組合機床CAD 技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢中英文翻譯、外文文獻翻譯、外文翻譯

（學號）：XXXXXXXXXXX

XX設計（XX）譯文電動機機座底面組合機床夾具設計

學生姓名專業(yè)學號指導教師分院20XX年3月26號組合機床CAD技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢*組合機床計算機輔助設計從20世紀70年代發(fā)展至今，已成為CAD領域的重要分支。文中從組合機床計算機輔助設計所包含的4個主要研究方面(組合機床CAD系統(tǒng)、總體CAD技術(shù)、多軸箱CAD技術(shù)、夾具CAD技術(shù))入手，對國內(nèi)外組合機床CAD相關(guān)技術(shù)的研究成果進行了回顧(主要是近10年的研究成果)，并指出了研究組合機床CAD技術(shù)存在的問題及發(fā)展趨勢。組合機床的通用化、系列化、標準化程度較高，其通用零部件達70%～90%，它具有高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用的特征，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。目前，隨著CAD技術(shù)的成熟及各種CAD軟件的涌出，在支撐軟件和硬件的基礎上，針對不同行業(yè)、不同專業(yè)進行軟件二次開發(fā)，開發(fā)出適合本行業(yè)、本專業(yè)的專用商品化軟件，不僅可以取得良好的經(jīng)濟效益，而且會取得重大的社會效益。組合機床是屬于一次性設計、一次性制造的單件生產(chǎn)的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)變化多樣，設計量大，設計工作復雜，尤其是在當前競爭激烈的市場經(jīng)濟中，產(chǎn)品壽命周期不斷縮短，品種日益增多。加工產(chǎn)品不同，組合機床也就不同，這要求工程技術(shù)人員要不斷地提高機床的開發(fā)能力，以滿足市場要求。因此，如何高效、高質(zhì)量地設計出組合機床已經(jīng)成為組合機床廠家追求的目標。1組合機床CAD技術(shù)概述從20世紀70年代開始組合機床CAD技術(shù)的研究已發(fā)展成為CAD技術(shù)的一個重要組成部分。目前，圍繞組合機床CAD技術(shù)的研究主要包括以下幾方面:(1)組合機床總體設計。組合機床總體設計的任務首先要實現(xiàn)從產(chǎn)品的特征模型上提取加工工藝信息作為組合機床CAD系統(tǒng)進行設計的對象與依據(jù);其次是建立確定性的知識庫，如切削力計算，通用部件的配套關(guān)系，刀具工具的選擇，加工示意圖的繪制等知識;還要建立通用部件庫及各部件規(guī)格尺寸等的數(shù)據(jù)庫。在此基礎上開發(fā)基于知識的組合機床總體方案CAD系統(tǒng)，通過對知識庫中知識的推理，引導用戶完成組合機床工序圖設計、加工示意圖設計、機床總圖設計、性能分析等全過程［2］。(2)組合機床多軸箱的設計。組合機床多軸箱CAD系統(tǒng)是根據(jù)總體設計(如主軸坐標、轉(zhuǎn)速等)，完成傳動軸坐標計算、各種幾何干涉校核、傳動部件的強度校核，從而實現(xiàn)傳動系統(tǒng)的設計，自動生成多軸箱的明細表、自動繪制多軸箱裝配總圖、箱體補充加工圖、前后側(cè)蓋補充加工圖、專用零件圖。(3)組合機床夾具設計。組合機床夾具CAD系統(tǒng)由于專用性很強，該系統(tǒng)必須由設計人員交互地設計完成。對于組合機床夾具CAD系統(tǒng)要按照其主要功能實現(xiàn)4個模塊的自動設計:定位支撐CAD系統(tǒng)、夾緊機構(gòu)CAD系統(tǒng)、導向裝置CAD系統(tǒng)和典型夾具夾緊力的計算機輔助分析與計算。為了實現(xiàn)這幾個模塊，需要建立組合機床夾具的通用件庫、通用件的選擇知識庫、尺寸公差、形位公差等數(shù)據(jù)庫和程序庫，利用交互設計方法實現(xiàn)設計。2組合機床CAD技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及成果2．1國外現(xiàn)狀及成果國外組合機床CAD技術(shù)的研究開始得比較早。進入20世紀90年代以來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，交互式繪圖和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等的發(fā)展和應用，使組合機床CAD技術(shù)日益實用，且使用范圍不斷擴大。PetterOlofsgard等人開發(fā)了分布式虛擬組合機床制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持全生命周期，包括設計、仿真、編程、分析、機器操作及重構(gòu)，并可以在開放的系統(tǒng)庫中進行分布式管理及信息的存儲。WonSooYun等人研究了虛擬機床的開發(fā)，詳細分析了虛擬機床開發(fā)的基礎，該系統(tǒng)能夠預測切削過程的結(jié)果，虛擬機床系統(tǒng)在數(shù)控機床實際切削之前通過“偽真實加工”來根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)率和屬性提供正確的切削條件、補償或加工過程的控制。Tien-ILiu等人開發(fā)了用于產(chǎn)品制造的基于知識的高速加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了關(guān)于高速加工各方面的具體知識。如在高速切削過程中的加工參數(shù)、刀具材料、穩(wěn)定性分析等，能夠進行工件材料、切削速度及切削刀具材料不同組合加工效果的評估，系統(tǒng)還提供產(chǎn)品在高速加工制造下的穩(wěn)定性分析和圖形的高速加工概念的可視化顯示。據(jù)了解，美國的BURGMAST，KINGSBURY，INGERSOLL，LAMB、CINCINNATI，CROSS，德國的Huller-Hille，Vogtland等主要機床廠家都已經(jīng)使機床的設計普遍應用CAD技術(shù)。其中最引人注目的是INGERSOLL公司具有50個交互式CAD工作站組成的軟、硬件環(huán)境，實現(xiàn)了機床設計幾乎100%的CAD化。目前，組合機床已經(jīng)向CAD/CAM集成系統(tǒng)發(fā)展。2．2國內(nèi)現(xiàn)狀及成果20世紀70年代初，大連組合機床研究所開發(fā)了基于AutoCAD的組合機床設計系統(tǒng)，拉開了我國組合機床CAD系統(tǒng)研究的帷幕。近年來，隨著CAD軟件的成熟應用，我國有很多學術(shù)單位和團隊對組合機床CAD系統(tǒng)做了不同程度的探索，主要有以下幾方面的研究:(1)組合機床CAD系統(tǒng)開發(fā)方面。國內(nèi)對組合機床設計采用CAD的認識比較早。20世紀70年代初，大連組合機床研究所就開始了這方面的研究工作。1978年國家把組合機床CAD列為機械工業(yè)重點項目，并責成上海交通大學、大連組合機床研究所、機械部自動化研究所負責，大連理工大學、清華大學、北京工業(yè)大學、上海機電產(chǎn)品研究院等單位參加，對鉆孔組合機床CAD進行了研究，從此揭開了我國組合機床CAD技術(shù)的序幕。經(jīng)過十多年的努力，取得了初步成果。但受當時硬件條件及軟件環(huán)境的限制，軟件適用范圍窄，用戶使用不方便。1998年大連組合機床研究所又開發(fā)了組合機床CAD軟件，并通過專家鑒定。該軟件技術(shù)先進、性能可靠、功能強、方便實用，為我國組合機床行業(yè)提供了現(xiàn)代化的設計工具，其技術(shù)水平處于國內(nèi)領先地位。該軟件已在組合機床設計制造的專業(yè)廠和從事內(nèi)燃機、發(fā)動機生產(chǎn)的大中型企業(yè)的組合機床設計制造部門廣泛應用［6］。企業(yè)在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中，通過采用CAD技術(shù)，提高了設計水平，增強了企業(yè)的創(chuàng)造能力和產(chǎn)品競爭能力，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。周益民利用自頂向下的方法以UG軟件為平臺對組合機床CAD系統(tǒng)進行了研制［7］，該系統(tǒng)利用的WAVE(WhatifAlternatevalueEngineering)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的分級控制。文獻［8－9］采用模塊化的設計技術(shù)以UG為平臺開發(fā)了組合機床CAD系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主控程序包括切削用量計算模塊、加工示意圖設計模塊、主軸箱設計模塊、數(shù)據(jù)庫管理程序，三維模型模板庫包括組合機床通用件圖形庫、加工示意圖圖形庫、主軸箱設計圖形庫、機床總體裝配模型圖形庫，幾乎覆蓋了組合機床設計的全過程。伍勝男等人根據(jù)模塊化設計理論以UG為平臺建立了組合機床圖形庫，對組合機床進行變型設計，通過對組合機床設計的實踐探討，實現(xiàn)了組合機床的快速重構(gòu)。郭志強等人開發(fā)了基于B/S的組合機床異地設計系統(tǒng)［11］，實現(xiàn)了用戶通過瀏覽器在組合機床設計系統(tǒng)的引導下可完成對組合機床設計的動力頭功率計算模塊、自動匹配組合機床模塊、自動裝配、生成三圖一卡等總體設計和主軸箱等模塊的詳細設計。(2)組合機床總體CAD設計方面。大連機床集團公司于1996年開發(fā)的組合機床方案CAD系統(tǒng)通過機械部技術(shù)鑒定，與會專家一致認為:該系統(tǒng)方案正確、技術(shù)先進、功能齊全、實用性強，在國內(nèi)處于同行業(yè)的領先地位，并達到了國際20世紀90年代初期的先進水平。該系統(tǒng)是設計組合機床及其自動線的總體方案，即報價方案設計、機床總圖設計、加工示意圖設計、被加工零件工序圖設計和生產(chǎn)率計算卡計算。適用于鉆孔、擴孔、鉸孔、加工螺紋、鏜孔、銑削平面等加工種類和各種配置形式的組合機床。與此同時，譚豫之等人也開發(fā)了基于AutoCAD環(huán)境的組合機床總體計算機輔助設計系統(tǒng)，包括5個模塊:計算選型模塊、加工工序圖模塊、加工示意圖模塊、聯(lián)系尺寸圖模塊和生產(chǎn)率計算卡模塊。該系統(tǒng)在北京拖拉機公司的組合機床設計中得到了應用。文獻基于SolidEdge進行了組合機床總體設計三維造型系統(tǒng)的研制，系統(tǒng)實現(xiàn)了組合機床通用部件變量化造型，建立了通用部件模板庫，按照組合機床的分類特點進行裝配，得到不同類型的組合機床。文獻以三維軟件Pro/E為平臺開發(fā)出組合機床總體CAD設計系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括5個模塊:加工參數(shù)與工藝信息提取模塊、分析計算模塊、標準零部件選擇模塊、專用零部件設計模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊，使設計人員能夠利用數(shù)字化手段實現(xiàn)不同類型組合機床總體設計結(jié)構(gòu)的虛擬裝配，大大提高了設計效率。(3)組合機床多軸箱CAD設計方面多軸箱是組合機床各組成部分中重要的專用部件，經(jīng)由箱體內(nèi)的傳動系統(tǒng)傳動多根主軸旋轉(zhuǎn)運動，并通過刀具完成孔、螺紋等加工工藝。因此，對于組合機床多軸箱的CAD設計研究有特別重要的意義。目前，多軸箱的CAD技術(shù)研究及應用已經(jīng)研制出比較實用的軟件系統(tǒng)。AutoCAD環(huán)境下運行的多軸箱CAD系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都已在企業(yè)中得到了應用，系統(tǒng)功能齊全，方便工程師使用。系統(tǒng)根據(jù)組合機床總體設計(即三圖一卡)提供的原始數(shù)據(jù)可以完成多軸箱傳動系統(tǒng)設計(包括完成傳動軸布置方案的選擇、齒輪排列、坐標計算、各傳動零件的強度及剛度校核，幾何干涉校核等)和繪圖及打印明細表(包括完成繪制多軸箱裝配圖及列出裝配明細表、繪制各類通用部件補充加工圖、繪制專用件零件圖、整理打印零件明細表等)。文獻分別以UG和Pro/E為平臺開發(fā)了多軸箱的輔助設計系統(tǒng)，其功能也能實現(xiàn)多軸箱體的設計和傳動系統(tǒng)的設計，只是還缺乏企業(yè)的實際檢驗。(4)組合機床夾具CAD設計方面。夾具是組合機床的重要組成部件，是根據(jù)機床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設計的。它是用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位、夾壓、刀具的導向，以及裝卸工件時的限位等作用的。其布局合理與否，直接決定著組合機床生產(chǎn)的成敗。蔡瑾等人對夾具的裝夾規(guī)劃、構(gòu)形設計、性能評價等方面的研究成果進行了綜述，然而，縱觀國內(nèi)市場，目前尚沒有完善的夾具CAD系統(tǒng)可供設計人員使用，特別是組合機床夾具CAD系統(tǒng)。目前，針對組合機床夾具CAD系統(tǒng)的研究相對較少。大連組合機床研究所基于AutoCADR14．0開發(fā)了組合機床夾具CAD軟件。系統(tǒng)按照組合機床行業(yè)標準，建立以下模塊:定位支撐系統(tǒng)CAD、夾緊機構(gòu)CAD、導向裝置CAD、典型夾緊機構(gòu)夾緊力的計算機輔助分析與計算。各模塊分別建立圖形庫、數(shù)據(jù)庫和程序庫，利用交互設計方法實現(xiàn)設計。咸斌針對箱體類零件鉆鏜組合機床夾具設計中存在的大量標準件和典型結(jié)構(gòu)提出基于被加工件三維模型的箱體類組合機床夾具設計方法［24］，研究了夾具的定位設計、夾緊設計和導向設計。3組合機床CAD技術(shù)發(fā)展面臨的問題和趨勢上述分別從不同方面對組合機床的計算機輔助設計進行了分析，為組合機床CAD的研究提供了更多的借鑒和參考，但是至今仍沒有成熟的CAD商品化系統(tǒng)。下面分析組合機床CAD系統(tǒng)研究存在的主要問題，提出相應的解決措施和發(fā)展趨勢:(1)從組合機床CAD系統(tǒng)的研究平臺看，主要有以AutoCAD為代表的二維軟件平臺和UG，Pro/E，Solidedge各種三維軟件平臺下進行的研究。二維平臺上開發(fā)的設計系統(tǒng)相對比較成熟，已經(jīng)在企業(yè)中得到了實際應用;而三維軟件平臺下的組合機床CAD系統(tǒng)的研究，大多數(shù)只研究了組合機床CAD系統(tǒng)設計中的某一部分內(nèi)容，存在著不同程度的缺陷。隨著各種三維軟件日益成熟的應用，越來越多的企業(yè)正由二維的計算機輔助設計過渡到三維計算機輔助設計。國際標準化組織于2006年底制定出ISO16792標準［25］，該三維標注國際標準的制定將推動三維計算機輔助設計技術(shù)發(fā)展的步伐。(2)從開發(fā)CAD系統(tǒng)的研究者看，主要來自于高校和企業(yè)。高校研究的軟件平臺一般都是以比較先進的三維軟件為開發(fā)環(huán)境，但由于一般的高校研究者缺乏組合機床一線設計的經(jīng)驗，系統(tǒng)設計需求獲取的不全面，導致設計的系統(tǒng)不完善，企業(yè)覺得“不好用“，不能真正地提高設計效率。而由企業(yè)設計的系統(tǒng)相對“好用”，因為企業(yè)的工程師有著多年的設計經(jīng)驗，開發(fā)的系統(tǒng)符合企業(yè)的設計需求。但隨著三維CAD軟件的迅速發(fā)展，企業(yè)從資金、精力上往往難以及時更新，目前幾乎沒有看到企業(yè)基于三維軟件進行組合機床CAD系統(tǒng)的開發(fā)研究。高校一般具備先進的三維軟件平臺和雄厚的開發(fā)技術(shù)，能為組合機床CAD系統(tǒng)的開發(fā)提供技術(shù)力量，而企業(yè)的設計工程師有多年的實戰(zhàn)設計經(jīng)驗，具備將組合機床的專家領域知識進行知識挖掘的能力，只有高校和企業(yè)聯(lián)合起來的設計團隊才可能會設計出實用的組合機床CAD系統(tǒng)。另外，開發(fā)的系統(tǒng)只有在企業(yè)中由設計工程師經(jīng)過無數(shù)實際案例的不斷檢驗，對系統(tǒng)不斷地測試調(diào)試，才能使系統(tǒng)趨于完善，達到“好用”的效果。(3)從系統(tǒng)設計的方法看組合機床CAD系統(tǒng)目前主要是利用參數(shù)化建模技術(shù)和模塊化設計方法來開發(fā)實現(xiàn)，這些系統(tǒng)為設計人員提供了方便、快捷、高效的設計工具，但涉及專家系統(tǒng)方面的設計軟件還未見到，沒有形成一種智能型CAD設計系統(tǒng)。然而，在人工智能(ArtificialIntelligence，AI)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，隨著知識工程(KnowledgeBasedEngineering，KBE)技術(shù)的發(fā)展和深入研究，智能化CAD系統(tǒng)將應運而生。KBE技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品生命開發(fā)周期的每個階段都能夠充分重復利用各種實踐經(jīng)驗、專家知識及其他有關(guān)信息，為組合機床CAD系統(tǒng)設計向智能化方向發(fā)展提供理論基礎。CombinationofmachineCADtechnologystatusanddevelopmenttrend*

Thecombinationmachinecomputer-aideddesigndevelopmentfromthe1970sandhasbecomeanimportantbranchofthefieldofCAD.Fromthecombinationofmachinetoolcomputer-aideddesigncontainsfourmainresearch(ModularMachineToolCADsystem,theoverallCADtechnology,multi-axleCADtechnologyFixtureCADtechnology)tostart,thecombinationofmachinetoolsathomeandabroadCADtechnologyresearchREVIEW(nearly10yearsofresearch),andpointedouttheexistingproblemsanddevelopmenttrendsofresearchModularMachineToolCADtechnology.

Combinationofmachinetooluniversal,serialization,ahigherdegreeofstandardization,commonpartsandcomponentsupto70%to90%,itisanefficient,high-quality,economicalandpracticalfeatures,whichiswidelyusedinengineeringmachinery,transportation,energy,military,lightindustry,householdappliancesandotherindustries.WiththegushofCADtechnologymaturesandavarietyofCADsoftware,onthebasisofthesupportingsoftwareandhardwarefordifferentindustries,differentprofessionalsecondarydevelopmentofsoftwaredevelopedfortheindustry,theprofessionalcommercializationsoftware,notonlycanachievegoodeconomicreturns,butalsomadesignificantsocialbenefits.Combinationofmachinetoolsareone-offdesigns,one-piecedisposablemanufacturingproducts,variouschangesinitsstructure,thecomplexityofthedesignofalargeamountofdesignwork,especiallyinthecurrentcompetitivemarketeconomy,productlifecyclescontinuetoshortenthevarietyisincreasing.Processedproducts,combinedmachineisdifferent,whichrequiresengineeringandtechnicalpersonneltocontinuouslyimprovethedevelopmentcapabilityofthemachinetomeetmarketrequirements.Therefore,howefficient,high-qualitydesigncombinedmachinetoolhasbecomethepursuitofthegoalofthecombinationofmachinetoolmanufacturers.

AcombinationofmachinetoolsCADTechnicalOverview

ThecombinationmachineCADtechnologyhasdevelopedintoanimportantcomponentoftheCADtechnologyfromthe1970s.Currently,aroundthecombinationofmachinetoolCADtechnologyresearchmainlyincludesthefollowingaspects:

(1)acombinationoftheoverallmachinedesign.

AcombinationoftheoverallmachinedesigntaskisfirsttoachievethedesignobjectbasedoninformationextractedfromthefeaturemodelofproductprocessingCADsystemasacombinationofmachinetools;followedbytheestablishmentofuncertaintyknowledgebase,suchascuttingforce,thegeneralcomponentssupportingrelationshiptoolchoiceoftools,processingthedrawings,knowledge;alsonecessarytoestablishcommoncomponentslibraryand

Componentsizedatabase.Onthisbasis,developedbasedontheknown

KnowledgecombinationmachineoverallprogramCADsystem,throughtheKnowledgeBaseTomoyo

Knowledgeofthereasoning,designguidestheuserthroughthecombinationofmachinetoolprocessdiagram,theprocessingshown

Intenttodesign,themachinegenerallayoutdesign,performanceanalysisprocess[2].

(2)Thecombinationofmulti-axlemachinedesign.

Combinationofmachinetoolsmulti-axleCADsystemisbasedontheoveralldesign(suchasspindlecoordinates,speed,etc.)tocompletethedriveshaftcoordinateavarietyofgeometricinterferencechecking,strengthcheckofthedrivecomponents,inordertoachievethedesignofthedrivesystem,automaticgenerationofmulti-axleboxschedules,automaticdrawingmulti-axleassemblyGeneralPlan,boxaddedprocessingmap,frontandrearsidecoveradditionalprocessingmap,specialpartsdiagram.

(3)acombinationofmachinetoolfixturedesign.

ThecombinationofmachinetoolfixtureCADsystembecauseofthehighlydedicated,thesystemmustbecompletedbythedesignertointeractivelydesign.ForthecombinationofmachinetoolfixtureCADsystemtoachieveautomaticdesignoffourmodules:PositioningsupporttheCADsystem,theclampingmechanismCADsystem,computer-aidedanalysisandcalculation-orientedthedeviceCADsystemandtypicalfixtureclampingforceaccordingtoitsmainfunction.Inordertoachievethisseveralmodules,youneedtocreateacombinationofjigsandfixturesgenericpartslibrary,thechoiceofthecommonpartsKnowledgeBase,dimensionaltolerances,geometrictolerancesandotherdatabasesandlibraries,theuseofinteractivedesignmethodtoimplementthedesign.

2ModularMachineToolCADtechnologyresearchstatusandresults

2.1foreignstatusandresults

ForeignModularMachineToolCADtechnologyhasanearlystart.Sincethebeginningofthe1990s,withthedevelopmentofcomputertechnology,interactivemappinganddatabasemanagementsystemdevelopmentandapplicationofacombinationofmachinetoolCADtechnologyincreasinglypractical,andexpandingthescope.EtalofPetterOlofsgarddevelopadistributedvirtualcombinationofmachinetoolmanufacturingsystem,thesystemsupportsthefulllifecycle,includingdesign,simulation,programming,analysis,machineoperationandReconstruction,distributedandopensystemlibrarymanagementandinformationStorage.WonSooYunandotherstudiesofthedevelopmentofthevirtualmachine,andadetailedanalysisofthebasisforthedevelopmentofvirtualmachine,thesystemisabletopredicttheresultofthecuttingprocess,thevirtualmachinesystemthroughthe"pseudo-realprocessingbeforetheactualcuttingofCNCmachinetoolsaccordingtoproductivityandattributesprovidethecorrectcuttingconditions,compensationorprocesscontrol.Tien-ILiuetaldevelopedaknowledge-basedhigh-speedmachiningsystemforproductmanufacturing,thesystemprovidesspecificknowledgeaboutallaspectsofhigh-speedmachining.Suchasprocessingparametersintheprocessofhigh-speedcuttingtoolmaterial,stabilityanalysis,workpiecematerial,cuttingspeedandcuttingtoolmaterialassessmentoftheeffectofdifferentcombinationsofprocessing,thesystemalsoprovidesproductsinthemanufactureofhigh-speedmachiningstabilityanalysisandvisualdisplayofhigh-speedgraphicsprocessingconcepts.ItisunderstoodthattheUnitedStatesBURGMAST,KINGSBURY,INGERSOLL,LAMB,CINCINNATI,CROSS,GermanyHuller-Hille,VogtlandmajormachinetoolmanufacturershaveuniversalapplicationofCADtechnologyforthedesignofthemachine.OneofthemoststrikingisaTheINGERSOLLcompanywith50interactiveCADworkstationhardwareandsoftwareenvironment,toachievealmost100%ofCADformachinedesign.Atpresent,thecombinationofmachinetoolstothedevelopmentofintegratedCAD/CAMsystem.

2.2domesticsituationandresults

Intheearly1970s,DalianModularMachineToolResearchInstitutetodevelopacombinationofmachinetooldesignsystembasedonAutoCAD,openedthecurtainofChina'scombinationofmachineCADsystem.Inrecentyears,withthematureapplicationofCADsoftware,ourmanyacademicunitsandteamswithvaryingdegreesofexplorationModularMachineToolCADsystem,mainlythefollowingaspects:

(1)acombinationofmachinetoolsforthedevelopmentoftheCADsystem.

DomesticawarenessofthemodularmachinetooldesignusingCADearlier.Intheearly1970s,DalianModularMachineToolResearchInstitutebeganresearchinthisarea.1978combinationofmachinetoolCADasmachineryindustrykeyprojects,andinstructedtheShanghaiJiaotongUniversity,DalianModularMachineToolResearchInstitute,MinistryofMachineryAutomationResearchInstituteisresponsiblefor,DalianUniversityofTechnology,TsinghuaUniversity,BeijingUniversity,ShanghaiMechanicalandElectricalProductsResearchInstituteunitstoparticipateinthedrillingcombinedmachinetoolCAD,openedthepreludetoacombinationofmachinetoolsinChinaCADtechnology.Aftermorethan10yearsofefforts,andachievedinitialresults.Butbythehardwareconditionsandlimitationsofthesoftwareenvironment,narrowtheapplicationofthesoftware,theuserinconvenienttouse.

1998DalianModularMachineToolResearchInstitutehasdevelopedacombinationofmachinetoolCADsoftwareandappraisedbyexperts.Thesoftwareisstate-of-the-arttechnology,reliableperformance,strongfunction,convenientandpractical,forthecombinationofmachinetoolindustryinChinaoffersmoderndesigntools,thetechnologylevelofthedomesticleadingposition.Thesoftwarehasamodularmachinetooldesignandmanufactureofprofessionalfactoryandengagedintheproductionoflargeandmedium-sizedenterprisestotheinternalcombustionengine,theenginecombinationmachinedesignandmanufacturingdepartmentswidelyused[6].InthetransformationoftraditionalindustriesthroughtheuseofCADtechnology,improvethedesignlevel,enhancedcreativityandcompetitivenessoftheenterprises,andachievedgoodeconomicandsocialbenefits.ZhouYimintop-downapproachtosoftwareUGModularMachineToolCADsystemdevelopedasaplatform[7],thesystemusestheWAVE(WhatifAlternatevalueEngineering)technologyenablesthehierarchicalcontroloftheproduct.[8-9]modulardesigntechnologyasaplatformforthedevelopmentofacombinationofmachineCADsystem,thesystem'smaincontrolprogramincludingcuttingcalculationmodule,processingschematicdesignmodule,spindleboxdesignmodule,databasemanagementprogram,three-dimensionalUGmodeltemplatelibraryformachinetoolpartsgraphicslibrary,theprocessingdiagramgraphicslibrary,thespindleboxdesigngraphicslibrary,overallmachineassemblymodelgraphicslibrary,coveringalmostthewholeprocessofthecombinationofmachinetooldesign.WushengNanetalUGaccordingtothetheoryofmodulardesignasaplatformtoestablishacombinationofmachinegraphicslibraryvariantdesign,thecombinationofmachinetoolstoexplore,throughthecombinationofmachinetooldesignpracticetoachieveacombinationofrapidreconstructionofthemachine.GuoZhiqiangetal.DevelopedinmachinetooldesignbasedonthecombinationofB/Ssystem[11],theuserthroughthebrowsertobecompletedbythecombinationofmachinetooldesignundertheguidanceofthecombinationofmachinetooldesignsystempowerheadpowercalculationmodule,automaticmatchingcombinationdetaileddesignoftheoveralldesignandthespindleofthemachinemodule,automatedassembly,generateFigurecardboxesandothermodules.

(2)acombinationofmachinetooloverallCADdesignaspects.

DalianMachineToolGroupcombinationofmachinedesignCADsystemdevelopedin1996bytheMinistryofMachinerytechnicalappraisal,theexpertsagreedthat:thesystemiscorrect,state-of-the-arttechnology,fullyfunctional,practical,andinthesameindustryleadingpositioninthedomesticandreachedtheadvancedleveloftheinternationalearly1990s.Thesystemisdesignedcombinationofmachinetoolsandautomaticlineoverallplan,thequoteprogramdesign,themachinegenerallayoutdesign,processingschematicdesign,designandproductivityofmachiningpartsprocessdiagramcardcomputing.Thecombinationofmachinetoolsfordrilling,reaming,reaming,threadmachining,boring,millingplaneprocessingtypesandinvariousconfigurations.Atthesametime,ofTanYuetaldevelopedacombinationofmachinetoolsbasedontheAutoCADenvironmentoverallcomputer-aideddesignsystem,includingfivemodules:thecalculationmoduleandproductivityoftheselectionmodule,themachiningprocessdiagrammodule,processingdiagrammodule,contactsizecardmodule.ThesystemhasbeenappliedinBeijingtractorcombinationmachinedesign.LiteratureonSolidEdgecombinationofoverallmachinedesignthree-dimensionalmodelingsystemdevelopedsystemformachinetoolvariablemodeling,theestablishmentofacommontemplatelibraryofcomponents,assemblyinaccordancewiththeclassificationofcharacteristicsofthecombinationofmachinetools,getacombinationofdifferenttypesofmachinetools.Literature3DsoftwarePro/EplatformforthedevelopmentoftheoverallcombinationofmachinetoolCADdesignsystem.Thesystemconsistsoffivemodules:theprocessingparametersandprocessinformationextractionmodule,analysisandcalculationmodule,standardpartsselectionmodule,specializedcomponentsofthedesignmodule,databasemanagementmoduleallowsdesignerstousedigitalmeanstoachievedifferenttypesofcombinationsoverallmachinedesignstructurevirtualassembly,greatlyimprovingtheefficiencyofthedesign.

(3)Thecombinationofmulti-axleCADmachinedesign

Themulti-axlespeciallydesignedcomponentsofthevariouscomponentsofthecombinationofmachinetools,multi-spindlerotarymotiontransmissionthroughthetransmissionsystemofthecabinets,tooltocompletethehole,threadandprocess.Therefore,forthecombinationofmachinetoolsmulti-axleCADdesignstudyisofparticularimportance.Currently,multi-axleCADtechnologyresearchandapplicationhavebeendevelopedmorepracticalsoftwaresystems.Multi-axleCADsystemAutoCADenvironment,thesesystemshavebeenintheenterpriseapplications,thesystemisfullyfunctional,easyengineers.Therawdataprovidedbythesystembasedonacombinationofoverallmachinedesign(threecard)cancompletemulti-axledrivesystemdesign(includinglayoutprogramchoicetocompletethedriveshaft,geararrangement,coordinatecalculation,thestrengthandrigidityofthetransmissionpartscheck,geometricinterferencechecking,etc.)anddrawingandprintschedules(includingfinisheddrawingmulti-axleassemblydrawingsandliststheassemblyschedule,drawingallkindsofcommoncomponentssupplementaryprocessingmap,drawadedicatedpiecepartdrawing,printfinishingpartslist).UGandPro/E,theliteratureasaplatformtodevelopamulti-axleaideddesignsystem,itsfunctioncanalsobeachievedmulti-axiscabinetdesignandthedesignofthedrivesystem,butalsothelackofactualtest.

(4)acombinationofmachinetoolfixtureCADdesign.

Thefixtureisakeycomponentofthecombinationmachineisdesignedaccordingtothespecificrequirementsoftheprocessandstructureofthemachinetoolprogram.Itisusedtoimplementtheexactlocationofthemachinedparts,pinched,theroleofthetoolguide,aswellasloadingandunloadingtheworkpiecelimit.Thelayoutisreasonableornot,directlydeterminesthesuccessorfailureofacombinationofmachinetoolproduction.CaiJinthefixtureclampingplanning,configurationdesign,performanceevaluationandotheraspectsofresearchreviewed,however,tolookatthedomesticmarket,thereiscurrentlynoperfectfixtureCADsystemavailablefordesignerstouse,especiallycombinationmachinetoolfixtureCADsystem.Currently,foracombinationofmachinetoolfixtureCADsystemisrelativelysmall.DalianModularMachineToolResearchInstitutebasedonAutoCADR14.0CADsoftwaredevelopedcombinationofjigsandfixtures.Thesysteminaccordancewithacombinationofmachinetoolindustrystandardclampingmechanism,theestablishmentofthefollowingmodules:positioningsupportsystemCAD,CAD-orienteddeviceCADtypicalclampingforceofcomputer-aidedanalysisandcalculation.Eachmodulecreateagraphicslibrary,databaseandlibrary,theuseofinteractivedesignmethodtoimplementthedesign.HamBinbox-typepartsBoringcombinationofalargenumberofstandardpartsinjigsandfixturesdesignandthetypicalstructurebasedonacombinationofbox-typemachinetoolfixturedesignmethodofthree-dimensionalmodeloftheworkpiece[24]studiedthepositioningdesignofthefixturefoldertightdesignanddesign-oriented.

3ModularMachineToolCADtechnologydevelopmentproblemsandtrends

Respectivelyfromdifferentaspectsofcomputer-aideddesignofmodularmachinetoolanalysis,providesmoreusefulreferenceforthestudyofthecombinationofmachinetoolsCAD,butstillthereisnomatureCADcommercializationsystem.ThefollowinganalysisofthemainproblemsofthecombinationmachineCADsystem,andproposeappropriatemeasuresandtrends:

(1)fromthecombinationofmachineCADsystemplatform,themainresearchconductedunderthetwo-dimensionalAutoCADsoftwareplatformandUG,Pro/E,SolidEdgeavarietyofthree-dimensionalsoftwareplatform.Designsystemdevelopedinthetwo-dimensionalplatformisrelativelymature,andhasbeenappliedintheenterprise;combinationofmachinetoolsinthe3DsoftwareplatformCADSystem,moststudiesonlyapartofthecontentsofModularMachineToolCADsystemdesign,therearevaryingdegreesofimpairment.Withtheincreasinglysophisticatedapplicationsinavarietyofthree-dimensionalsoftware,moreandmoreenterprisesarethetransitionfromtwo-dimensionalcomputer-aideddesigntothree-dimensionalcomputer-aideddesign.InternationalOrganizationforStandardizationworkoutattheendof2006,ISO16792standard[25],thethree-dimensionalmarkedthedevelopmentofinternationalstandardswilldrivethepaceofdevelopment