CAD、CAM技术的发展与UG技术(DOC 25)

1、CAD/CAM技术的发展与UG技术1.1 CAD/CAM技术概述1.1.1 基本概念CAD/CCAM是是计算机机辅助设设计与制制造（CCompputeer AAideed DDesiign andd Coompuuterr Aiidedd Maanuffactturiing）的的英文缩缩写，是是一项利利用计算算机软、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一般般是指工工程技术术人员在在计算机机组成的的系统中中以计算算机为辅辅助工具具，完成成产品的的设计、工工程分析析、绘图图等工作作，并达达到提高高产品设设计质量量、缩短短产品开开发周期期、降低低生产成成本的目目的。广义的CAAM

2、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，完完成从准准备到产产品制造造整个过过程的活活动，包包括工艺艺过程设设计、工工装设计计、NCC自动编编程、生生产作业业计划、生生产控制制、质量量控制等等。狭义的CAAM一般般仅指NNC程序序编制，包包括刀具具路径规规划、刀刀位文件件生成、刀刀具轨迹迹仿真及及NC代代码生成成等。CAD/CCAM技技术产生生于200世纪550年代代末、660年代代初，高高速发展展于200世纪880至990年代代。自220世纪纪80年年代初以以来，计计算机的的应用日日益广泛泛，几乎乎深入到到生产过过程的全全部领域域，并形形成了许许多计算算机辅助

3、助的分散散系统。仅仅在制造造业的产产品设计计与制造造过程中中就出现现了如下下分散系系统：CCAD、CCAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程分析）、CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺过程设计）、CAM、CAQ（Computer Aided Quality，计算机辅助质量管理）、CAFD（Computer Aided Fixture Design，计算机辅助夹具设计）等。这些独立的的分散系系统分别别在产品品设计自自动化、工工艺过程程设计自自动化和和数控编编程自动动化等方方面起到到了重要要的作用用。但是是，采

4、用用这些各各自独立立的分散散系统不不能实现现系统之之间信息息的自动动传递和和交换。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。为为此，提提出了CCAD/CAPPP/CCAM集集成的概概念，进进而产生生了一批批基于CCAD/CAPPP/CCAM集集成化的的计算机机辅助设设计与制制造商用用软件，其其中以美美国的UUniggrapphiccs（简简称UGG）软件件最具代代表性。目目前UGG软件已已经在汽汽车、航航

5、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CAAD/CCAM集集成，是是指在CCAD、CCAPPP和CAAM各模模块之间间有关信信息的自自动传递递和交换换。集成成化的CCAD/CAMM系统能能够借助助于公共共的工程程数据库库、网络络通信技技术、以以及标准准格式的的中性文文件接口口，把分分散于机机型各异异的计算算机中的的CADD/CAAM模块块高效地地集中起起来，实实现软、硬硬件资源源共享，保保证系统统内信息息的流动动畅通无无阻。1.1.22 CCAD/CAMM系统的的组成通常一个完完善的CCAD/CAMM系统应应具备：快速数数字计算算及图形形处理功功能、几几何建模模功能、

6、处处理数控控加工信信息的功功能、大大量数据据和知识识的存储储及快速速检索与与操作功功能、人人机交互互通信的的功能、输输入和输输出信息息及图形形功能、工工程分析析功能等等。CAAD/CCAM系系统应由由人、硬硬件、软软件三大大部分组组成，其其中硬件件包括计计算机及及其外部部设备，广广义上讲讲硬件还还包括用用于数控控加工的的机械设设备和机机床等。软件一般包包括系统统软件、支支撑软件件和应用用软件三三类。系系统软件件主要负负责管理理硬件资资源及各各种软件件资源，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，即即系统开开发平台台；支撑撑软件运运行在系系统软件件之上，是是实现CCAD/CAM

7、M各种功功能的通通用性应应用基础础软件，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。计算机系统统的硬件件为系统统工作提提供物资资基础，而而系统功功能的实实现由系系统中的的软件运运行来完完成。随随着CAAD/CCAM系系统功能能的不断断完善和和提高，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，其其价格已已经远远远高于系系统硬件件的价格格。图11-1给给出了CCAD/CAMM系统的的基本组组成。图1-1 CAAD/CCA

8、M系系统的基基本组成成由于企业技技术水平平及生产产能力不不同，在在CADD/CAAM技术术的应用用及其系系统的构构建上可可以有不不同的形形式。由由于CAAD/CCAM系系统的投投资相对对较大，如如何科学学、合理理地选择择适合本本企业的的系统，必必须经过过充分的的论证，这这也是当当前我国国在推广广应用信信息化技技术改造造和提升升传统制制造业企企业技术术水平的的过程中中需要重重视的问问题。随随着软硬硬件技术术和网络络技术的的发展，CCAD/CAMM系统的的总体趋趋势是向向着集成成化、智智能化、标标准化和和网络化化方向发发展。1.1.33 CCAD/CAMM系统的的支撑技技术CAD/CCAM系系统除

9、了了配置必必要的软软、硬件件之外，尚尚需要多多种技术术的支持持，如数数据管理理技术、网网络技术术、成组组技术、工工程分析析技术、仿仿真技术术等。特特别是数数据管理理技术和和网络技技术，随随着CAAD/CCAM技技术应用用范围的的不断扩扩大和深深入，将将占据越越来越重重要的地地位。1数据管管理技术术机械CADD/CAAM涉及及的数据据具有数数量大、种种类多、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、零零件规格格、几何何形体描描述、测测试数据据以及各各种设计计标准和和规范等等，内容容极为广广泛。数数据表现现形式除除了数值值、文字字信息之之外，还还有大量量的几何何图形

10、信信息。如如何管理理这些数数据信息息，将直直接影响响CADD/CAAM系统统的应用用水平和和工作效效率。目前流行的的数据管管理模式式主要是是数据库库管理模模式。数数据库管管理系统统（Daata Basse MManaagemmentt Syysteem，DDBMSS）是用用于对数数据库及及系统资资源进行行统一管管理和控控制的软软件，它它提供了了对数据据库的定定义、建建立、检检索和编编辑修改改等操作作功能；对数据据的安全全性、完完整性和和保密性性进行统统一的控控制管理理，起着着应用程程序与数数据库之之间的接接口作用用（如图图1-22所示）。数数据库的的结构主主要分为为层次型型、网状状型和关关系型

11、三三种基本本模型，如如图1-3所示示。数据库系统统与文件件系统相相比，具具有如下下特点：（1）数数据的物物理存储储独立于于应用系系统，两两者的单单独改变变不会相相互影响响；（22）由于于同一数数据可组组织在不不同的文文件中，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）应应用程序序的编制制可以不不考虑数数据的存存储管理理和访问问效率等等问题；（4）通通过DBBMS实实现对数数据的统统一控制制，确保保了数据据的正确确性和保保密性。目前CADD/CAAM集成成系统的的数据管管理主要要采取下下列三种种方法：（1）基基于文件件记录的的专用数数据管理理方法，主主要适合合

12、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（用用SQLL数据操操作语言言编写），这这是目前前常用的的方法；（3）采采取工程程数据库库管理建建立数据据库的方方法，这这是下一一代CAAD/CCAM和和CIMMS系统统的数据据管理主主流。图1-2 数据库库与数据据管理系系统的关关系2计算机机网络技技术计算机网络络具有如如下单个个计算机机所不具具备的功功能和特特点：（11）能够够在计算算机之间间快速实实现数据据的传递递；（22）共享享计算机机资源；（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）若干干台地域域不同的的计算机机

13、可以共共同完成成一项大大型的CCAD/CAMM任务，进进行远程程协同作作业。名 称图 号数 量材 料固定钳身021011HT1500螺 杆02302245活动钳体021033HT1500钳 口 板板02306645螺 钉020344HT1500（c）图1-3 数据据库结构构的三种种基本数数据模型型图1-4 局域网系统的组成按照网络覆覆盖的区区域范围围，可以以将计算算机网络络分为基基于全球球Intternnet的的广域网网和局域域网两种种。广域域网需要要采用合合理的接接入方式式来进行行远程数数据传送送，而局局域网一一般仅限限于数公公里范围围，是直直接用于于传送数数字信号号的计算算机网络络。目前前

14、CADD/CAAM系统统所用的的网络均均属于局局域网。图1-4 局域网系统的组成局域网产品品的种类类很多，构构成型式式也多种种多样，但但一般是是由网卡卡与媒体体、服务务器、工工作站（微微机）、网网间连接接器并配配以网络络系统软软件组成成，如图图1-44所示。3成组技技术成组技术是是合理组组织产品品生产过过程的一一种将工工程技术术和管理理集于一一体的生生产组织织管理方方法，它它利用产产品零件件之间的的相似性性，将零零件分类类成组，然然后根据据每组零零件所拥拥有的相相似性，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造造的

15、应用用技术，成成组技术术涉及到到对机械械制造中中相似性性进行标标识、开开发和利利用等方方面的内内容。通常应用组组成技术术时是通通过分类类编码系系统对零零件相似似性进行行识别。零零件的分分类编码码系统是是用数字字和字母母对零件件特征进进行标识识和描述述的一套套特定的的规则和和依据。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，其其中以OOpittz编码码系统最最具代表表性。通通常每个个企业或或部门可可以依据据自身的的产品特特点选择择其中一一种，或或是在某某种编码码系统的的基础上上加以改改进，以以适用本本单位的的使用需需要。1.2 制造业业应用计计算机的的基本模模式制造行业企企业工作作

16、的核心心是产品品，因此此企业应应用计算算机推进进信息化化的工作作都是围围绕着产产品的开开发、生生产、经经营等各各项工作作来开展展的。（1）产品品任务。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、尺尺寸及各各子系统统的技术术指标，形形成产品品设计任任务书，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）详细细设计。各各专业人人员从统统一数据据库中获获取任务务指令和和相关的的设计任任务书，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）工艺艺规划。由由统一数数据

17、库下下达型号号研制任任务，一一旦详细细设计工工作开始始，工艺艺人员就就着手开开展并行行工作。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，另另一方面面开始做做工装的的准备工工作，检检查相应应的设备备、刀具具、材料料等资源源，及时时向供应应部门提提供必要要的采购购信息。完完成的文文档存人人数据库库中。（4）生产产制造。从从统一数数据库中中获取统统一的产产品结构构和制造造结构。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。统统一数据据库中提提供的多多媒体装装配模型型大大地地方便了了总装工工作。生生产制造造部门也也可以通通过统一一数据库库反馈改改进意见见，提高

18、高设计水水平，减减少后期期的返工工。（5）物资资供应。通通过统一一的数据据库给设设计、工工艺和制制造人员员提供设设备、材材料、部部件和标标准件等等信息，改改善他们们的工作作环境。同同时采购购人员从从统一数数据库中中自动生生成某个个型号、某某个产品品的材料料清单（如如标准件件清单、外外协件清清单、原原材料清清单等），即即减少工工作人员员的工作作负担，又又提高数数据的一一致性。为为提高仓仓库管理理水平，减减少浪费费创造有有利条件件。（6）生产产计划。在在统一的的数据库库中可以以下达任任务并实实施监测测，每项项设计、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

19、库中获获取产品品结构信信息，支支持型号号管理。同同时也可可以获取取工艺信信息，自自动生成成统一的的材料清清单（如如自制件件清单、机机加工件件清单等等），支支持生产产管理。一一旦设计计或工艺艺部门发发生任何何更改，生生产计划划部门通通过统一一数据库库立即可可以获得得更改后后的最新新数据，大大大减少少数据不不一致的的错误和和不必要要的延误误。（7）财务务管理。统统一数据据库中包包含产品品全部设设计和工工艺数据据。数据据库提供供各种查查询检索索工具、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。数数据库的的惟一性性保证财财务系统统分析结结果

20、的可可靠性。产产品数据据的不同同配置为为财务管管理的灵灵活性提提供有利利的支持持。（8）质量量控制。为为了改变变以量求求质的状状况，统统一数据据库把产产品的各各种关键键质量控控制点数数据进行行统一管管理，通通过分析析找出规规律，提提高生产产力。因因此，质质量控制制也离不不开统一一的产品品数据所所提供的的准确的的产品配配置结果果。（9）市场场销售。型型号批次次的变化化或市场场需求的的变化，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。为为了满足足市场上上变化了了的需求求，只需需对产品品结构中中的部分分零件做做些适当当的修正正，通过过虚拟电电子样

21、机机的模拟拟就可以以投入生生产，抢抢占市场场。同样样电子样样机不仅仅可以排排除各种种设计错错误，大大大减少少生产环环节的返返工，还还可以将将设计的的虚拟样样机提前前提供给给最终用用户，甚甚至可以以通过互互联网去去吸引客客户，扩扩大市场场量。（10）统统一数据据库。上上述各部部门的工工作指令令来自于于数据库库，工作作的结果果也分门门别类存存回数据据库，在在数据库库中不仅仅可以保保存产品品的整个个生命周周期的全全部数据据，同时时还存有有企业的的各种资资源，如如人员、设设备、标标准件、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

22、原因，更更重要的的是在数数据库中中不断积积累起来来的产品品知识。上述工作只只有当采采用了高高度集成成化的计计算机辅辅助设计计、制造造与管理理软件时时，才是是最高效效的。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221世纪纪，随着着计算机机应用技技术的发发展，制制造业的的发展模模式也发发生了重重大变化化，表现现为企业业从CAAD、CCAE和和CAMM等单点点技术或或应用孤孤岛，发发展为基基于“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（

23、PProdductt Daata Mannageemennt，产产品数据据管理）和和ERPP（Ennterrpriise Ressourrce Plaan，企企业资源源规划），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。制造业信息息化工程程的核心心就是采采用国际际上最先先进的信信息化技技术，提提高企业业产品的的创新能能力和高高新技术术含量、提提高企业业快速响响应市场场能力。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CAAD/CCAM技技术及其其信息化化工程的的

24、发展历历程大致致经历了了下列几几个阶段段：（1）孤立立的应用用模式。这这个阶段段的发展展跨越了了20世世纪600700年代，计计算机图图形软件件开始商商品化。企企业各部部门（如如设计、工工艺、制制造、计计划、财财务、质质量管理理和后勤勤等部门门）各自自采用相相应的计计算机硬硬件，改改善自己己的劳动动工作方方式，提提高个人人劳动生生产率，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，各各点发达达，彼此此孤立，形形成应用用孤岛。（2）孤立立的信息息系统。这这个阶段段的发展展跨越了了20世世纪700800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，不不断完善善

25、自己的的应用系系统，解解决部门门内部的的信息共共享和反反馈，使使本部门门的劳动动生产率率获得提提高。但但仍解决决不了各各部门之之间的信信息传递递问题。（3）信息息的交换换和集成成。这个个阶段的的发展跨跨越了220世纪纪8090年年代。经经过上述述两个阶阶段的发发展，信信息的传传递问题题显得非非常突出出，于是是便有了了各部门门之间协协同，或或是对信信息重新新调整，或或是更换换系统，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）基于于全局性性的信息息化系统统集成。进进入2

26、00世纪990年代代，随着着网络技技术的发发展与成成熟，使使企业信信息化又又迎来一一个全新新的时期期，即从从内部信信息化集集成应用用发展到到企业间间信息相相互集成成的时期期，逐步步形成了了跨国跨跨地区的的半球化化乃至全全球化经经济运作作模式，代代表着世世界经济济的发展展主体。三十多年来来，软件件开发商商们一直直致力于于探索更更好的办办法去使使用计算算机辅助助技术进进行自动动化产品品开发过过程。图图1-55以近220年来来UG软软件的发发展反映映了计算算机辅助助技术的的进展。KKBE（Knowledge Based Engineering，基于知识的工程）技术将是下一代机械CAD/CAM的特点，

27、它捕捉、分配和再使用每一个产品开发部门的工程专业知识。图1-5 以UUG为代代表的计计算机辅辅助技术术的进展展我国的CAAD/CCAM技技术开发发与应用用起步于于20世世纪700年代，由由于受当当时计算算机硬件件和软件件条件的的限制，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，并并取得了了一系列列在国内内具有开开创性的的单元成成果，也也培养了了一批CCAD/CAMM科技队队伍，从从而为220世纪纪90年年代的快快速发展展奠定了了良好的的基础。1991年年原国家家

28、科委组组织成立立了“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。119955年在机机械行业业开展了了“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

29、等软件，在在国家科科技部的的项目资资助下开开发完成成，并开开始推广广应用。计计算机辅辅助绘图图也已经经从二维维设计进进入了三三维实体体建模和和参数化化设计阶阶段。然而，我国国CADD/CAAM技术术的研究究水平和和应用范范围与工工业发达达国家相相比都还还有较大大的差距距，特别别是CAAD/CCAM应应用的集集成化程程度较低低，缺乏乏具有自自主版权权的、完完善的高高档CAAD/CCAM软软件系统统。此外外CADD/CAAM专业业技术人人才的匮匮乏也限限制了企企业对CCAD/CAMM技术的的推广应应用。1.4 UG技技术及其其在现代代制造业业中的作作用1.4.11 UUG技术术概述UGS（UUni

30、ggrapphiccs SSoluutioons）是是全球发发展最快快的机械械CAXX（即CCAD、CCAE、CCAM等等的总称称）公司司之一。它它的产品品Uniigraaphiccs（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，是是知识驱驱动自动动化技术术领域中中的领先先者。它它实现了了设计优优化技术术与基于于产品和和过程的的知识工工程的组组合。UUG软件件能够为为各种规规模的企企业提供供可测量量的价值值；能够够使企业业产品更更快地提提供给市市场；能能够使复复杂的产产品设计计与分析析简单化化；能够够有效地地降低企企业的生生产成本本并增加加

31、企业的的市场竞竞争实力力。正是是由于该该软件的的高度集集成化和和优越的的性能，使使之成为为目前世世界上最最优秀公公司广泛泛使用的的系统，这这些公司司包括波波音飞机机、通用用汽车、普普惠发动动机、飞飞利浦、松松下、精精工和爱爱立信等等。UGG成为日日本主要要的汽车车配件生生产商DDensso的标标准，占占有900%的俄俄罗斯航航空市场场和800%的北北美发动动机市场场。美国国航天航航空界已已安装了了100000多多套UGG，在世世界各国国航天航航空界享享有极高高的地位位。UGG软件目目前也普普及到机机械、医医疗设备备和电子子等行业业，并发发挥着越越来越显显著的作作用。UG产品主主要包括括计算机机

32、辅助工工业设计计、工程程设计、工工程分析析和制造造，以及及知识驱驱动自动动化的工工具与专专门过程程的导向向。UGG产品线线如图11-6所所示。1.4.22 产产品的创创新与开开发在UUG中的的体现产品的创新新要贯穿穿于产品品本身的的全生命命周期，从从总体构构想设计计、概念念设计、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。UUG的产产品创新新开发技技术和手手段，主主要包括括：全集集成、全全相关、前前瞻性、数数字样机机、快速速反映机机制和知知识工程程（KBBE）这

33、这6个方方面。图1-6 Unnigrraphhicss产品线线1全集成成（1）数据据和系统统的集成成。这是是一个以以数据库库为核心心的能将将CAXX、PDDM（PProdductt Daata Mannageemennt，产产品数据据管理）、RRE（RReveersee Ennginneerringg，逆向向工程）、RRP（RRapiid PProttotyype，快快速成型型）、EERP、PPM（PProjjectt Maanaggemeent，项项目管理理）、FFM（FFinaancee Maanaggemeent，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

34、做到D22B（DDesiign to Bussineess，为为商务而而设计）。（2）功能能集成。即即CAIID/CCAD/CAEE/CAAM/PPDM等等重要集集成。（3）过程程集成。即即总体方方案设计计、概念念设计、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）信息息集成。UUGS的的iMAAN就是是集成管管理产品品的全生生命周期期的信息息。（5）业不企部能之信成且与供销售商、客户之间的信息也能集成。UGS的iMAN就提供了与ERP、SCM等的集成接口。2全相关关全相关指的的是：在在产品内内部不仅仅保持尺尺寸大小

35、小的相关关性，而而且还具具有结构构形状的的相关，即即几何相相关，更更要具有有过程相相关。不不管是工工业设计计（CAAID）、概概念设计计和结构构设计（CCAD），还还是工程程分析（CCAE）、工工业夹具具设计与与制造和和数控编编程（CCAM），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提供供的单一一数据结结构的主主模型技技术、超超变量几几何方法法、基于于产品和和特征的的直接建建模和产产品总体体相关设设计技术术UGG/WAAVE（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/SScennariio都给给工程技技术人员

36、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、机机构运动动的传递递、定位位的方式式和位置置、运动动系统的的基本动动作进行行预分析析，而不不需要专专门的运运动等分分析软件件。3前瞻性性这是指在设设计阶段段利用虚虚拟、数数字、可可视的技技术，就就可对产产品进行行工程分分析、设设计优化化和仿真真模拟。为为此，UUGS公公司不仅仅与世界界上一流流的工程程分析的的专业公公司结成成了长期期合作的的战略联联盟关系系，在UUG中含含有与这这些分析析软件系系统有着着直接连连接的高高精度接接口，而而且

37、还将将这些分分析系统统（如MMSC/NASSTRAAN，MMDI/ADAAMS，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，且且保持与与CADD的全相相关。因因为它们们都采用用了同一一图形内内核Paarassoliid。这这就大大大方便了了工程设设计人员员的设计计，提高高了设计计的质量量和一次次成功率率。4数字样样机对于制造业业的产品品创新开开发来说说，超巨巨模型的的数字样样机的创创建、分分析和仿仿真工具具是十分分重要的的。UGGS公司司收购的的EAII公司的的Viss系列虚虚拟可视视化产品品在国际际上处于于领先地地位。VVis系系

38、列产品品可以与与众多的的CADD/CAAM软件件，如UUG、PPro/E、iideaas、CCATIIA和AAutooCADD等进行行无缝连连接；可可以集成成读取多多种PDDM系统统下的数数据；可可以运行行于多种种操作系系统下，多多种硬件件平台上上；它提提供了基基于Innterrnet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、动动静态的的几何分分析、人人机工程程和制造造过程的的仿真，虚虚拟现实实等都集集成在一一个EAAI/VVIS的的单一环环境中。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、超超越常规规CADD

39、/CAAM软件件之上的的虚拟可可视化仿仿真环境境，是数数字化产产品创新新开发的的一种优优秀工具具。5快速反反应机制制除了前面所所述的以以外，还还包括两两个方面面：逆向向工程（RRP）技技术与快快速成型型（RPP）技术术。前者者是采用用三坐标标测量仪仪或激光光测量仪仪对现存存的、成成功的产产品（零零件）进进行空间间的扫描描测量，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、UUG/QQuicck SShappe NNURBBS曲面面，从而而反求出出测量对对象的数数字模型型。后者者是

40、将数数字模型型以STTL格式式输出到到快速成成型机上上由快速速成型机机生成塑塑料的或或纸质的的该物理理实体。用用于评估估、分析析和作为为模芯等等。将RE、RRP与CCAD/CAMM软件集集成起来来，组成成一个快快速反应应的建模模系统，可可以大大大加快产产品的开开发质量量和速度度。例如如柴油机机上气道道的设计计就采用用这种方方法（如如图1-7所示示）。先先用三坐坐标激光光测量仪仪扫描现现有的初初始气道道，将测测得的数数据输入入到Quuickk Shaape中中处理得得到初步步的数字字模型，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

41、、吹气气测试和和作为模模具的模模芯，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1-7 柴柴油机上上气道的的快速设设计6知识工工程（KKBE）随着当今CCAX设设计系统统发展的的新趋势势，产生生了以知知识驱动动为基础础的工程程设计新新思路，简简称知识识工程KKBE（KKnowwleddge Bassed Enggineeeriing）。它将人工智能（包

42、括知识库、知识规则和逻辑推理等）与CAX系统有机地结合起来，使其应用对象从几何造型、分析和制造，延伸扩展到工程设计领域，形成了工程设计与CAX系统的无缝连接。如何把知识识、技能能、经验验、原理理和规范范等结合合到CAAX系统统中，使使得设计计人员只只要输入入工况或或工程参参数或应应用要求求，系统统就能依依据相关关知识、自自动推理理结构造造出符合合该特定定要求下下的数字字化几何何模型，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主要要通过采采用KDDA技术术成功应应用了KKBE的的基本原原理，实实现了用用知识驱驱动几何何建模，并并成功开开发出基基于知识识（

43、KBBE）的的工程应应用模块块：齿轮轮工程（Gear Engineering Wizard V1.1）。它含有齿轮设计、轴的设计、轴承设计、键的设计和壳体的建模，设计人员只要输入程序参数或工况条件即可。这里的“设计”包含几何建模及工程分析两部分。此外还开发有塑料模设计导引（Mold wizard V3.0），冲压模工程导引（Die Engineering Wizard V2.0），多工位级进模（Progressive Die Wizard）等。1.4.33 UUG的协协同制造造工程协同制造工工程CMME（CColllaboorattivee Maanuffactturiing Engginee

44、eriing）是是结合企企业、工工厂的生生产制造造和计划划管理提提出的新新概念，它它包括装装配工程程、质量量检控、工工厂生产产计划、过过程优化化、加工工工艺计计划、刀刀具及工工装夹模模具的开开发和数数控加工工这七个个方面。CME的关关键要点点是“P3RR”，即：（1）要生生产什么么样的产产品（PProdductt）？（2）怎样样安排这这个制造造过程（PProccesss）？（3）在哪哪儿生产产，即工工厂、车车间的加加工单元元、生产产线的配配置（PPlannt）?（4）需要要什么资资源（RResoourcces）?CME要求求的是PP3R保保持相关关性。而而不是目目前所表表现的独独立、分分散的状

45、状态。为为了实现现CMEE，UGGS公司司又提出出了另一一个新概概念：虚虚拟工厂厂Efaactoory。虚虚拟工厂厂的目标标也就是是P3RR（如图图1-8所示示）。图1-8 P33R关联联图UGS公司司推出的的Efacttoryy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“资资源设计计Ressourrcess Deesiggn”方面，UUGS公公司的方方案将加加工操作作与资源源需求紧紧密地连连接在一一起，在在UGSS iMMAN的的分类管管理的技技术下，建建立集成成的资源源数据管管理，如如集成的的

46、刀具库库等；并并利用FFacttoryy CAAD模块块将工厂厂布置集集成在CCME中中，利用用UGSS强大的的建模能能力，进进行工装装夹模具具和刀具具的设计计。又如对于“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，如如：“Molld WWizaard”、“Welld WWizaard”。再如在“工工厂设计计与布局局”（Pllantt Deesiggn）中中，UGGS提供供的Faactoory CADD是一个个基于AAutooCADD的智能能化的工工厂布局局工具。它它包含了了工厂中中如运

47、送送装置、货货物、工工件架和和起重机机等常用用设备、工工具的22D/33D库。这这是一个个智能化化的巨型型库，它它除了进进行工厂厂布置设设计外，还还可以进进行产品品装配仿仿真，工工作过程程的干涉涉检测。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、生生产线等等对象，都都与e-Facctorry的资资源管理理系统集集合在一一起，并并支持SSDX格格式。综上可见，制制造业信信息化工工程的关关键技术术在UGG中得到到了完整整的体现现和应用用。UGG为制造造业信息息化提供供了一个个面向产产品全生生命周期期的开放放式协同同并行集集成环境境，即CC

48、PC（Collaborative Product Commerce产品协同商务）环境（如图1-9所示）。在这个环境中，每个人都能融入到整个企业中，为了同一目标，高速、优质、低耗地推出新的产品，协同而并行地工作。图1-9 制造造业的信信息化环环境1.5 UG软软件主要要功能模模块简介介1.5.11 UUG/WWAVEEUG/WAAVE技技术提供供了一个个参数化化产品设设计的平平台，为为了维持持设计的的完整性性和意图图，此技技术把概概念设计计与详细细设计的的变化自自始至终终地贯穿穿到整个个产品的的设计过过程。在在此平台台上，具具有创新新的WAAVE工工程技术术，使其其高级产产品设计计的定义义、控制

49、制和评估估成为可可能。这这一被称称为“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，这这是通过过定义几几何形体体框架和和关键设设计变量量来实现现的。CCAE的的需求也也被考虑虑到模型型中，PPDM则则被用来来管理这这些变动动和版本本。通过过参数化化的编辑辑控制结结构，不不同的设设计概念念可以被被迅速地地分析和和评估。在在控制结结构中的的关键几几何模型型可被相相关联地地复制到到经过详详细设计计的产品品装配中中，这样样在今后后的产品品开发过过程中就就允许高高级概念念设计上上的变化化与整个个产品设设计的改改变相关关联。利用WAVVE技术术，用户户可以识识别驱动动其产品品设

50、计最最重要的的变量，然然后在一一个相关关的控制制结构中中捕捉它它们，例例如，用用户在重重新设计计一种轿轿车的过过程中，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，用用户可以以容易而而迅速地地获得这这种更改改带来的的影响。利利用传统统的工具具，这种种分析过过程将花花费数个个星期，甚甚至数个个月。利用WAVVE技术术，产品品设计可可以根据据需求按按自顶向向下的流流程进行行，而这这种需求求是基于于功能、空空间、配配置和其其他方面面的整体体考虑。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，这这个总体体布局方方案可驱驱动

51、关键键部件的的位置和和外形，同同时定义义主要子子系统之之间的界界面。WAVE技技术还可可以很容容易地适适用于其其他方面面，包括括详细设设计和制制造计划划。例如如，WAAVE技技术的几几何连接接器（包包括在UUG装配配模块中中）使用用户得以以直接地地把相关关部件的的设计联联系起来来。其可可被用来来把移动动电话壳壳中孔洞洞的设计计和键的的外形和和位置结结合起来来，而这这些关系系是相互互关联的的。这样样就可以以确保设设计的意意图和整整体性得得以维护护。当设设计和生生产过程程的计划划改变时时，WAAVE还还能够把把过程中中的模型型自动更更新。基于这些效效能，用用户可以以对新的的市场机机遇迅速速作出反反

52、应，改改进已有有的产品品，建立立新的产产品线，而而这只需需要花费费传统开开发成本本的一小小部分。在UG/WWAVEE的工程程软件包包中，包包括UGG/入口口（Gaatewway）、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（FFreeeforrm MModeelinng）、 UG/工程制制图（UUG/DDrafftinng）、UUG/装装配建模模（Asssemmblyy Moodellingg）、UUG/虚虚拟现实实（UGG/Reealiity）、UUG/逼逼真着色色（UGG/

53、Phhotoo）、UUG/几几何公差差（UGG/Geeomeetriic TToleerannce）等等 模模块。1UG/入口（UUG/GGateewayy）UG/Gaatewway是是连接所所有UGG模块的的基础。它它支持关关键操作作，包括括打开已已存在的的UG部部件文件件、创建建新的部部件文件件、绘制制工程图图和屏幕幕布局以以及读入入输出各各种不同同格式的的文件，以以及参数数实体（PParaasollid）转转换文件件和计算算机图形形的图源源文件（CCGM）。同同时提供供的还有有层控制制、视图图定义、屏屏幕布局局和显示示控制功功能。包包括消隐隐/再现现对象和和在线帮帮助功能能。UGG/Ga

54、atewway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，并并提供先先进的电电子表格格应用。通通过UGG/Gaatewway的的导航、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。标标准表格格查询功功能提供供了一种种简单的的方法来来实现基基于知识识的工程程技术。UUG/GGateewayy还包括括UG/Webb Reendeer（将将在后面面介绍）。2UG/实体建建模（UUG/SSoliid MModeelinng）该模块将基基于约束束的特征

55、征建模和和显式几几何模型型方法无无缝的结结合起来来，提供供了当今今CADD/CAAM软件件界最强强有力的的“复合建建模”工具，使使用户可可以充分分利用集集成于先先进的、基基于特征征环境中中的传统统的实体体、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（iiconn）的图图形环境境与其他他建模模模块的操操作相同同。3UG

56、/特征建建模（UUG/FFeatturee Moodellingg）该模块提高高了表达达式设计计的层次次，设计计信息可可以用工工程特征征的术语语来定义义。它提提供了支支持建立立和编辑辑下列各各种标准准的设计计特征：孔、槽槽、型腔腔、凸台台、垫、柱柱体、块块体、锥锥体、球球体、管管状体、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，也也可以被被添加到到设计模模型中。特特征还能能够相对对于其他他的特征征或物体体定位，也也能够被被引用以以建立相相关特征征组。特特

57、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。4UG/自由曲曲面建模模（UGG/Frree forrm Moddeliing）该模块支持持复杂的的自由曲曲面的形形状，如如机翼、进进气道和和其他工工业产品品的造型型设计。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、二二条和三三条轨道道方法按按比例地地建立外外形，用用标准二二次曲线线的方法法建立二二次曲面面体，建建立圆形形及圆锥锥截面的的倒圆（圆圆角）面面，光滑滑桥接在在两个或或更多的的其他实实体间隙隙的曲面面。此外外

58、，该模模块还提提供计算算复杂模模型的形形状、尺尺寸和曲曲率的易易于使用用的工具具。5UG/用户自自定义特特征（UUG/UUserr - Deffineed FFeatturees）该模块提供供一种利利用用户户自定义义的特征征（UDDF）概概念去捕捕捉和存存储零件件族的方方法，易易于恢复复和编辑辑。该模模块还提提供了一一些工具具，如允允许取一一个已存存在的用用标准UUG模型型工具建建立的参参数化实实体模型型，建立立特征参参数之间间的关系系、定义义特征变变量、设设置默认认值以及及确定调调用特征征时所采采用的一一般形式式所需的的全部工工具。用用户自定定义特征征建立后后，将驻驻留在一一个目录录中，在在

59、此目录录上，供供使用该该模块的的任何用用户访问问。6UG/工程制制图（UUG/DDrafftinng）该模块可以以使设计计者、工工程师和和绘图员员从三维维实体模模型得到到完全相相关的二二维工程程图。利利用UGG的复合合建模技技术，该该模块可可生成尺尺寸与实实体模型型相关的的工程图图，并保保证随着着实体模模型的改改变而同同步更新新工程图图尺寸，包包括消隐隐线和相相关横截截面视图图在内的的二维视视图在模模型修改改时也会会自动更更新。自自动视图图布局功功能可快快速布局局二维视视图。利利用UGG/Asssemmblyy Moodellingg的数据据可以方方便地绘绘制装配配图，并并能快速速生成装装配分

60、解解图。无无论绘制制单页还还是多页页详细装装配图及及零件图图，UGG/Drrafttingg都能减减少绘图图时间和和成本。7UG/装配建建模（UUG/AAsseemblly MModeelinng）该模块提供供了并行行的、自自上而下下的产品品开发方方法。UUG/AAsseemblly MModeelinng的主主模型在在整个装装配过程程中可以以进行设设计和编编辑。部部件可灵灵活地配配对或定定位，并并且一直直保持其其关联性性。这样样既改进进了性能能，又节节约了磁磁盘的存存储空间间。装配配件的参参数化建建模还可可以描述述各部件件之间的的配对关关系、确确定通用用紧固件件组及其其他复制制的部件件。这种