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機械社區(qū)
標題: 基于 ＵＧ 模塊的企業(yè)應用研究---(1) [打印本頁]
作者: 老鷹 時間: 2006-4-10 11:21
標題: 基于 ＵＧ 模塊的企業(yè)應用研究---(1)
１．１ �,。茫粒模茫粒� 概述
隨著現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度越來越快,，而批量越來
越小,。各種產(chǎn)品在不斷提高性能的同時，其產(chǎn)品的外形也變得越來越復
雜,。設計部門要以最快的速度設計出產(chǎn)品和制造部門以最快的速度加工
制造出該產(chǎn)品,，只有運用先進的設計手段──計算機輔助設計（簡稱
ＣＡＤ）和先進的制造手段──計算機輔助制造［２］（簡稱 ＣＡＭ），或者 ＣＡＤ／ＣＡＭ
集成制造技術,�,！�
從計算機科學的角度看,，設計與制造的過程是一個關于產(chǎn)品的信息
產(chǎn)生、處理,、交換和管理的過程,。人們利用計算機作為主要技術手段，
對產(chǎn)品從構思到投放市場的整個過程中的信息進行分析和處理,，生成和
運用各種數(shù)字信息和圖形信息,，進行產(chǎn)品的設計與制造。ＣＡＤ／ＣＡＭ 技術
不是傳統(tǒng)設計,、制造流程的方法的簡單映像,，也不是局限于在個別步驟
或環(huán)節(jié)中部分的使用計算機作為工具，而是將計算機科學與工程領域的
專業(yè)技術以及人的智慧和經(jīng)驗以現(xiàn)代的科學方法為指導結合起來,，在設
計,、制造的全過程中各盡所長，盡可能的利用計算機系統(tǒng)來完成那些重
復性高,、勞動量大、計算復雜以及單純靠人工難以完成的工作,，輔助而
非代替工程技術人員完成整個過程,，以獲得最佳效果。ＣＡＤ／ＣＡＭ 系統(tǒng)以
及計算機硬件,、軟件為支持環(huán)境,，通過各個功能模塊（分系統(tǒng)）實現(xiàn)對
產(chǎn)品的描述、計算,、分析,、優(yōu)化、繪圖,、工藝規(guī)程設計,、仿真以及 ＮＣ
加工。而廣義的 ＣＡＤ／ＣＡＭ 集成系統(tǒng)還應包括生產(chǎn)規(guī)劃,、管理,、質量控制
等方面�,！�
１．１．１ 計算機輔助設計［５］�,。郏叮荨。郏保罚荨,。郏保福荨�
隨著傳統(tǒng) ＣＡＤ 系統(tǒng)在工業(yè)界的應用普及以及現(xiàn)代設計問題的復雜
化,、智能化，人們不再僅僅滿足于用計算機取代人進行手工繪圖,。所以
隨著計算機圖形學,、人工智能,、計算機網(wǎng)絡等基礎技術的發(fā)展和計算機
集成制造、并行工程,、協(xié)同設計等現(xiàn)代設計理論和方法的研究,，使得 ＣＡＤ
系統(tǒng)也由單純二維繪圖向三維智能設計、物理特性分析,、動態(tài)仿真方向
發(fā)展,，參數(shù)化設計向變量化和 ＶＧＸ（超變量化）方向發(fā)展，幾何造型,、曲
面造型,、實體造型向特征造型以及語義特征造型等方向發(fā)展；另一方面,，
伴隨著 ＣＡＤ 軟件復雜程度的增加和各個不同應用系統(tǒng)間互操作的現(xiàn)實需
要,，人們希望 ＣＡＤ 系統(tǒng)具有極佳的開放性同時又能“搭積木”似的自由
拼裝形成不同的功能配置，軟件工程技術,，特別是組件開發(fā)技術的研究
應用和逐漸成熟為解決這一問題提供了堅實的基礎,。
計算機輔助設計（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ�,。粒椋洌澹洹,。模澹螅椋纾睿,。茫粒模∈怯捎嬎銠C的硬,、
軟件系統(tǒng)輔助人們對產(chǎn)品或工程進行設計的方法與技術，包括設計,、計
算,、繪圖、工程分析,、模擬,、與文檔制作等設計活動，它是一種新的設
計方法,，也是一門多學科綜合運用的新技術,。ＣＡＤ 可以說是產(chǎn)品設計發(fā)
展史上的一次革命。ＣＡＤ 技術起步于 ５０ 年代后期,，很快就應用在航空工
業(yè),，但隨后便迅速擴展至其他工業(yè)領域，并且進一步向新產(chǎn)品制造過程
的設計與評價領域延伸,，從而導致了工作過程和步驟的具體化,。由于 ＣＡＤ
技術有效地縮短了產(chǎn)品設計周期，從而使企業(yè)能夠迅速對市場化作出反
應。當 ＣＡＤ 系統(tǒng)與外部通訊網(wǎng)絡連通時,，生產(chǎn)企業(yè)便可與其供應商和客
戶分享其具體的產(chǎn)品設計方案�,！�
ＣＡＤ 技術作為成熟的普及技術已在企業(yè)中廣泛應用,，并已成為企業(yè)
的現(xiàn)實生產(chǎn)力,。ＣＡＤ 技術的發(fā)展大約經(jīng)過了四個階段,，可分為：
① 曲面造型系統(tǒng)
６０ 年代出現(xiàn)的三維 ＣＡＤ 系統(tǒng)只是極為簡單的線框式系統(tǒng)。這種初期
的線框造型系統(tǒng)只能表達基本的幾何信息，不能有效表達幾何數(shù)據(jù)間的
拓撲關系,。７０ 年代，是飛機和汽車工業(yè)快速發(fā)展時期,，飛機及汽車制造
中遇到大量的自由曲面的問題,，當時只能采用多截面視圖、特征緯線的
方式來近似表達所設計的自由曲面,。但這種制作過程大大拖延了產(chǎn)品研
發(fā)時間,，因而要求更新設計手段,。此時法國人提出了貝賽爾算法，使人
們用計算機處理曲線及曲面問題變得可行,，同時也使法國達索飛機制造
公司的開發(fā)者們,，能在二維繪圖系統(tǒng) ＣＡＤＡＭ 的基礎上,，開發(fā)出以表面模
作者: 老鷹 時間: 2006-4-10 11:24
標題: Re: 基于 ＵＧ 模塊的企業(yè)應用研究---(2)
型為特點的自由曲面建模方法,，推出了三維曲面造型系統(tǒng) ＣＡＴＩＡ,。它實現(xiàn)以計算機完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時也使得 ＣＡＭ 技術的開發(fā)有了現(xiàn)實的基礎,。曲面造型系統(tǒng) ＣＡＴＩＡ 為人類帶來了第一次 ＣＡＤ 技術革命�,！∏嬖煨拖到y(tǒng)帶來的技術革新,，使汽車開發(fā)手段比舊的模式有了質的飛躍，新車型開發(fā)速度也大幅度提高,，許多車型的開發(fā)周期由原來的６ 年縮短到只需約 ３ 年�,！� ② 三維實體造型及特征造型技術 準確完整地表達和描述模具的復雜曲面和實體模型，７０ 年代末到８０ 年代初，由于計算機技術的進步，計算機輔助分析,， 計算機輔助制造技術也有了較大發(fā)展。ＥＤＳ 公司開發(fā)出了許多專用軟件,，如 Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ（簡稱 ＵＧ）則側重在實體造型及自由曲面［７］造型技術,，它能準確地表達和描述復雜曲面和實體模型，同時發(fā)展 ＣＡＭ［８］�,。郏梗荨。郏保埃菁夹g,。由于實體造型技術能精確表達零件的全部屬性,，如實體體積,、面積、重心,、慣性矩等的自動計算,、隱藏線隱藏面的消除、有限元網(wǎng)格劃分等,，在理論上有助于統(tǒng)一 ＣＡＤ,， ＣＡＥ,，�,。茫粒� 模型表達,，給設計帶來了驚人的方便,�,？梢哉f，實體造型技術的普及應用標志著 ＣＡＤ 發(fā)展史的第二次技術革命,�,！√卣髟煨褪窃� ＣＡＤ／ＣＡＭ 技術的發(fā)展和應用達到一定水平,、要求進一步提高生產(chǎn)組織集成化和自動化程度的歷史進程中孕育成長起來的,。其特點是建立的零部件模型不僅包括了幾何信息，還包括了 ＣＡＰＰ ,、ＣＡＭ 所需的信息,，形成了真正符合 ＳＴＥＰ 標準的產(chǎn)品信息模型,；工程人員以自己熟悉的方式進行設計,，以提高實體造型的設計效率,�,！� ③ 參數(shù)化技術�,。福� 年代中期,，人們提出了一種無約束自由造型更新穎、更好的算法 ——參數(shù)化實體造型方法,。參數(shù)設計是指設計對象的修改需要更大的自由度,。利用參數(shù)變化來更新幾何形狀及相關尺寸,，得到我們所需要的幾何體或幾何形狀,。它具有基于特征、全尺寸約束,、全數(shù)據(jù)相關,、尺寸驅動設計修改等特點,。進入 ９０ 年代,，參數(shù)化技術變得成熟起來，充分體現(xiàn)出其在許多通用件,、零部件設計上存在的簡便易行的優(yōu)勢,�,！� ④ 變量化技術 參數(shù)化技術的應用成功,，使它在 ９０ 年代幾乎成為 ＣＡＤ 業(yè)界的標準。但這種把線框模型,、曲面模型及實體模型疊加在一起的復合建模技術并非完全基于實體，這難以全面應用參數(shù)化技術,�,！∽兞吭O計是參數(shù)化技術設計發(fā)展的必然趨勢,，幾何圖形或幾何體均通過一定的尺寸約束來定義,，因此，改變某些尺寸參數(shù)即可生成新的圖形或物體,，而且 ２Ｄ 、３Ｄ 變量設計是可以達到雙向溝通的,，這一技術給ＣＡＤ 帶來巨大的活力和創(chuàng)造力,。變量化技術既保持了參數(shù)化技術原有的優(yōu)點，同時又克服了它的許多不足之處,，為 ＣＡＤ 技術的發(fā)展提供了更大的空間和機遇,。 現(xiàn)在的 ＣＡＤ 技術還具有以下特點： ①智能化 ＣＡＤ 技術 現(xiàn)有 ＣＡＤ 技術在機械設計中只能處理數(shù)值型的工作。然而在設計活動中存在著另一類符號推理型工作,。這些工作依賴于一定的知識模型,，采用推理方法才能獲得圓滿解決。因此將人工智能技術,，特別是專家系統(tǒng)技術,，與傳統(tǒng)的 ＣＡＤ 技術結合起來，形成智能化 ＣＡＤ 系統(tǒng),，這是機械 ＣＡＤ 發(fā)展的必然趨勢,。�,。茫粒� 能化過程中，同時要注意發(fā)展新的設計理論與方法,，特別是并行設計理論以及概念設計的理論,，它們都是當今 ＣＡＤ 理論研究的熱點。另外還需要繼續(xù)深入研究機械設計型專家系統(tǒng)中的一些基本理論及技術問題,，如知識表達,、知識獲取、推理機制等,�,！� ② ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ 集成［１１］�,。郏矗罚荨檫m應設計與制造自動化的要求,，特別是計算機集成制造系統(tǒng)（ＣＩＭＳ）的要求，進一步提高集成水平是 ＣＡＤ／ＣＡＭ 系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向,。ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ 集成包括信息及物理設備兩方面的集成,。從信息集成的角度看，所謂集成是指在 ＣＡＤ ,、ＣＡＰＰ ,、ＣＡＭ 各模塊間信息的提取、交換,、共享和處理的集成,，即信息流的整體集成，這就要求設計者在幾何造型方面必須實現(xiàn)從傳統(tǒng)的實體造型到參數(shù)化特征造型的轉變,，以便 ＣＡＤ 系統(tǒng)建立完備的,、統(tǒng)一的、符合某種標準的產(chǎn)品信息模型,，使ＣＡＰＰ 及 ＣＡＭ 環(huán)節(jié)能從該模型中獲取所需信息,，并最終將 ＣＡＤ 設計模型轉換成制造模型。
作者: 老鷹 時間: 2006-4-10 11:27
標題: Re: 基于 ＵＧ 模塊的企業(yè)應用研究---(3)
③ 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的標準化 3 ]( j" M* c2 P, O/ f
電子化的產(chǎn)品模型要求在不同的場合下使用不同的 ＣＡＤ／ＣＡＭ 軟件，" ]( t1 \4 y* H4 E' P
為了使用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)能夠順利進行交換,，必須制定數(shù)據(jù)交換的標準,。當
8 G/ G) T8 O) Y前流行的數(shù)據(jù)交換規(guī)范主要有 ＩＧＥＳ 和 ＳＴＥＰ �,！�
% Z7 L) J9 @! Z# _! {ＣＡＤ 技術基礎理論的每次重大進展,，無一不帶動了 ＣＡＤ／ ＣＡＭ／ＣＡＥ 整
- F+ A* m9 q! I8 [體技術的提高以及制造手段的更新,。技術發(fā)展,，永無止境。沒有一種技
& C0 U# C! G2 f+ S; [3 {4 v術是常青樹,，ＣＡＤ 技術一直處于不斷的發(fā)展與探索之中,。正是這種此消
, X0 _- ?# R/ H0 [6 }* A7 @- _彼長的互動與交替，造就了今天 ＣＡＤ 技術的興旺與繁榮,，促進了工業(yè)的
; \2 s/ y1 _; Y; Q5 p高速發(fā)展,。
, ]$ u' \+ U4 Z. a+ n１．１．２ 計算機輔助制造
' z3 b3 v& _2 V. i" s計算機輔助制造（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ�,。粒椋洌澹洹,。停幔睿酰妫幔悖簦酰颍椋睿纾喎Q ＣＡＭ）,，ＣＡＭ' y6 u% ?' Y0 n: g
從手工編程,、自動編程，到現(xiàn)在的諸項內(nèi)容：工藝裝備設計,、數(shù)字化（圖
/ {8 @! D8 \+ A) i, ^. Q: v3 C形化）控制,、工藝過程計劃（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ�,。校颍铮悖澹螅蟆,。校欤幔睿睿椋睿纾喎Q
3 O' P w7 z1 o1 v2 L$ {ＣＡＰＰ）,、機器人,、柔性制造系統(tǒng)［１２］ （Ｆｌｅｘｉｂｌｅ�,。停幔睿睢,。妫幔悖簦酰颍濉。螅螅簦澹�,，7 z1 F4 {6 a5 M0 O8 w, y) O+ R
ＦＭＳ）,、工廠管理以及一些企業(yè)正在發(fā)展的 ＣＩＭＳ 項目。到目前為止,，計2 E, b5 K0 V, E n
算機輔助制造有狹義和廣義的兩個概念,。ＣＡＭ 的狹義概念指的是從產(chǎn)品$ g ]. g z" i: T- n! t; W, G4 _1 Q/ I
設計到加工制造之間的一切生產(chǎn)準備活動,，它包括 ＣＡＰＰ、ＮＣ 編程,、工" \7 I' I$ O9 x0 `; T) o
時定額的計算,、生產(chǎn)計劃的制訂、資源需求計劃的制訂等,。這是最初 ＣＡＭ2 A! [4 o, l* A$ D: l
系統(tǒng)的狹義概念,。到今天，ＣＡＭ 的狹義概念甚至更進一步縮小為 ＮＣ 編程0 o9 d+ b9 Z: j# [* f/ r
的同義詞,。ＣＡＭ 的廣義概念包括的內(nèi)容則多得多,，除了上述 ＣＡＭ 狹義定9 M; m$ G4 c. j) ?, o/ r
義所包含的所有內(nèi)容外，它還包括制造活動中與物流有關的所有過程
; \0 f H" t) K$ J- t8 @4 u（加工,、裝配,、檢驗、存儲,、輸送）的監(jiān)視,、控制和管理�,！�( E( e* V9 E& {! R/ R6 j
在實際應用中，一般意義上的 ＣＡＭ 主要是指利用計算機直接進行加# h) b0 z; x) C0 A$ C
工制造,、生產(chǎn)過程控制的技術系統(tǒng),，其主體是由數(shù)控機床（ＮＣ／ＣＮＣ／ＮＤＣ）、
0 s! ~ I$ N; ~1 p$ n$ Z8 h機器人（Ｒｏｂｏｔ）,、自動物料儲運系統(tǒng)［運輸設計 ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ�,。牵酰椋洌濉�, \, s9 k# W: J" c
Ｖｅｈｉｃｌｅ）＋存儲系統(tǒng) ＡＳ／ＲＳ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ�,。Α,。遥澹簦颍椋澹觯幔臁。樱螅簦澹恚�
& h+ H) s- y. C) b9 @$ {等設計而構成,。其中,，數(shù)控機床（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ,，ＮＣ）是一種能' I0 y' A6 `) n' w& L6 \/ O6 P( ?( m) s
夠根據(jù)預先編好的一系列指令,，實現(xiàn)對各種尺寸或各種形狀的復雜工件4 t* r" x4 X! a* N& ]! O s$ `# j
進行鋸、銑,、刨,、磨、鉆,、車等多種不同加工方式的大型機床,。經(jīng)過幾8 i* q: {. o! C
十年的發(fā)展，ＮＣ 已經(jīng)從識讀器時代進入了計算機數(shù)控（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
0 H7 i; Y9 e1 Y, l- U: B& sＮｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ,，ＣＮＣ）,，它是一臺獨立的微型計算機來控制其運行，
& D/ C5 s( ?& S: T5 R6 U5 I* s又稱加工中心（Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ�,。茫澹睿簦澹�,， ＭＣ）,；另一種是直接數(shù)控（Ｄｉｒｅｃｔ 5 I+ A/ {, _/ m4 h; Q# j' O( A
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ�,。茫铮睿簦颍铮欤模危茫�,，它是一臺中心計算機對臺數(shù)控機床同時控
5 H0 x* l- X, {) X制,，控制各臺機床的加工程序都編入一個中央數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過中心計算" A: t- f' b. ~$ ^8 V# p7 B
機傳送到各個機床,，而每臺機床的加工情況,，又通過附屬控制器反饋到
: |8 M$ {4 q: k$ F, \( w中心計算機。隨著技術的不斷發(fā)展,，ＤＮＣ 的含義由簡單的直接數(shù)字控制
+ @0 s3 U+ `7 f發(fā)展到分布式數(shù)字控制（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ�,。危酰恚澹颍椋悖幔臁。茫铮睿簦颍铮欤�,，它不但具5 u9 }6 p$ H$ K
有直接數(shù)字控制的所有功能,，而且有系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視以及系統(tǒng)控制等功
( W7 g' Z# h" m& ?& V能；它著眼于車間的信息集成,，針對車間生產(chǎn)計劃,，技術準備，加工操
* A: n0 N: B9 q4 C作等基本作業(yè)進行集中監(jiān)控與分散控制,，把生產(chǎn)任務通過局域網(wǎng)分配給
5 Q1 w; y! I& B0 B$ }& R3 K! R各個加工單元,，并使之信息相互交換。而對物流等系統(tǒng)可以在條件成熟
5 m0 b4 U( I+ L; P4 t, y# q: F時再擴充,，既適用于現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)境,，提高生產(chǎn)率，又節(jié)省了成本,。所
6 y7 a: Y" X9 ?# s R1 g以說現(xiàn)代意義上的 ＤＮＣ,，不僅指單個機床的控制而且在某種意義上是車
1 u7 [* r8 ~9 \+ @" q間級通訊風格的代名詞。ＤＮＣ 已演變成生產(chǎn)準備和制造過程中設備信息5 a( H" a# u! n6 h
互連的一種技術,，是實現(xiàn) ＣＡＤ／ＣＡＰ／ＣＡＭ 一種技術關鍵的紐帶,，是現(xiàn)代化
# i; F! X& Z! |. }, k) u6 y制造車間實現(xiàn) ＣＩＭＳ 信息集成和設備集成的有效途徑�,！�3 N+ m3 b, F6 B8 N0 e
１．２ 先進制造技術及虛擬制造技術［４］�,。郏保常荩郏保梗荩郏矗福荩郏矗梗荨�
+ Y0 N6 m) i) m5 f# \! m隨著全球科技和經(jīng)濟的發(fā)展,，制造業(yè)不僅要追求創(chuàng)新，而且還要重
) U: h5 I/ b: |9 z+ f0 C視管理創(chuàng)新,、組織創(chuàng)新,、生產(chǎn)模式的創(chuàng)新、生產(chǎn)機制的創(chuàng)新,，以推動制+ p, C7 K3 j8 ~; }& m. M
造業(yè)技術進步和發(fā)展,。 & C8 T& y! J* G; s* S
先進制造技術是一個國家,、一個民族賴以繁榮昌盛的重要手段,，虛" I, Y- e( l# c& ?5 V4 R& U
擬制造技術是其關鍵技術之一。近年來,，為了縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,、降
+ r4 Q) `! j+ P9 b( s低生產(chǎn)成本，提出了各種各樣的制造模式,，在這些新的制造模式中,，由
6 q. d6 b- w) u9 O& l ?3 v! B6 C1 ~- b于虛擬制造（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ,，ＶＭ）基本上不消耗資源和能量,，
0 \3 D8 k, s5 ?+ \1 H也不生產(chǎn)實際產(chǎn)品，而是產(chǎn)品的設計,、開發(fā)與實現(xiàn)過程在計算機上的本
. M$ E4 j) j* G$ Z+ }& F2 o4 D% t% h質實現(xiàn),，而且已經(jīng)出現(xiàn)了許多成功的應用實例，因此,，虛擬制造引起了6 L, b4 O- t# }
作者: 老鷹 時間: 2006-4-10 11:28
標題: Re: 基于 ＵＧ 模塊的企業(yè)應用研究---(4)
人們的廣泛關注,，在科技界和企業(yè)界都成為研究的熱點之一,�,！�6 Q- w, A" D" d) l
虛擬制造技術是以計算機技術、信息技術,、仿真技術和虛擬現(xiàn)實技
/ O: K& V6 w$ U" T' a: f術為支持,，在產(chǎn)品設計和制造出真實產(chǎn)品之前，就能使人體會感受到未
# b; b8 y1 p/ p G- @. F% g" U. n來產(chǎn)品的性能和可制造性,、從而可以做出正確的決策和優(yōu)化的實施方/ n# X* I9 _# ]8 X( y
案,。虛擬制造在計算機上借助立體建模和仿真技術，從產(chǎn)品設計開始就
6 Y6 Z' |- T1 F% @& H實時地,、并行地對產(chǎn)品結構,、工作性能、工藝流程,、裝配調試,、作業(yè)計7 {0 A* I% |% T# l" O0 [* b4 v6 Q: Q/ g
劃,、物流管理、資源調配以及成本核算等一切生產(chǎn)活動進行模擬與仿真,，1 w; l% n; c$ }- X8 _
檢查產(chǎn)品的可加工性和設計的合理性,、預測其制造周期和使用性能，以$ M" l! n* ?$ k+ s( E/ L
便及時修改設計,，更有效地靈活組織生產(chǎn),，可以縮短產(chǎn)品的研制周期，
, s" e/ q8 S: F, a4 }( m獲得最佳的產(chǎn)品質量,、最低的成本和最短的開發(fā)周期,。 3 ?9 Y" w+ X) a- J$ c% O
目前,，虛擬制造技術已經(jīng)在國外獲得應用,。美國三大汽車公司采用7 Q( ~ Z; l% Z
ＶＭＴ 技術后，汽車工業(yè)新車型開發(fā)的時間可由 ３６ 個月縮短到 ２４ 個月以& C; r+ \+ [% K( F
內(nèi),，競爭的優(yōu)勢顯然得到加強,，其影響不可估量。例如：波音公司設計5 E* ?" ^. I2 r" c" r2 l. a
的 ＶＳＸ 虛擬飛機,，可用頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套進行觀察與控制,，使飛機
: z( V c- I* h; r. P: j6 A9 s設計人員身臨其境地觀察飛機設計的結果，并對其外觀,、內(nèi)部結構及使6 Z1 e0 ]) Z% q' I+ @
用性能進行考察,；日本 Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ 公司開發(fā)的虛擬廚房設備制造系統(tǒng)，, p/ p' O) N4 W7 E+ a
允許消費者在購買商品前,，在虛擬的廚房環(huán)境中體驗不同設備的功能,，
* }2 }0 C+ ?; m3 c, c5 f- n按自己的喜好評價、選擇和重組這些設備,，他們的選擇將被存儲,，并通
. C, Q8 p& N6 Q, {過網(wǎng)絡送至生產(chǎn)部門進行生產(chǎn)。我國的虛擬制造企業(yè)是適應香港和內(nèi)地
9 k" V' G9 Q0 q4 Y/ C發(fā)展的需要,。８０ 年代以來,，香港制造業(yè)以發(fā)生顯著變化，制造企業(yè)的 [+ b* Y1 i4 _
８０～９０％把產(chǎn)品的加工和裝配移到內(nèi)地,，但產(chǎn)品的設計,、生產(chǎn)規(guī)劃、市 G' `" X6 K) ?6 L
場開拓和銷售,，大部份還在香港進行,。我國的虛擬制造企業(yè)目前還是一1 Z5 _$ t' E! J
個實驗系統(tǒng)，以石家莊拖拉機廠為對象,，實現(xiàn)異地的聯(lián)網(wǎng)動作,�,！�/ c$ y; o7 \! U
虛擬制造技術是 ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ 技術發(fā)展的更高階段，也是計算機圖& `) T$ I5 Q7 \
形技術,、仿真技術發(fā)展的產(chǎn)物,，對產(chǎn)品開發(fā)具有重要的研究和應用意義。6 p! _' P2 o. t
由于目前商用虛擬制造技術相關軟,、硬件系統(tǒng)的功能還是比較有限,，且
' @) u7 U( f/ r6 S/ g價格昂貴，因此,，開發(fā)廉價而且功能較完善的虛擬制造系統(tǒng)應成為虛擬
. Y7 E: e y8 ]( \8 y5 q" U+ j% u2 S- P制造技術發(fā)展的重要內(nèi)容之一,，開發(fā)的內(nèi)容包括擬人化的用戶界面、基
% V% H) b! O* L% B于事件的實時仿真引擎,、虛擬外設的硬件接口,、虛擬仿真語言、與傳統(tǒng)
' A% Y' y9 [/ g. `2 H7 vＣＡＤ 軟件的數(shù)據(jù)通用轉換接口,、各種數(shù)據(jù)庫和工具庫等,。 虛擬制造技術3 }( u# c# p5 }6 m9 \! S4 V& a
的發(fā)展應遵循“抓應用,，促發(fā)展,，見效益”的原則，使昂貴的設備物盡# Z+ }# W* O4 n1 \6 T) E: u. X. O9 x
其用,，而且還會促進相關基礎技術研究與軟件產(chǎn)品的開發(fā),。 5 y' h' F" o2 G* v$ i! U1 k
現(xiàn)代化先進制造技術典型代表是計算機集成制造系統(tǒng)（ＣＩＭＳ）［４］�,。郏保叮荨�
0 v O3 X* s, u1 [* p: U7 I［２７］［４３］( h* A, M7 i1 s+ k B. g
,，是一項面向企業(yè)生產(chǎn)全過程的高技術。ＣＩＭＳ 是在自動化技術,、信
q$ ]# O3 q8 F! I% L0 E: p; D息技術及制造技術的基礎上,，通過計算機及其軟件，把制造廠全部生產(chǎn)
. k* [' ^+ }" [" ]; Q活動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來,，使其適應于多品( K( o3 j8 l7 E2 G6 i% {0 u+ c- Z& ]
種,、中小批量生產(chǎn)的總體高效益,、高柔性的制造系統(tǒng)工程。它是由四大0 A9 W+ L5 F+ k; w
部分組成：即設計與工藝模塊、制造模塊,、管理信息模塊和存貯運輸模+ o- ~$ z% M) d9 E5 h1 J3 c2 K
塊,。
, b/ t( s/ Y9 W E８０ 年代末期,，高速切削技術逐步發(fā)展成熟,，它在工業(yè)生產(chǎn)中得到應
2 b0 C* g& T, h& }用,，從機床、刀具及其他相關技術方面都得到了不斷的完善,。由于高速+ t% m1 ? ?, w# @9 y
切削能夠成倍地提高進給速度,，所以在不降低生產(chǎn)效率的情況下使減少+ ]" H9 H) D9 z5 ~, S' m# z* E
進刀間距成為可能，從而為提高工件的形狀精度和降低表而粗糙度提供
9 ]# m% ?& h# _* G了前提條件,。目前,，高速銑削加工過的工件多數(shù)已不再需要最后一道手
4 w7 _% ^' ~9 _; N- L0 _% g工加工的工序，而直接可以投入使用,�,！�# d' ?4 f" h& q7 n4 t
１．３ 本課題的研究意義和研究內(nèi)容 7 J! {- A/ Y2 ?3 y
近年來，由于數(shù)控機床［３］和計算機成本大大降低,，一般廠家都能夠3 ?( _0 g+ l1 C: W% B8 t2 ] ~
配備功能齊全的硬件設備,，同時還配備了相應的編程軟件。由于采用了
. J) U0 N) ?( G L1 n ?7 VＣＡＤ／ＣＡＭ 技術,，大大減少設計人員的工作量,，編程人員根據(jù)模型能夠快/ g3 D$ e1 U, t0 ~* _$ n; b
速準確地編制出加工程序并傳給數(shù)控機床進行加工零件，這樣來縮短加4 P0 c& B0 K5 n
工的輔助時間,，提高生產(chǎn)效率,。
4 F7 R" g h/ r# s, y企業(yè)已購置許多數(shù)控設備,，如數(shù)控車床,、數(shù)控銑床、加工中心,、數(shù)5 K2 g+ G( Y& ~$ ^; @
控線切割機床等,；同時也選購了一些比較優(yōu)秀的 ＣＡＤ／ＣＡＭ 軟件�,！�7 c' q2 C' Q" H
從使用數(shù)控機床的情況來看,，普遍應用水平不高，生產(chǎn)準備（數(shù)控
- c5 @* P5 h6 u0 M) \7 u0 N+ M程序和機床刀具的準備）周期長,，失誤率高,，數(shù)控機床功能，尤其是特: R. O4 g1 ]8 T6 ^! o7 z6 I
殊功能的開發(fā)應用不夠,，開機率一般在往往只能達到�,。玻埃ィ常埃ィ郏保荩�
3 u0 q0 K/ w9 K* q V3 H- A, U% a不及國外數(shù)控機床開動率達到 ６０％,。數(shù)控機床使用效率低的原因如下： " H" W6 c7 T2 {/ O1 z* D# j9 `
①用戶盲目選購數(shù)控機床,，致使數(shù)控機床不符合使用情況�,！�
8 B0 d. Q. v! |; ^. M! J7 y" t, r) I: }6 W i
作者: 老鷹 時間: 2006-4-10 11:29
標題: Re: 基于 ＵＧ 模塊的企業(yè)應用研究---(5)
②數(shù)控機床技術人員（編程人員,、操作人員,、維修人員等）綜合素
V( K }- J& Z8 x6 X( n. v+ V5 R& w) d質低�,！�
. `: F5 G" {4 H% [+ j7 e$ ~1 ^企業(yè)在使用一些技術人員時,，都是分開使用的，如編程人員,、操作6 Q0 c. v1 M9 Q" Z
人員,、維修人員等。而他們在溝通上難免有一定的不協(xié)調,，致使工作出
2 v3 _2 ^+ N! ^/ |$ J, b8 \; d現(xiàn)失誤,，從而影響到生產(chǎn)效率。也有的編程人員根本不懂的機床的好多$ _ f+ O2 P. J9 I% h
功能,，特別是數(shù)控機床具有探頭及對刀儀,，根本就不會使用，使機床的( g: ~* J. k- ^8 x
功能得不到充分發(fā)揮,，看不到數(shù)控機床的優(yōu)越性,。還有的編程人員，自2 `! D# x' [" f1 }0 u
己使用軟件進行編程,，往往不考慮生產(chǎn)效率,，同時不采用混合編程，也) n# C3 ]( [& a" W* z( s! ?
降低了生產(chǎn)效率,。機床在出現(xiàn)故障時,，也得不到及時維修，有出現(xiàn)停機
5 n) i) b6 h3 ~5 z/ s時間十幾天的情況都有,，從而嚴重的影響到機床的使用效率,。 9 M& V. H6 k1 b$ h# B5 H/ T
③手工數(shù)控編程的效率低,�,！�
: \: a! O: n7 G' O, k [1 T我們在進行編制零件的數(shù)控程序多為采用手工編程，再輸入到數(shù)控# X( N" f+ D- ]$ F: ^: {( N& J5 g
機床中,，進行程序調試,，程序符合加工條件后，對其零件進行加工,。這) G" y: x- h$ I% I2 r# [4 J P6 M x
樣,，從編制一個零件的程序到加工到成品所花費的時間很長，效率低,。
- i. q# l ?/ n3 b3 e據(jù)國外統(tǒng)計,，手工編程時,，一個零件的編程時間與機床實際加工時間之
! K; ]5 F6 p; d2 {3 e3 M! P比約為 ３０：１,，而往往數(shù)控機床在等待程序不能開動,。 ! T+ C) I( q8 N
④數(shù)控機床的“工作環(huán)境差”,�,！�% S# B. ^# c: U$ \3 F
數(shù)控機床對工作環(huán)境要求很高，對環(huán)境的溫度及濕度,，機床所使用& {) e) ] b4 a0 ?7 ]
的氣的壓力,，電壓要求及其嚴格�,！�6 a* I$ A, W4 V; O( K, W
⑤我國有好多大企業(yè)在采購軟件時,，選用的軟件有多種，造成數(shù)據(jù)
- f" ]% U0 O9 x( b5 B無法傳遞,，編程人員根據(jù)設計部門所提供的圖紙信息,，再重新進行建模
; A) S3 T" \6 i! l' }及編程，這勢必造成重復性勞動,，同時對有的圖紙的理解上存在一定的
# y! }, R9 l6 p' C難度,，更有甚者，會造成產(chǎn)品質量事故,�,！�
' E3 k. e% z1 _: `數(shù)控機床在我國的推廣使用已近二十年的歷史，目前主要還是集中
$ }0 w# j2 S6 L2 p4 H在單機使用上,，在單機使用積累了一定的經(jīng)驗后,，對于擁有多臺數(shù)控機
0 @' {$ R$ g+ H$ {$ a) ^ A床的用戶，其單臺機床與外界計算機或不同數(shù)控機床之間的信息交流很7 x0 p, [5 q: @) D& w3 |- y0 w
少,，數(shù)控程序與機床之間的交換,，最新的發(fā)展是由外接計算機與數(shù)控機) U- Z; A. g1 k/ ?
床通過 ＲＳ－２３２Ｃ 串行口直接連接，直接進行數(shù)控程序的快速,、準確地
) U2 d! g" B* q. s4 Z, p7 U5 a傳輸,，并且外接計算機可與多臺具有相同的或者不同控制系統(tǒng)的數(shù)控機
. Z& r3 {: V+ V9 r6 V2 S床相連接，進行信息共享,，并能管理多臺機床組成的數(shù)控工段內(nèi)的生產(chǎn)
; b+ L) ~2 K' V# M2 f4 `2 ~$ Y# L過程中的信息,，以減少生產(chǎn)準備，尤其是數(shù)控程序的準備時間,。但對于
9 c) w" ]! D1 j: [# ^* w: }這些,，作為管理者對此不了解，不能做到信息共享,，這也嚴重地影響了* |. w* o: ~! F8 X0 s; N: P
生產(chǎn)效率,。
7 @: [% @ R1 U0 R4 ~: J企業(yè)雖然選購了較為先進的 ＣＡＤ／ＣＡＭ 軟件，如 Ｐｒｏ／Ｅ,，Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ8 S1 K! C. W6 B3 G; C4 _
（以下簡稱 ＵＧ）等,，使用效果不是很好。在從事產(chǎn)品設計時使用的設計
8 F2 ?$ \8 H& C0 V2 M軟件是二維 ＣＡＤ 軟件,，在裝配時不能很好地檢查零部件的干涉,。有的雖' B" }0 L# L1 B: q
然在使用三維軟件，也局限于零件的設計,，使用的是最基本的功能模塊,。- U$ ~; e& U# _- f: i, j
沒有展示出三維軟件的優(yōu)越性，特別是軟件的應用技巧和二次開發(fā),�,！�
9 `6 @7 V, c' h# Z0 \% _; x7 k我根據(jù)使用的三維軟件 ＵＧ 和數(shù)控機床的本身加工特點，從以下幾
D% F7 K6 N0 m9 t- Q$ [% `5 Y方面進行分析 ＵＧ 模塊化設計開發(fā)和數(shù)控加工中程序的的編制,�,！�
' |5 Q7 K# {( K１．３．１ ＵＧ 模塊化設計開發(fā) 2 P! k' [$ C$ B7 F' K" l+ Z
利用三維軟件 ＵＧ 提高實體建模速度,。由于 ＵＧ 的設計方法是采用復
; c7 i* E0 G/ A1 Q C3 p/ |合建模方法進行設計,，是一種面向目標的設計，為工程師提供了能滿足' o9 Z2 O' }8 N/ {
各自工作需求的正確建模工具——可以選擇實體建模,，表面建模,，線框- {, N7 R2 q( a8 c& U
建模或基于特征的參數(shù)化建模,。ＵＧ 是一個完全集成化的工業(yè)設計系統(tǒng),。 4 ~; {: k( |; _/ z) [
在 ＵＧ 進行建模中,，可使用以下的方法進行模塊化設計：
% \7 ^" X ~6 I, i① 利用 ＵＧ 軟件進行設計工作時,，很重要的工作就是制定公司標準。0 i; C1 l& ?( O9 u: S; o
建立一個標準的通用的種子部件和通用模板,�,！�
( G% p% I6 d& C7 h! F" _+ E7 ?② 利用 ＵＧ 軟件建立產(chǎn)品的零部件時，由于零部件尺寸及位置間存$ I. c) {+ s) |; J
在著一定的相關性,，就可以進行參數(shù)化設計,，如利用表達式、方程曲線1 V1 f' U& `* ?) y. b3 p" A* ~* m
等進行設計,�,！�; N- c F8 I' z1 I" [% C8 B7 o8 s. Z2 D
③ 利用 ＵＧ 軟件可以將一些形狀相似而尺寸不一致的一個零件族進3 N$ N. c9 _" I$ L7 V, L7 z
行標準件設計。采用的方法有利用電子表格,、利用用戶自定義特征法和
) F+ F6 O- c9 p5 W6 ^2 R二次開發(fā)工具建立標準件庫,�,！�
. }0 }4 n: R0 E9 p8 r１．３．２ 數(shù)控程序編制 ' y& h! ?* T( r9 a
數(shù)控編程的方法有手工編程和計算機編程兩種。編程的水平就直接
6 J$ r! R/ b) D8 x3 ?影響到生產(chǎn)效率,。在這里,，主要采用的方法如下：
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作者: 老鷹 時間: 2006-4-10 11:31
標題: Re: 基于 ＵＧ 模塊的企業(yè)應用研究---(6)
① 工藝是科學技術第一生產(chǎn)力的基本要素。只要有生產(chǎn),，就得有
3 N( H# z/ O' x* T* G$ e$ b( v工藝,。這是因為：在產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程中,，都是按照工藝要求進行施工
N$ d) {0 t% B作業(yè)的,。特別是現(xiàn)代化大工業(yè)的生產(chǎn)，工藝的作用尤為重要和明顯,。工# c0 [- |& ]4 \; r( ~; {( r
藝是組織,、指揮生產(chǎn)的技術依據(jù)。把工藝做為工作的基礎與紐帶作用,，
& b* B- Q$ _0 J9 i; J; C8 L2 P7 |( M使人,、機、料,、法,、環(huán)、測等生產(chǎn)要素有機地結合起來,，并有效地開展, U2 D d5 s; D6 @7 I
生產(chǎn)活動,。
8 b$ d" H) \) L1 c: q: ] y②采用計算機進行編程,，用來提高生效率,。
' q5 ?# f6 K9 s③根據(jù)生產(chǎn)的特點,，對一些二維程序進行分組,，編制一些通用的子
7 a5 k( T6 x2 v程序。這樣可以減少程序輸入及調試的時間,�,！�" e& W8 I# a; g) @; L% c, f# h
④編制一些找正的程序。以減少機床的裝夾及找正的時間,�,！�
+ p; W% Z5 j3 U k; m1 Q, P8 A⑤對于數(shù)控機床有探頭及對刀儀，要編制一些通用的程序,，以減少' l( n5 B9 O5 [+ E- k8 I
對刀時間,，充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)勢。( ^: l5 P* {# S* A2 r. w8 p
作者: 老鷹 時間: 2006-4-10 11:33
標題: Re: 基于 ＵＧ 模塊的企業(yè)應用研究---(7)
計算機輔助設計和計算機輔助制造,，是指計算機為主要技術手段來生成和運用各種數(shù)字信息和圖形信息,，進行產(chǎn)品設計和制造,。這是人類智慧與計算機系統(tǒng)中的硬件和軟件功能的巧妙結合。從計算機科學的角度看,，設計和制造過程是一個信息處理、交換,、流通和管理的過程,。因此，人們能夠對產(chǎn)品從構思到投放市場的整個過程進行分析和控制,，即對 設 計 和 制 造 過 程 中 的 產(chǎn) 生 轉 換 存 儲 流 通 管 理 進 行 分 析 和 控 制 ,。ＣＡＤ／ＣＡＭ 系統(tǒng)實質上是一個有關產(chǎn)品設計和制造的信息處理系統(tǒng)�,！∧壳�,，市場上流行的商業(yè)性 ＣＡＤ／ＣＡＭ 系統(tǒng)，大體上可劃分為兩大類：一是通用性系統(tǒng)：典型的通用性系統(tǒng)有 ＣＡＤＡＭ,、ＵＧ－ＩＩ,、ＣＡＴＩＡ、Ｐｒｏ－Ｅ,、Ｉ－ＤＥＡＳ 等,。另一類是單功能系統(tǒng)：典型的單功能系統(tǒng)有 ＭａｓｔｅｒＣＡＭ、ＣＡＸＡ軟件,、金銀花軟件等,。 一個比較完善的 ＣＡＤ／ＣＡＭ 系統(tǒng),，是由產(chǎn)品設計制造的數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理程序包,、圖形信息交換和處理的交互式圖形顯示程序包、存儲和管理設計制造信息的工程數(shù)據(jù)庫等三大部分構成的,。這種系統(tǒng)的功能包括：要具有實體造型功能,；曲面造型功能；物體的質量特性功能,；三維運動機構分析和仿真功能,； 有限元分析功能；三維及二維圖形的轉換功能,；優(yōu)化設計功能,；數(shù)控加工功能；信息處理和信息管理功能,�,！〔捎糜嬎銠C輔助設計的目的，是為了提高設計效率,、提高設計質量,。廣大的工程技術人員必須具有三維想象力,，利用三維軟件進行設計,，便于設計者進行直觀地想象,。 支撐軟件采用ＵＮＩＸ環(huán)境和ＮＴ環(huán)境下的美國ＥＤＳ公司的Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ基于三維造型技術的集成化 ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ 軟件,，優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術與傳統(tǒng)的實體,、線框和表面功能結合在一起，準確完整地表達和描述零件的復雜曲面和實體模型,，可進行零件的三維模擬裝配檢查,，在可視化環(huán)境下利用計算機輔助制造進行零件的數(shù)控加工工藝制定，直觀地評價和比較各種加工方案,，利用美國 ＣＧＴＥＣＨ 公司的 ＶＥＲＩＣＵＴ 仿真軟件,，通過定制毛坯,，可進行實體加工切削仿真,，檢查加工中的過切現(xiàn)象和加工刀位的合理性，以取代實際試切,，降低成本,，節(jié)約加工工時，提高數(shù)控機床的利用率,�,！∵@正是 Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ 特別的地方，它可以用三維真實的模型進行渲染功能來幫助設計師,。它還能使企業(yè)從產(chǎn)品設計到制造能夠實現(xiàn)并行工
9 J* m2 C: E& V& L
作者: rabbit2005 時間: 2006-5-25 14:45
標題: Re: 基于 ＵＧ 模塊的企業(yè)應用研究---(1)
very good
作者: xllandll 時間: 2007-11-26 19:02
很好地方向啊,。。,。,。。
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