j/ U7 m! o检查产品的可加工性和设计的合理性、预测其制造周期和使用性能，以
便及时修改设计，更有效地灵活组织生产，可以缩短产品的研制周期，
获得最佳的产品质量、最低的成本和最短的开发周期。　
7 [0 R; j# ?8 |2 o3 H目前，虚拟制造技术已经在国外获得应用。美国三大汽车公司采用
( Y: U4 p! E# w& w9 b2 KＶＭＴ 技术后，汽车工业新车型开发的时间可由 ３６ 个月缩短到 ２４ 个月以
内，竞争的优势显然得到加强，其影响不可估量。例如：波音公司设计
的 ＶＳＸ 虚拟飞机，可用头盔显示器和数据手套进行观察与控制，使飞机
! ]5 o  G7 i7 V6 Y4 \设计人员身临其境地观察飞机设计的结果，并对其外观、内部结构及使
用性能进行考察；日本 Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ 公司开发的虚拟厨房设备制造系统，
允许消费者在购买商品前，在虚拟的厨房环境中体验不同设备的功能，
' |3 e. a2 Z! C# I9 C按自己的喜好评价、选择和重组这些设备，他们的选择将被存储，并通
过网络送至生产部门进行生产。我国的虚拟制造企业是适应香港和内地
7 S+ X( g+ k& [7 D, f发展的需要。８０ 年代以来，香港制造业以发生显著变化，制造企业的
８０～９０％把产品的加工和装配移到内地，但产品的设计、生产规划、市
4 W/ I- }, S! z6 T& U场开拓和销售，大部份还在香港进行。我国的虚拟制造企业目前还是一
个实验系统，以石家庄拖拉机厂为对象，实现异地的联网动作。　
虚拟制造技术是 ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ 技术发展的更高阶段，也是计算机图
形技术、仿真技术发展的产物，对产品开发具有重要的研究和应用意义。
由于目前商用虚拟制造技术相关软、硬件系统的功能还是比较有限，且
价格昂贵，因此，开发廉价而且功能较完善的虚拟制造系统应成为虚拟
* E( y9 \7 y& N6 D  u制造技术发展的重要内容之一，开发的内容包括拟人化的用户界面、基
- i2 D/ Z) [) x于事件的实时仿真引擎、虚拟外设的硬件接口、虚拟仿真语言、与传统
ＣＡＤ 软件的数据通用转换接口、各种数据库和工具库等。　虚拟制造技术
5 f3 z& L, W2 y的发展应遵循“抓应用，促发展，见效益”的原则，使昂贵的设备物尽
其用，而且还会促进相关基础技术研究与软件产品的开发。　
) b- O* X' [& \8 c1 |现代化先进制造技术典型代表是计算机集成制造系统（ＣＩＭＳ）［４］　［１６］　
［２７］［４３］
. `/ @4 L, L8 C. L，是一项面向企业生产全过程的高技术。ＣＩＭＳ 是在自动化技术、信
息技术及制造技术的基础上，通过计算机及其软件，把制造厂全部生产
: W5 F! m4 }! c' r% f( N活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，使其适应于多品
4 E# _3 ]$ W9 f9 j# [9 u种、中小批量生产的总体高效益、高柔性的制造系统工程。它是由四大
部分组成：即设计与工艺模块、制造模块、管理信息模块和存贮运输模
/ E. r- J2 n* b- X- I: B块。　
  i; }1 q* Y( V! ?+ S1 I# c6 T８０ 年代末期，高速切削技术逐步发展成熟，它在工业生产中得到应
, a% m6 W4 y7 ]2 I+ A9 i用，从机床、刀具及其他相关技术方面都得到了不断的完善。由于高速
' Y. ?9 [5 }8 S& U切削能够成倍地提高进给速度，所以在不降低生产效率的情况下使减少
5 e# m9 L! Q# C" D  u进刀间距成为可能，从而为提高工件的形状精度和降低表而粗糙度提供
5 O8 g' Y2 W' h3 N  C) A% V+ J1 P了前提条件。目前，高速铣削加工过的工件多数已不再需要最后一道手
# \! f6 S9 ~: ?* M% |# j7 M工加工的工序，而直接可以投入使用。　
+ x8 Q# A* s3 z! }4 i  n１．３　　本课题的研究意义和研究内容　
近年来，由于数控机床［３］和计算机成本大大降低，一般厂家都能够
. z5 e& m% T+ h) H8 X2 n# v5 Y配备功能齐全的硬件设备，同时还配备了相应的编程软件。由于采用了
ＣＡＤ／ＣＡＭ 技术，大大减少设计人员的工作量，编程人员根据模型能够快
# ~1 @! N. ~' h5 a/ W4 C1 w/ m2 i+ J: A速准确地编制出加工程序并传给数控机床进行加工零件，这样来缩短加
工的辅助时间，提高生产效率。　
2 W4 {$ }; @7 }6 R0 ?企业已购置许多数控设备，如数控车床、数控铣床、加工中心、数
; ^# i1 h0 {7 t, @! a控线切割机床等；同时也选购了一些比较优秀的 ＣＡＤ／ＣＡＭ 软件。　
从使用数控机床的情况来看，普遍应用水平不高，生产准备（数控
程序和机床刀具的准备）周期长，失误率高，数控机床功能，尤其是特
殊功能的开发应用不够，开机率一般在往往只能达到　２０％－３０％［１］，往往
1 W! ^: ^  o* E' [' w7 o+ q不及国外数控机床开动率达到 ６０％。数控机床使用效率低的原因如下：　
6 G2 j- ?2 v* y" K( |①用户盲目选购数控机床，致使数控机床不符合使用情况。　

% k' ]' [0 Y5 n* e) I5 |1 t

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②数控机床技术人员（编程人员、操作人员、维修人员等）综合素
质低。　
7 x% c' ~) z3 b4 U% M/ p( M" C( t企业在使用一些技术人员时，都是分开使用的，如编程人员、操作
& |! _/ }0 k0 e人员、维修人员等。而他们在沟通上难免有一定的不协调，致使工作出
现失误，从而影响到生产效率。也有的编程人员根本不懂的机床的好多
功能，特别是数控机床具有探头及对刀仪，根本就不会使用，使机床的
功能得不到充分发挥，看不到数控机床的优越性。还有的编程人员，自
" U; e' f/ p& E) t1 d, d5 T. I8 b; {己使用软件进行编程，往往不考虑生产效率，同时不采用混合编程，也
降低了生产效率。机床在出现故障时，也得不到及时维修，有出现停机
" |: l6 s9 `# E9 b时间十几天的情况都有，从而严重的影响到机床的使用效率。　
3 V" \7 t/ ^) y③手工数控编程的效率低。　
+ Z1 H7 q  [9 @1 B& G8 q4 O我们在进行编制零件的数控程序多为采用手工编程，再输入到数控
机床中，进行程序调试，程序符合加工条件后，对其零件进行加工。这
样，从编制一个零件的程序到加工到成品所花费的时间很长，效率低。
5 ^, ]3 t# r3 \3 \据国外统计，手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之
比约为 ３０：１，而往往数控机床在等待程序不能开动。　
) C, P4 {  i/ T0 |: |  R* L④数控机床的“工作环境差”。　
数控机床对工作环境要求很高，对环境的温度及湿度，机床所使用
6 ?. N8 s! Q" M8 K的气的压力，电压要求及其严格。　
⑤我国有好多大企业在采购软件时，选用的软件有多种，造成数据
无法传递，编程人员根据设计部门所提供的图纸信息，再重新进行建模
( z+ _, C( V# ?; G/ |' c# X" w% u及编程，这势必造成重复性劳动，同时对有的图纸的理解上存在一定的
难度，更有甚者，会造成产品质量事故。　
数控机床在我国的推广使用已近二十年的历史，目前主要还是集中
在单机使用上，在单机使用积累了一定的经验后，对于拥有多台数控机
床的用户，其单台机床与外界计算机或不同数控机床之间的信息交流很
! j% w1 H- J0 j9 C少，数控程序与机床之间的交换，最新的发展是由外接计算机与数控机
3 K1 h) }. J; O+ i/ e+ J: u床通过 ＲＳ－２３２Ｃ 串行口直接连接，直接进行数控程序的快速、准确地
传输，并且外接计算机可与多台具有相同的或者不同控制系统的数控机
. ^8 T4 l8 U( H/ P& u8 w床相连接，进行信息共享，并能管理多台机床组成的数控工段内的生产
过程中的信息，以减少生产准备，尤其是数控程序的准备时间。但对于
! e5 d: Q( }: W# J这些，作为管理者对此不了解，不能做到信息共享，这也严重地影响了
- p5 F1 c5 ~0 O, C1 E" Q生产效率。　
企业虽然选购了较为先进的 ＣＡＤ／ＣＡＭ 软件，如 Ｐｒｏ／Ｅ，Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ
+ M/ }7 K  A9 w3 O, D& E（以下简称 ＵＧ）等，使用效果不是很好。在从事产品设计时使用的设计
* }; T* ?: P5 u软件是二维 ＣＡＤ 软件，在装配时不能很好地检查零部件的干涉。有的虽
然在使用三维软件，也局限于零件的设计，使用的是最基本的功能模块。
+ y. A% N/ G! e; U6 c1 k+ t3 q没有展示出三维软件的优越性，特别是软件的应用技巧和二次开发。　
7 P$ E7 E2 R% M8 s我根据使用的三维软件 ＵＧ 和数控机床的本身加工特点，从以下几
方面进行分析 ＵＧ 模块化设计开发和数控加工中程序的的编制。　
１．３．１　　ＵＧ 模块化设计开发　
! p: s( }# _& v3 S% D, Y0 V利用三维软件 ＵＧ 提高实体建模速度。由于 ＵＧ 的设计方法是采用复
, d. q8 B& n2 y合建模方法进行设计，是一种面向目标的设计，为工程师提供了能满足
9 J9 E4 d7 ^. o% |# m( ]& `% d& r各自工作需求的正确建模工具——可以选择实体建模，表面建模，线框
6 n: ~( ]: G, B; a- B, S6 o0 a建模或基于特征的参数化建模。ＵＧ 是一个完全集成化的工业设计系统。　
, F1 [, [' H2 W* I2 |( z+ X在 ＵＧ 进行建模中，可使用以下的方法进行模块化设计：
①　利用 ＵＧ 软件进行设计工作时，很重要的工作就是制定公司标准。
建立一个标准的通用的种子部件和通用模板。　
②　利用 ＵＧ 软件建立产品的零部件时，由于零部件尺寸及位置间存
, t$ J, U6 I2 V; C5 H: w8 o在着一定的相关性，就可以进行参数化设计，如利用表达式、方程曲线
等进行设计。　
9 `; H0 R5 T2 J1 k③　利用 ＵＧ 软件可以将一些形状相似而尺寸不一致的一个零件族进
行标准件设计。采用的方法有利用电子表格、利用用户自定义特征法和
二次开发工具建立标准件库。　
１．３．２　数控程序编制　
3 ~9 A7 z) E1 }. g数控编程的方法有手工编程和计算机编程两种。编程的水平就直接
* i0 P2 D, F4 [2 n8 S. m+ B: }影响到生产效率。在这里，主要采用的方法如下：　
$ F5 c, }5 ~5 ]) K+ r8 l

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①　工艺是科学技术第一生产力的基本要素。只要有生产，就得有
- Z2 p5 _. O* W4 ]工艺。这是因为：在产品生产的全过程中，都是按照工艺要求进行施工
: [# F, ]9 p) y# Q  s- Z作业的。特别是现代化大工业的生产，工艺的作用尤为重要和明显。工
艺是组织、指挥生产的技术依据。把工艺做为工作的基础与纽带作用，
使人、机、料、法、环、测等生产要素有机地结合起来，并有效地开展
生产活动。　
& N- l! A3 f" L; u②采用计算机进行编程，用来提高生效率。　
③根据生产的特点，对一些二维程序进行分组，编制一些通用的子
: C6 x+ t" F' l  C+ O# g: l程序。这样可以减少程序输入及调试的时间。　
6 P: F% a! c+ Z3 U4 p1 w( a& r④编制一些找正的程序。以减少机床的装夹及找正的时间。　
. K: a  p3 B* \  L: b- N/ ]⑤对于数控机床有探头及对刀仪，要编制一些通用的程序，以减少
" j4 r4 V0 l) Z1 y0 d9 }对刀时间，充分发挥数控机床的优势。

老鹰

计算机辅助设计和计算机辅助制造，是指计算机为主要技术手段来生成和运用各种数字信息和图形信息，进行产品设计和制造。这是人类智慧与计算机系统中的硬件和软件功能的巧妙结合。从计算机科学的角度看，设计和制造过程是一个信息处理、交换、流通和管理的过程。因此，人们能够对产品从构思到投放市场的整个过程进行分析和控制，即对 设 计 和 制 造 过 程 中 的 产 生 转 换 存 储 流 通 管 理 进 行 分 析 和 控 制 。ＣＡＤ／ＣＡＭ 系统实质上是一个有关产品设计和制造的信息处理系统。　目前，市场上流行的商业性 ＣＡＤ／ＣＡＭ 系统，大体上可划分为两大类：一是通用性系统：典型的通用性系统有 ＣＡＤＡＭ、ＵＧ－ＩＩ、ＣＡＴＩＡ、Ｐｒｏ－Ｅ、Ｉ－ＤＥＡＳ 等。另一类是单功能系统：典型的单功能系统有 ＭａｓｔｅｒＣＡＭ、ＣＡＸＡ软件、金银花软件等。　一个比较完善的 ＣＡＤ／ＣＡＭ 系统，是由产品设计制造的数值计算和数据处理程序包、图形信息交换和处理的交互式图形显示程序包、存储和管理设计制造信息的工程数据库等三大部分构成的。这种系统的功能包括：要具有实体造型功能；曲面造型功能；物体的质量特性功能；三维运动机构分析和仿真功能；　有限元分析功能；三维及二维图形的转换功能；优化设计功能；数控加工功能；信息处理和信息管理功能。　采用计算机辅助设计的目的，是为了提高设计效率、提高设计质量。广大的工程技术人员必须具有三维想象力，利用三维软件进行设计，便于设计者进行直观地想象。　支撑软件采用ＵＮＩＸ环境和ＮＴ环境下的美国ＥＤＳ公司的Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ基于三维造型技术的集成化 ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ 软件，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，准确完整地表达和描述零件的复杂曲面和实体模型，可进行零件的三维模拟装配检查，在可视化环境下利用计算机辅助制造进行零件的数控加工工艺制定，直观地评价和比较各种加工方案，利用美国 ＣＧＴＥＣＨ 公司的 ＶＥＲＩＣＵＴ 仿真软件，通过定制毛坯，可进行实体加工切削仿真，检查加工中的过切现象和加工刀位的合理性，以取代实际试切，降低成本，节约加工工时，提高数控机床的利用率。　这正是 Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ 特别的地方，它可以用三维真实的模型进行渲染功能来帮助设计师。它还能使企业从产品设计到制造能够实现并行工

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rabbit2005

very good

xllandll

很好地方向啊。。。。。