CAD、CAM技术的发展与UG技术(DOC 25)

1、CAD/CAMM技术的的发展与与UG技技术1.1 CAAD/CCAM技技术概述述1.1.1 基本概概念CAD/CAMM是计算算机辅助助设计与与制造（Commputter Aidded Dessignn annd CCompputeer AAideed MManuufaccturringg）的英英文缩写写，是一一项利用用计算机机软、硬硬件协助助人完成成产品的的设计与与制造的的技术。CAD一一般是指指工程技技术人员员在计算算机组成成的系统统中以计计算机为为辅助工工具，完完成产品品的设计计、工程程分析、绘图等等工作，并达到到提高产产品设计计质量、缩短产产品开发发周期、降低生生产成本本的目的的。广义的

2、CCAM是是指工程程技术人人员在计计算机组组成的系系统中以以计算机机为辅助助工具，完成从从准备到到产品制制造整个个过程的的活动，包括工工艺过程程设计、工装设设计、NNC自动动编程、生产作作业计划划、生产产控制、质量控控制等。狭义的CCAM一一般仅指指NC程程序编制制，包括括刀具路路径规划划、刀位位文件生生成、刀刀具轨迹迹仿真及及NC代代码生成成等。CAD/CAMM技术产产生于220世纪纪50年年代末、60年年代初，高速发发展于220世纪纪80至至90年年代。自自20世世纪800年代初初以来，计算机机的应用用日益广广泛，几几乎深入入到生产产过程的的全部领领域，并并形成了了许多计计算机辅辅助的分分

3、散系统统。仅在在制造业业的产品品设计与与制造过过程中就就出现了了如下分分散系统统：CAAD、CCAE（Commputter Aidded Enggineeeriing，计算机机辅助工工程分析析）、CCAPPP（Coompuuterr Aiidedd Prroceess Plaanniing，计算机机辅助工工艺过程程设计）、CAAM、CCAQ（Commputter Aidded Quaalitty，计计算机辅辅助质量量管理）、CAAFD（Commputter Aidded Fixxturre DDesiign，计算机机辅助夹夹具设计计）等。这些独立立的分散散系统分分别在产产品设计计自动化化、工艺

4、艺过程设设计自动动化和数数控编程程自动化化等方面面起到了了重要的的作用。但是，采用这这些各自自独立的的分散系系统不能能实现系系统之间间信息的的自动传传递和交交换。例例如，一一个分散散的CAAD系统统设计的的结果既既不能直直接为CCAPPP系统接接受，有有关几何何建模的的技术信信息也无无法直接接传递给给一个独独立的CCAM系系统，从从而降低低了计算算机在产产品设计计和制造造过程中中的使用用效率。为此，提出了了CADD/CAAPP/CAMM集成的的概念，进而产产生了一一批基于于CADD/CAAPP/CAMM集成化化的计算算机辅助助设计与与制造商商用软件件，其中中以美国国的Unnigrraphhic

5、ss（简称称UG）软件最最具代表表性。目目前UGG软件已已经在汽汽车、航航空航天天、机械械制造等等领域得得到越来来越广泛泛的应用用。所谓的CCAD/CAMM集成，是指在在CADD、CAAPP和和CAMM各模块块之间有有关信息息的自动动传递和和交换。集成化化的CAAD/CCAM系系统能够够借助于于公共的的工程数数据库、网络通通信技术术、以及及标准格格式的中中性文件件接口，把分散散于机型型各异的的计算机机中的CCAD/CAMM模块高高效地集集中起来来，实现现软、硬硬件资源源共享，保证系系统内信信息的流流动畅通通无阻。1.1.2 CADD/CAAM系统统的组成成通常一个个完善的的CADD/CAAM系

6、统统应具备备：快速速数字计计算及图图形处理理功能、几何建建模功能能、处理理数控加加工信息息的功能能、大量量数据和和知识的的存储及及快速检检索与操操作功能能、人机机交互通通信的功功能、输输入和输输出信息息及图形形功能、工程分分析功能能等。CCAD/CAMM系统应应由人、硬件、软件三三大部分分组成，其中硬硬件包括括计算机机及其外外部设备备，广义义上讲硬硬件还包包括用于于数控加加工的机机械设备备和机床床等。软件一般般包括系系统软件件、支撑撑软件和和应用软软件三类类。系统统软件主主要负责责管理硬硬件资源源及各种种软件资资源，它它面向所所有用户户，是计计算机的的公共底底层管理理软件，即系统统开发平平台；

7、支支撑软件件运行在在系统软软件之上上，是实实现CAAD/CCAM各各种功能能的通用用性应用用基础软软件，是是CADD/CAAM系统统专业性性应用软软件的开开发平台台；专业业性应用用软件则则是根据据用户具具体要求求，在支支撑软件件平台上上进行二二次开发发的专用用软件。计算机系系统的硬硬件为系系统工作作提供物物资基础础，而系系统功能能的实现现由系统统中的软软件运行行来完成成。随着着CADD/CAAM系统统功能的的不断完完善和提提高，软软件成本本在整个个CADD/CAAM系统统中所占占比重越越来越大大。目前前国外引引进的一一些高档档软件，其价格格已经远远远高于于系统硬硬件的价价格。图图1-11给出了

8、了CADD/CAAM系统统的基本本组成。图1-11 CCAD/CAMM系统的的基本组组成由于企业业技术水水平及生生产能力力不同，在CAAD/CCAM技技术的应应用及其其系统的的构建上上可以有有不同的的形式。由于CCAD/CAMM系统的的投资相相对较大大，如何何科学、合理地地选择适适合本企企业的系系统，必必须经过过充分的的论证，这也是是当前我我国在推推广应用用信息化化技术改改造和提提升传统统制造业业企业技技术水平平的过程程中需要要重视的的问题。随着软软硬件技技术和网网络技术术的发展展，CAAD/CCAM系系统的总总体趋势势是向着着集成化化、智能能化、标标准化和和网络化化方向发发展。1.1.3 C

9、ADD/CAAM系统统的支撑撑技术CAD/CAMM系统除除了配置置必要的的软、硬硬件之外外，尚需需要多种种技术的的支持，如数据据管理技技术、网网络技术术、成组组技术、工程分分析技术术、仿真真技术等等。特别别是数据据管理技技术和网网络技术术，随着着CADD/CAAM技术术应用范范围的不不断扩大大和深入入，将占占据越来来越重要要的地位位。1数据据管理技技术机械CAAD/CCAM涉涉及的数数据具有有数量大大、种类类多、结结构复杂杂的特点点，包括括产品的的物理特特征、材材料性能能、数学学模型、零件规规格、几几何形体体描述、测试数数据以及及各种设设计标准准和规范范等，内内容极为为广泛。数据表表现形式式除

10、了数数值、文文字信息息之外，还有大大量的几几何图形形信息。如何管管理这些些数据信信息，将将直接影影响CAAD/CCAM系系统的应应用水平平和工作作效率。目前流行行的数据据管理模模式主要要是数据据库管理理模式。数据库库管理系系统（DDataa Baase Mannageemennt SSysttem，DBMMS）是是用于对对数据库库及系统统资源进进行统一一管理和和控制的的软件，它提供供了对数数据库的的定义、建立、检索和和编辑修修改等操操作功能能；对数数据的安安全性、完整性性和保密密性进行行统一的的控制管管理，起起着应用用程序与与数据库库之间的的接口作作用（如如图1-2所示示）。数数据库的的结构主

11、主要分为为层次型型、网状状型和关关系型三三种基本本模型，如图11-3所所示。数据库系系统与文文件系统统相比，具有如如下特点点：（11）数据据的物理理存储独独立于应应用系统统，两者者的单独独改变不不会相互互影响；（2）由于同同一数据据可组织织在不同同的文件件中，因因此每个个数据在在理论上上只需要要存储一一次，就就可以实实现数据据共享；（3）应用程程序的编编制可以以不考虑虑数据的的存储管管理和访访问效率率等问题题；（44）通过过DBMMS实现现对数据据的统一一控制，确保了了数据的的正确性性和保密密性。目前CAAD/CCAM集集成系统统的数据据管理主主要采取取下列三三种方法法：（11）基于于文件记记

12、录的专专用数据据管理方方法，主主要适合合对非共共享数据据的管理理；在商商用数据据库管理理系统上上建立一一套软件件接口的的方法（用SQQL数据据操作语语言编写写），这这是目前前常用的的方法；（3）采取工工程数据据库管理理建立数数据库的的方法，这是下下一代CCAD/CAMM和CIIMS系系统的数数据管理理主流。图1-22 数据据库与数数据管理理系统的的关系2计算算机网络络技术计算机网网络具有有如下单单个计算算机所不不具备的的功能和和特点：（1）能够在在计算机机之间快快速实现现数据的的传递；（2）共享计计算机资资源；（3）网网内各计计算机站站点可互互为后备备，提高高计算机机系统的的可靠性性；（44）

13、若干干台地域域不同的的计算机机可以共共同完成成一项大大型的CCAD/CAMM任务，进行远远程协同同作业。名 称图 号数 量材 料固定钳身身021001HT1550螺 杆02300245活动钳体体021003HT1550钳 口 板02300645螺 钉020334HT1550（c）图1-33 数数据库结结构的三三种基本本数据模模型图1-4 局域网系统的组成按照网络络覆盖的的区域范范围，可可以将计计算机网网络分为为基于全全球Innterrnett的广域域网和局局域网两两种。广广域网需需要采用用合理的的接入方方式来进进行远程程数据传传送，而而局域网网一般仅仅限于数数公里范范围，是是直接用用于传送送数

14、字信信号的计计算机网网络。目目前CAAD/CCAM系系统所用用的网络络均属于于局域网网。局域网产产品的种种类很多多，构成成型式也也多种多多样，但但一般是是由网卡卡与媒体体、服务务器、工工作站（微机）、网间间连接器器并配以以网络系系统软件件组成，如图11-4所所示。3成组组技术成组技术术是合理理组织产产品生产产过程的的一种将将工程技技术和管管理集于于一体的的生产组组织管理理方法，它利用用产品零零件之间间的相似似性，将将零件分分类成组组，然后后根据每每组零件件所拥有有的相似似性，为为同组零零件找出出相对统统一的最最佳方案案，从而而节约时时间和精精力以取取得所期期望的经经济效益益。作为为一种机机械制

15、造造的应用用技术，成组技技术涉及及到对机机械制造造中相似似性进行行标识、开发和和利用等等方面的的内容。通常应用用组成技技术时是是通过分分类编码码系统对对零件相相似性进进行识别别。零件件的分类类编码系系统是用用数字和和字母对对零件特特征进行行标识和和描述的的一套特特定的规规则和依依据。目目前国内内外有1100多多种编码码系统在在工业中中使用，其中以以Opiitz编编码系统统最具代代表性。通常每每个企业业或部门门可以依依据自身身的产品品特点选选择其中中一种，或是在在某种编编码系统统的基础础上加以以改进，以适用用本单位位的使用用需要。1.2 制造业业应用计计算机的的基本模模式制造行业业企业工工作的核

16、核心是产产品，因因此企业业应用计计算机推推进信息息化的工工作都是是围绕着着产品的的开发、生产、经营等等各项工工作来开开展的。（1）产产品任务务。根据上上级公司司下达的的生产任任务或市市场定单单，利用用各种专专业软件件进行分分析计算算，确定定产品的的形状、尺寸及及各子系系统的技技术指标标，形成成产品设设计任务务书，全全部数据据和有关关任务均均存放在在统一数数据库中中。（2）详详细设计计。各专专业人员员从统一一数据库库中获取取任务指指令和相相关的设设计任务务书，按按时把各各自的设设计文档档、图形形、图纸纸、技术术要求和和相应的的分析结结果存入入统一数数据库中中。（3）工工艺规划划。由统统一数据据库

17、下达达型号研研制任务务，一旦旦详细设设计工作作开始，工艺人人员就着着手开展展并行工工作。一一方面给给设计人人员提供供工艺方方面的技技术支持持，避免免返工，另一方方面开始始做工装装的准备备工作，检查相相应的设设备、刀刀具、材材料等资资源，及及时向供供应部门门提供必必要的采采购信息息。完成成的文档档存人数数据库中中。（4）生生产制造造。从统统一数据据库中获获取统一一的产品品结构和和制造结结构。通通过可视视化技术术准确地地理解加加工图形形所对应应的三维维模型。统一数数据库中中提供的的多媒体体装配模模型大大大地方便便了总装装工作。生产制制造部门门也可以以通过统统一数据据库反馈馈改进意意见，提提高设计计

18、水平，减少后后期的返返工。（5）物物资供应应。通过过统一的的数据库库给设计计、工艺艺和制造造人员提提供设备备、材料料、部件件和标准准件等信信息，改改善他们们的工作作环境。同时采采购人员员从统一一数据库库中自动动生成某某个型号号、某个个产品的的材料清清单（如如标准件件清单、外协件件清单、原材料料清单等等），即即减少工工作人员员的工作作负担，又提高高数据的的一致性性。为提提高仓库库管理水水平，减减少浪费费创造有有利条件件。（6）生生产计划划。在统统一的数数据库中中可以下下达任务务并实施施监测，每项设设计、工工艺和制制造等任任务的完完成状态态，便于于掌握整整个项目目的进度度。从统统一数据据库中获获取

19、产品品结构信信息，支支持型号号管理。同时也也可以获获取工艺艺信息，自动生生成统一一的材料料清单（如自制制件清单单、机加加工件清清单等），支持持生产管管理。一一旦设计计或工艺艺部门发发生任何何更改，生产计计划部门门通过统统一数据据库立即即可以获获得更改改后的最最新数据据，大大大减少数数据不一一致的错错误和不不必要的的延误。（7）财财务管理理。统一一数据库库中包含含产品全全部设计计和工艺艺数据。数据库库提供各各种查询询检索工工具、汇汇总工具具和报表表工具等等，财务务系统监监督型号号研制费费用、估估算产品品直接成成本创造造了有利利条件。数据库库的惟一一性保证证财务系系统分析析结果的的可靠性性。产品品

20、数据的的不同配配置为财财务管理理的灵活活性提供供有利的的支持。（8）质质量控制制。为了了改变以以量求质质的状况况，统一一数据库库把产品品的各种种关键质质量控制制点数据据进行统统一管理理，通过过分析找找出规律律，提高高生产力力。因此此，质量量控制也也离不开开统一的的产品数数据所提提供的准准确的产产品配置置结果。（9）市市场销售售。型号号批次的的变化或或市场需需求的变变化，要要求中国国企业能能够做出出快速反反应。在在统一的的产品数数据库中中，积累累了大量量的成功功经验。为了满满足市场场上变化化了的需需求，只只需对产产品结构构中的部部分零件件做些适适当的修修正，通通过虚拟拟电子样样机的模模拟就可可以

21、投入入生产，抢占市市场。同同样电子子样机不不仅可以以排除各各种设计计错误，大大减减少生产产环节的的返工，还可以以将设计计的虚拟拟样机提提前提供供给最终终用户，甚至可可以通过过互联网网去吸引引客户，扩大市市场量。（10）统一数数据库。上述各各部门的的工作指指令来自自于数据据库，工工作的结结果也分分门别类类存回数数据库，在数据据库中不不仅可以以保存产产品的整整个生命命周期的的全部数数据，同同时还存存有企业业的各种种资源，如人员员、设备备、标准准件、通通用件和和刀具等等。还有有记录了了产品数数据从设设计到制制造、维维修服务务整个过过程的数数据，便便于追溯溯和检查查原因，更重要要的是在在数据库库中不断

22、断积累起起来的产产品知识识。上述工作作只有当当采用了了高度集集成化的的计算机机辅助设设计、制制造与管管理软件件时，才才是最高高效的。1.3 制造业业CADD/CAAM技术术及信息息化工程程的发展展人类进入入21世世纪，随随着计算算机应用用技术的的发展，制造业业的发展展模式也也发生了了重大变变化，表表现为企企业从CCAD、CAEE和CAAM等单单点技术术或应用用孤岛，发展为为基于“知识网网络”的综合合应用领领域；从从单纯的的数控加加工CAAM技术术的应用用，向“工厂生生产制造造计划和和配置”发展；从企业业或部门门内部应应用的CCAD/CAMM、PDDM（PProdductt Daata Mann

23、ageemennt，产产品数据据管理）和ERRP（EEnteerprrisee Reesouurcee Pllan，企业资资源规划划），逐逐步过渡渡到各企企业之间间的协同同方案运运作。面面向企业业面向全全球性通通信协同同发展已已成为制制造业发发展的总总体趋势势。制造业信信息化工工程的核核心就是是采用国国际上最最先进的的信息化化技术，提高企企业产品品的创新新能力和和高新技技术含量量、提高高企业快快速响应应市场能能力。所所有这些些也正是是世界发发达国家家正在研研究和采采纳的世世界一流流的新技技术和新新方法。制造业CCAD/CAMM技术及及其信息息化工程程的发展展历程大大致经历历了下列列几个阶阶段：

24、（1）孤孤立的应应用模式式。这个个阶段的的发展跨跨越了220世纪纪6070年年代，计计算机图图形软件件开始商商品化。企业各各部门（如设计计、工艺艺、制造造、计划划、财务务、质量量管理和和后勤等等部门）各自采采用相应应的计算算机硬件件，改善善自己的的劳动工工作方式式，提高高个人劳劳动生产产率，然然而相互互之间的的信息传传递却依依然靠低低介质来来进行，各点发发达，彼彼此孤立立，形成成应用孤孤岛。（2）孤孤立的信信息系统统。这个个阶段的的发展跨跨越了220世纪纪7080年年代。企企业各部部门之间间各取所所需，根根据自己己本部门门发展的的需要，不断完完善自己己的应用用系统，解决部部门内部部的信息息共享

25、和和反馈，使本部部门的劳劳动生产产率获得得提高。但仍解解决不了了各部门门之间的的信息传传递问题题。（3）信信息的交交换和集集成。这这个阶段段的发展展跨越了了20世世纪800900年代。经过上上述两个个阶段的的发展，信息的的传递问问题显得得非常突突出，于于是便有有了各部部门之间间协同，或是对对信息重重新调整整，或是是更换系系统，开开发新的的应用系系统和大大量的接接口，即即要继承承大量的的历史数数据，又又要创造造一种全全新的信信息交换换、集成成化的工工作模式式，从而而大大提提高企业业的竞争争力。（4）基基于全局局性的信信息化系系统集成成。进入入20世世纪900年代，随着网网络技术术的发展展与成熟熟

26、，使企企业信息息化又迎迎来一个个全新的的时期，即从内内部信息息化集成成应用发发展到企企业间信信息相互互集成的的时期，逐步形形成了跨跨国跨地地区的半半球化乃乃至全球球化经济济运作模模式，代代表着世世界经济济的发展展主体。三十多年年来，软软件开发发商们一一直致力力于探索索更好的的办法去去使用计计算机辅辅助技术术进行自自动化产产品开发发过程。图1-5以近近20年年来UGG软件的的发展反反映了计计算机辅辅助技术术的进展展。KBBE（KKnowwleddge Bassed Enggineeeriing，基于知知识的工工程）技技术将是是下一代代机械CCAD/CAMM的特点点，它捕捕捉、分分配和再再使用每每

27、一个产产品开发发部门的的工程专专业知识识。图1-55 以以UG为为代表的的计算机机辅助技技术的进进展我国的CCAD/CAMM技术开开发与应应用起步步于200世纪770年代代，由于于受当时时计算机机硬件和和软件条条件的限限制，较较多的工工作局限限于用计计算机进进行一些些产品设设计中的的分析计计算。进进入200世纪880年代代，国家家在机械械CADD/CAAM技术术开发与与应用方方面进行行了重点点投资，并取得得了一系系列在国国内具有有开创性性的单元元成果，也培养养了一批批CADD/CAAM科技技队伍，从而为为20世世纪900年代的的快速发发展奠定定了良好好的基础础。19911年原国国家科委委组织成

28、成立了“计算机机辅助设设计应用用工程领领导小组组”，加大大了CAAD技术术的开发发与推广广力度。19995年在在机械行行业开展展了“CADD应用112155工程”和“CADD应用115500工程”。前者者是树立立12家家“甩图板板”的CAAD应用用典型企企业，后后者是培培养5001000家CCAD/CAMM应用示示范企业业，扶持持1000家，带带动50000家家企业的的庞大计计划。一一批具有有自主知知识版权权的软件件，如清清华大学学的高华华CADD、华中中科技大大学的开开目CAAD和CCAPPP、北京京航空航航天大学学的CAAXA电电子图板板、CAAXA制制造工程程师（MME）等等软件，在国家

29、家科技部部的项目目资助下下开发完完成，并并开始推推广应用用。计算算机辅助助绘图也也已经从从二维设设计进入入了三维维实体建建模和参参数化设设计阶段段。然而，我我国CAAD/CCAM技技术的研研究水平平和应用用范围与与工业发发达国家家相比都都还有较较大的差差距，特特别是CCAD/CAMM应用的的集成化化程度较较低，缺缺乏具有有自主版版权的、完善的的高档CCAD/CAMM软件系系统。此此外CAAD/CCAM专专业技术术人才的的匮乏也也限制了了企业对对CADD/CAAM技术术的推广广应用。1.4 UGG技术及及其在现现代制造造业中的的作用1.4.1 UG技技术概述述UGS（Uniigraaphiics

30、 Sollutiionss）是全全球发展展最快的的机械CCAX（即CAAD、CCAE、CAMM等的总总称）公公司之一一。它的的产品UUniggrapphiccs（简简称UGG）软件件是当前前世界上上最先进进和紧密密集成的的、面向向制造业业的CAAX高端端软件，是知识识驱动自自动化技技术领域域中的领领先者。它实现现了设计计优化技技术与基基于产品品和过程程的知识识工程的的组合。UG软软件能够够为各种种规模的的企业提提供可测测量的价价值；能能够使企企业产品品更快地地提供给给市场；能够使使复杂的的产品设设计与分分析简单单化；能能够有效效地降低低企业的的生产成成本并增增加企业业的市场场竞争实实力。正正是

31、由于于该软件件的高度度集成化化和优越越的性能能，使之之成为目目前世界界上最优优秀公司司广泛使使用的系系统，这这些公司司包括波波音飞机机、通用用汽车、普惠发发动机、飞利浦浦、松下下、精工工和爱立立信等。UG成成为日本本主要的的汽车配配件生产产商Deensoo的标准准，占有有90%的俄罗罗斯航空空市场和和80%的北美美发动机机市场。美国航航天航空空界已安安装了1100000多套套UG，在世界界各国航航天航空空界享有有极高的的地位。UG软软件目前前也普及及到机械械、医疗疗设备和和电子等等行业，并发挥挥着越来来越显著著的作用用。UG产品品主要包包括计算算机辅助助工业设设计、工工程设计计、工程程分析和和

32、制造，以及知知识驱动动自动化化的工具具与专门门过程的的导向。UG产产品线如如图1-6所示示。1.4.2 产品的的创新与与开发在在UG中中的体现现产品的创创新要贯贯穿于产产品本身身的全生生命周期期，从总总体构想想设计、概念设设计、详详细设计计、生产产计划到到制造质质量控制制都要创创新。UUGS产产品十分分重视任任何提高高企业的的创新能能力，为为此特别别强调：创新要要基于知知识、基基于产品品、基于于过程。UG的的产品创创新开发发技术和和手段，主要包包括：全全集成、全相关关、前瞻瞻性、数数字样机机、快速速反映机机制和知知识工程程（KBBE）这这6个方方面。图1-66 UUniggrapphiccs产

33、品品线1全集集成（1）数数据和系系统的集集成。这这是一个个以数据据库为核核心的能能将CAAX、PPDM（Prooducct DDataa Maanaggemeent，产品数数据管理理）、RRE（RReveersee Ennginneerringg，逆向向工程）、RPP（Raapidd Prrotootyppe，快快速成型型）、EERP、PM（Proojecct MManaagemmentt，项目目管理）、FMM（Fiinannce Mannageemennt，财财务管理理）等的的数据信信息和系系统集成成在一起起的环境境。这样样才能做做到D22B（DDesiignttoBuusinnesss，为

34、商商务而设设计）。（2）功功能集成成。即CCAIDD/CAAD/CCAE/CAMM/PDDM等重重要集成成。（3）过过程集成成。即总总体方案案设计、概念设设计、详详细设计计、工艺艺计划工工装夹模模具设计计与制造造、零部部件制造造与装配配质量检检测等全全过程要要能集成成在一起起。（4）信信息集成成。UGGS的iiMANN就是集集成管理理产品的的全生命命周期的的信息。（5）企企业集成成。不仅仅在企业业内部各各职能部部门之间间的信息息集成，而且企企业与配配套供应应商、销销售商、客户之之间的信信息也能能集成。UGSS的iMMAN就就提供了了与ERRP、SSCM等等的集成成接口。2全相相关全相关指指的是

35、：在产品品内部不不仅保持持尺寸大大小的相相关性，而且还还具有结结构形状状的相关关，即几几何相关关，更要要具有过过程相关关。不管管是工业业设计（CAIID）、概念设设计和结结构设计计（CAAD），还是工工程分析析（CAAE）、工业夹夹具设计计与制造造和数控控编程（CAMM），这这中间任任一阶段段的结构构数据的的改变都都会引起起其他过过程做出出相关的的变化。UGS提提供的单单一数据据结构的的主模型型技术、超变量量几何方方法、基基于产品品和特征征的直接接建模和和产品总总体相关关设计技技术UG/WAVVE（含含关联设设计、种种子技术术和几何何元素的的连接相相关）和和工程分分析的UUG/SScennar

36、iio都给给工程技技术人员员提供了了实现全全相关的的最佳工工具和手手段。此此外UGGS提供供的动态态虚拟大大装配技技术，使使得技术术人员在在设计阶阶段就可可对产品品从装配配的匹配配关系、机构运运动的传传递、定定位的方方式和位位置、运运动系统统的基本本动作进进行预分分析，而而不需要要专门的的运动等等分析软软件。3前瞻瞻性这是指在在设计阶阶段利用用虚拟、数字、可视的的技术，就可对对产品进进行工程程分析、设计优优化和仿仿真模拟拟。为此此，UGGS公司司不仅与与世界上上一流的的工程分分析的专专业公司司结成了了长期合合作的战战略联盟盟关系，在UGG中含有有与这些些分析软软件系统统有着直直接连接接的高精精

37、度接口口，而且且还将这这些分析析系统（如MSSC/NNASTTRANN，MDDI/AADAMMS，AAnsyys和MMoldd fllow等等）的基基本、常常用的部部分植入入到UGG的分析析应用模模块中，且保持持与CAAD的全全相关。因为它它们都采采用了同同一图形形内核PParaasollid。这就大大大方便便了工程程设计人人员的设设计，提提高了设设计的质质量和一一次成功功率。4数字字样机对于制造造业的产产品创新新开发来来说，超超巨模型型的数字字样机的的创建、分析和和仿真工工具是十十分重要要的。UUGS公公司收购购的EAAI公司司的Viis系列列虚拟可可视化产产品在国国际上处处于领先先地位。V

38、iss系列产产品可以以与众多多的CAAD/CCAM软软件，如如UG、Proo/E、ideeas、CATTIA和和AuttoCAAD等进进行无缝缝连接；可以集集成读取取多种PPDM系系统下的的数据；可以运运行于多多种操作作系统下下，多种种硬件平平台上；它提供供了基于于Intternnet的的虚拟企企业平台台。又将将超巨模模型的装装配、可可视、几几何物理理性能的的分析、动静态态的几何何分析、人机工工程和制制造过程程的仿真真，虚拟拟现实等等都集成成在一个个EAII/VIIS的单单一环境境中。EEAI-Viss系列产产品为企企业进行行产品创创新开发发提供了了一个完完整、集集成的、超越常常规CAAD/C

39、CAM软软件之上上的虚拟拟可视化化仿真环环境，是是数字化化产品创创新开发发的一种种优秀工工具。5快速速反应机机制除了前面面所述的的以外，还包括括两个方方面：逆逆向工程程（RPP）技术术与快速速成型（RP）技术。前者是是采用三三坐标测测量仪或或激光测测量仪对对现存的的、成功功的产品品（零件件）进行行空间的的扫描测测量，获获得该产产品的空空间坐标标点的数数据，再再对这些些超大量量的数据据点（点点云数据据）在CCAD软软件中进进行滤波波、提取取特征线线、补孔孔、光顺顺生成网网络面、UG/Quiick Shaape NURRBS曲曲面，从从而反求求出测量量对象的的数字模模型。后后者是将将数字模模型以S

40、STL格格式输出出到快速速成型机机上由快快速成型型机生成成塑料的的或纸质质的该物物理实体体。用于于评估、分析和和作为模模芯等。将RE、RP与与CADD/CAAM软件件集成起起来，组组成一个个快速反反应的建建模系统统，可以以大大加加快产品品的开发发质量和和速度。例如柴柴油机上上气道的的设计就就采用这这种方法法（如图图1-77所示）。先用用三坐标标激光测测量仪扫扫描现有有的初始始气道，将测得得的数据据输入到到QuiickSShappe中处处理得到到初步的的数字模模型，再再到UGG环境下下以STTL格式式输出到到快速成成型机上上得到塑塑料的气气道。以以此气道道进行误误差分析析、吹气气测试和和作为模模

41、具的模模芯，浇浇铸缸盖盖。这一一集成的的气道开开发过程程大大提提高了开开发气道道的周期期和质量量，使原原来要六六个星期期的设计计缩短为为一个星星期，且且做到了了一次成成功。气道模具测量数据与RP模型之间的误差分析气象点云集快速成型的模型图1-77 柴油机机上气道道的快速速设计6知识识工程（KBEE）随着当今今CAXX设计系系统发展展的新趋趋势，产产生了以以知识驱驱动为基基础的工工程设计计新思路路，简称称知识工工程KBBE（KKnowwleddge Bassed Enggineeeriing）。它将将人工智智能（包包括知识识库、知知识规则则和逻辑辑推理等等）与CCAX系系统有机机地结合合起来，使

42、其应应用对象象从几何何造型、分析和和制造，延伸扩扩展到工工程设计计领域，形成了了工程设设计与CCAX系系统的无无缝连接接。如何把知知识、技技能、经经验、原原理和规规范等结结合到CCAX系系统中，使得设设计人员员只要输输入工况况或工程程参数或或应用要要求，系系统就能能依据相相关知识识、自动动推理结结构造出出符合该该特定要要求下的的数字化化几何模模型，这这就是KKBE技技术要解解决的问问题，也也是CAAX技术术发展的的新阶段段。UGS主主要通过过采用KKDA技技术成功功应用了了KBEE的基本本原理，实现了了用知识识驱动几几何建模模，并成成功开发发出基于于知识（KBEE）的工工程应用用模块：齿轮工工

43、程（GGearr Ennginneerringg Wiizarrd VV1.11）。它它含有齿齿轮设计计、轴的的设计、轴承设设计、键键的设计计和壳体体的建模模，设计计人员只只要输入入程序参参数或工工况条件件即可。这里的的“设计”包含几几何建模模及工程程分析两两部分。此外还还开发有有塑料模模设计导导引（MMoldd wiizarrd VV3.00），冲冲压模工工程导引引（Diie EEngiineeerinng WWizaard V2.0），多工工位级进进模（PProggresssivve DDie Wizzardd）等。1.4.3 UUG的协协同制造造工程协同制造造工程CCME（Colllab

44、boraativve MManuufaccturringg Ennginneerringg）是结结合企业业、工厂厂的生产产制造和和计划管管理提出出的新概概念，它它包括装装配工程程、质量量检控、工厂生生产计划划、过程程优化、加工工工艺计划划、刀具具及工装装夹模具具的开发发和数控控加工这这七个方方面。CME的的关键要要点是“P3RR”，即：（1）要要生产什什么样的的产品（Prooducct）？（2）怎怎样安排排这个制制造过程程（Prroceess）？（3）在在哪儿生生产，即即工厂、车间的的加工单单元、生生产线的的配置（Plaant）?（4）需需要什么么资源（Ressourrcess）?CME要要求

45、的是是P3RR保持相相关性。而不是是目前所所表现的的独立、分散的的状态。为了实实现CMME，UUGS公公司又提提出了另另一个新新概念：虚拟工工厂Effacttoryy。虚拟拟工厂的的目标也也就是PP3R（如图11-8所示示）。图1-88 PP3R关关联图UGS公公司推出出的Effacttoryy系列产产品是一一个能够够付之实实用的工工具。通通过Effacttoryy，将原原来孤立立的3PP和R集集成在一一起，实实现协同同制造。例如在“资源设设计Reesouurcees DDesiign”方面，UGSS公司的的方案将将加工操操作与资资源需求求紧密地地连接在在一起，在UGGS iiMANN的分类类

46、管理的的技术下下，建立立集成的的资源数数据管理理，如集集成的刀刀具库等等；并利利用Faactoory CADD模块将将工厂布布置集成成在CMME中，利用UUGS强强大的建建模能力力，进行行工装夹夹模具和和刀具的的设计。又如对于于“工艺加加工”（Prroceess apppliccatiionss），UUGS公公司提供供了许多多基于知知识、基基于过程程的过程程导引专专业应用用模块，如：“Molld WWizaard”、“Welld WWizaard”。再如在“工厂设设计与布布局”（Pllantt Deesiggn）中中，UGGS提供供的Faactoory CADD是一个个基于AAutooCADD

47、的智能能化的工工厂布局局工具。它包含含了工厂厂中如运运送装置置、货物物、工件件架和起起重机等等常用设设备、工工具的22D/33D库。这是一一个智能能化的巨巨型库，它除了了进行工工厂布置置设计外外，还可可以进行行产品装装配仿真真，工作作过程的的干涉检检测。所所有Faactoory CADD的数据据文件都都在CMME中进进行管理理，其构构造的工工厂中的的设备、生产线线等对象象，都与与e-FFacttoryy的资源源管理系系统集合合在一起起，并支支持SDDX格式式。综上可见见，制造造业信息息化工程程的关键键技术在在UG中中得到了了完整的的体现和和应用。UG为为制造业业信息化化提供了了一个面面向产品品

48、全生命命周期的的开放式式协同并并行集成成环境，即CPPC（CColllaboorattivee Prroduuct Commmerrce产产品协同同商务）环境（如图11-9所所示）。在这个个环境中中，每个个人都能能融入到到整个企企业中，为了同同一目标标，高速速、优质质、低耗耗地推出出新的产产品，协协同而并并行地工工作。图1-99 制制造业的的信息化化环境1.5 UGG软件主主要功能能模块简简介1.5.1 UG/WAVVEUG/WWAVEE技术提提供了一一个参数数化产品品设计的的平台，为了维维持设计计的完整整性和意意图，此此技术把把概念设设计与详详细设计计的变化化自始至至终地贯贯穿到整整个产品品

49、的设计计过程。在此平平台上，具有创创新的WWAVEE工程技技术，使使其高级级产品设设计的定定义、控控制和评评估成为为可能。这一被被称为“控制结结构”的可重重复利用用的设计计模板被被用来表表达产品品设计的的概念，这是通通过定义义几何形形体框架架和关键键设计变变量来实实现的。CAEE的需求求也被考考虑到模模型中，PDMM则被用用来管理理这些变变动和版版本。通通过参数数化的编编辑控制制结构，不同的的设计概概念可以以被迅速速地分析析和评估估。在控控制结构构中的关关键几何何模型可可被相关关联地复复制到经经过详细细设计的的产品装装配中，这样在在今后的的产品开开发过程程中就允允许高级级概念设设计上的的变化与

50、与整个产产品设计计的改变变相关联联。利用WAAVE技技术，用用户可以以识别驱驱动其产产品设计计最重要要的变量量，然后后在一个个相关的的控制结结构中捕捕捉它们们，例如如，用户户在重新新设计一一种轿车车的过程程中，为为了保持持车身的的外形尺尺寸不变变而获得得更多的的头部和和腿部空空间来对对其进行行更改时时，用WWAVEE技术，用户可可以容易易而迅速速地获得得这种更更改带来来的影响响。利用用传统的的工具，这种分分析过程程将花费费数个星星期，甚甚至数个个月。利用WAAVE技技术，产产品设计计可以根根据需求求按自顶顶向下的的流程进进行，而而这种需需求是基基于功能能、空间间、配置置和其他他方面的的整体考考

51、虑。这这些工程程数据可可以在设设计总体体布局方方案中捕捕捉到，这个总总体布局局方案可可驱动关关键部件件的位置置和外形形，同时时定义主主要子系系统之间间的界面面。WAVEE技术还还可以很很容易地地适用于于其他方方面，包包括详细细设计和和制造计计划。例例如，WWAVEE技术的的几何连连接器（包括在在UG装装配模块块中）使使用户得得以直接接地把相相关部件件的设计计联系起起来。其其可被用用来把移移动电话话壳中孔孔洞的设设计和键键的外形形和位置置结合起起来，而而这些关关系是相相互关联联的。这这样就可可以确保保设计的的意图和和整体性性得以维维护。当当设计和和生产过过程的计计划改变变时，WWAVEE还能够够

52、把过程程中的模模型自动动更新。基于这些些效能，用户可可以对新新的市场场机遇迅迅速作出出反应，改进已已有的产产品，建建立新的的产品线线，而这这只需要要花费传传统开发发成本的的一小部部分。在UG/WAVVE的工工程软件件包中，包括UUG/入入口（GGateewayy）、UUG/实实体建模模（Soolidd Moodellingg）、UUG/特特征建模模（Feeatuuress Moodellingg）、UUG/自自由曲面面建模（Freeefoorm Moddeliing）、 UUG/工工程制图图（UGG/Drrafttingg）、UUG/装装配建模模（Asssemmblyy Moodellingg

53、）、UUG/虚虚拟现实实（UGG/Reealiity）、UGG/逼真真着色（UG/Phooto）、UGG/几何何公差（UG/Geoomettricc Toolerrancce）等等 模模块。1UGG/入口口（UGG/Gaatewway）UG/GGateewayy是连接接所有UUG模块块的基础础。它支支持关键键操作，包括打打开已存存在的UUG部件件文件、创建新新的部件件文件、绘制工工程图和和屏幕布布局以及及读入输输出各种种不同格格式的文文件，以以及参数数实体（Parrasoolidd）转换换文件和和计算机机图形的的图源文文件（CCGM）。同时时提供的的还有层层控制、视图定定义、屏屏幕布局局和显示

54、示控制功功能。包包括消隐隐/再现现对象和和在线帮帮助功能能。UGG/Gaatewway还还提供一一个与各各种高分分辨率绘绘图机接接口的许许可证，并提供供先进的的电子表表格应用用。通过过UG/Gattewaay的导导航、动动画、实实体和表表面模型型的显隐隐与着色色，提供供了高级级的可视视化功能能，建造造和管理理零件族族，操纵纵零件间间的表达达式，以以便通过过分析相相关联的的方案方方便地扩扩充模型型设计。标准表表格查询询功能提提供了一一种简单单的方法法来实现现基于知知识的工工程技术术。UGG/Gaatewway还还包括UUG/WWeb Rennderr（将在在后面介介绍）。2UGG/实体体建模（U

55、G/Sollid Moddeliing）该模块将将基于约约束的特特征建模模和显式式几何模模型方法法无缝的的结合起起来，提提供了当当今CAAD/CCAM软软件界最最强有力力的“复合建建模”工具，使用户户可以充充分利用用集成于于先进的的、基于于特征环环境中的的传统的的实体、面、线线框造型型的优势势。UGG/Soolidd Moodellingg可使用用户能够够很方便便地建立立二维和和三维线线框模型型、扫描描和旋转转实体以以及进行行布尔运运算及参参数化编编辑。它它还提供供用于快快速、有有效的概概念设计计的变量量草图工工具和更更通用的的建模和和编辑任任务的工工具。该该模块易易于理解解的基于于图标（ic

56、oon）的的图形环环境与其其他建模模模块的的操作相相同。3UGG/特征征建模（UG/Feaaturre MModeelinng）该模块提提高了表表达式设设计的层层次，设设计信息息可以用用工程特特征的术术语来定定义。它它提供了了支持建建立和编编辑下列列各种标标准的设设计特征征：孔、槽、型型腔、凸凸台、垫垫、柱体体、块体体、锥体体、球体体、管状状体、杆杆、倒圆圆和倒角角等。同同时还可可以挖空空实体建建立薄壁壁件。特特征还可可以被参参数化定定义并对对其尺寸寸大小和和位置做做尺寸驱驱动编辑辑。用户户自定义义的特征征存储在在公共目目录下，也可以以被添加加到设计计模型中中。特征征还能够够相对于于其他的的特

57、征或或物体定定位，也也能够被被引用以以建立相相关特征征组。特特征组排排列可以以是个别别的定位位，也可可以是在在简单图图案和阵阵列中定定位。4UGG/自由由曲面建建模（UUG/FFreeeforrmMoodellingg）该模块支支持复杂杂的自由由曲面的的形状，如机翼翼、进气气道和其其他工业业产品的的造型设设计。它它可将实实体建模模和表面面建模的的技术合合并，建建成一个个功能强强大的建建模工具具组。此此建模技技术包括括沿曲线线的通用用扫描法法，使用用一条、二条和和三条轨轨道方法法按比例例地建立立外形，用标准准二次曲曲线的方方法建立立二次曲曲面体，建立圆圆形及圆圆锥截面面的倒圆圆（圆角角）面，光滑

58、桥桥接在两两个或更更多的其其他实体体间隙的的曲面。此外，该模块块还提供供计算复复杂模型型的形状状、尺寸寸和曲率率的易于于使用的的工具。5UGG/用户户自定义义特征（UG/Useer -Deffineed FFeatturees）该模块提提供一种种利用用用户自定定义的特特征（UUDF）概念去去捕捉和和存储零零件族的的方法，易于恢恢复和编编辑。该该模块还还提供了了一些工工具，如如允许取取一个已已存在的的用标准准UG模模型工具具建立的的参数化化实体模模型，建建立特征征参数之之间的关关系、定定义特征征变量、设置默默认值以以及确定定调用特特征时所所采用的的一般形形式所需需的全部部工具。用户自自定义特特征

59、建立立后，将将驻留在在一个目目录中，在此目目录上，供使用用该模块块的任何何用户访访问。6UGG/工程程制图（UG/Draaftiing）该模块可可以使设设计者、工程师师和绘图图员从三三维实体体模型得得到完全全相关的的二维工工程图。利用UUG的复复合建模模技术，该模块块可生成成尺寸与与实体模模型相关关的工程程图，并并保证随随着实体体模型的的改变而而同步更更新工程程图尺寸寸，包括括消隐线线和相关关横截面面视图在在内的二二维视图图在模型型修改时时也会自自动更新新。自动动视图布布局功能能可快速速布局二二维视图图。利用用UG/Asssembbly Moddeliing的的数据可可以方便便地绘制制装配图图

60、，并能能快速生生成装配配分解图图。无论论绘制单单页还是是多页详详细装配配图及零零件图，UG/Draaftiing都都能减少少绘图时时间和成成本。7UGG/装配配建模（UG/Asssembbly Moddeliing）该模块提提供了并并行的、自上而而下的产产品开发发方法。UG/Asssembbly Moddeliing的的主模型型在整个个装配过过程中可可以进行行设计和和编辑。部件可可灵活地地配对或或定位，并且一一直保持持其关联联性。这这样既改改进了性性能，又又节约了了磁盘的的存储空空间。装装配件的的参数化化建模还还可以描描述各部部件之间间的配对对关系、确定通通用紧固固件组及及其他复复制的部部件。