CADCAM技術(shù)的發(fā)展與UG技術(shù)

CADCAM技術(shù)的發(fā)展與UG技術(shù)（DOC25）⑴

1.1CAD/CAM技術(shù)概述

1.1.1基本概念

CAD/CAM是計算機(jī)輔助設(shè)計與制造（ComputerAidedDesignandComputerAided

Manufacturing）的英文縮寫，是一項利用計算機(jī)軟、硬件協(xié)助人完成產(chǎn)品的設(shè)計與制造的

技術(shù)。

CAD通常是指工程技術(shù)人員在計算機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中以計算機(jī)為輔助工具，完成產(chǎn)品的

設(shè)計、工程分析、繪圖等工作，并達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低生產(chǎn)

成本的目的。

廣義的CAM是指工程技術(shù)人員在計算機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中以計算機(jī)為輔助工具，完成從

準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造整個過程的活動，包含工藝過程設(shè)計、工裝設(shè)計、NC自動編程、生產(chǎn)作業(yè)

計劃、生產(chǎn)操縱、質(zhì)量操縱等。

狹義的CAM通常僅指NC程序編制，包含刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡

仿真及NC代碼生成等。

CAD/CAM技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代末、60年代初，高速進(jìn)展于20世紀(jì)80至90

年代。自20世紀(jì)80年代初以來，計算機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，幾乎深入到生產(chǎn)過程的全部領(lǐng)

域，并形成了許多計算機(jī)輔助的分散系統(tǒng)。僅在制造業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造過程中就出現(xiàn)了

如下分散系統(tǒng)：CAD、CAE（ComputerAidedEngineering,計算機(jī)輔助工程分析）、CAPP

（ComputerAidedProcessPlanning,計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計）、CAM、CAQ（Computer

AidedQuality,計算機(jī)輔助質(zhì)量管理）、CAFD（ComputerAidedFixtureDesign,計算機(jī)輔

助夾具設(shè)計）等。

這些獨立的分散系統(tǒng)分別在產(chǎn)品設(shè)計自動化、工藝過程設(shè)計自動化與數(shù)控編程自動化

等方面起到了重要的作用。但是，使用這些各自獨立的分散系統(tǒng)不能實現(xiàn)系統(tǒng)之間信息的

自動傳遞與交換。比如，一個分散的CAD系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)果既不能直接為CAPP系統(tǒng)同意，

有關(guān)幾何建模的技術(shù)信息也無法直接傳遞給一個獨立的CAM系統(tǒng)，從而降低了計算機(jī)在

產(chǎn)品設(shè)計與制造過程中的使用效率。為此，提出了CAD/CAPP/CAM集成的概念，繼而產(chǎn)

生了一批基于CAD/CAPP/CAM集成化的計算機(jī)輔助設(shè)計與制造商用軟件，其中以美國的

Unigraphics（簡稱UG）軟件最具代表性。目前UG軟件已經(jīng)在汽車、航空航天、機(jī)械制造

等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。

所謂的CAD/CAM集成，是指在CAD、CAPP與CAM各模塊之間有關(guān)信息的自動傳

遞與交換。集成化的CAD/CAM系統(tǒng)能夠借助于公共的工程數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、與標(biāo)

準(zhǔn)格式的中性文件接口，把分散于機(jī)型各異的計算機(jī)中的CAD/CAM模塊高效地集中起來,

實現(xiàn)軟、硬件資源共享，保證系統(tǒng)內(nèi)信息的流淌暢通無阻。

1.1.2CAD/CAM系統(tǒng)的構(gòu)成

通常一個完善的CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具備：快速數(shù)字計算及圖形處理功能、幾何建模功

能、處理數(shù)控加工信息的功能、大量數(shù)據(jù)與知識的存儲及快速檢索與操作功能、人機(jī)交互

通信的功能、輸入與輸出信息及圖形功能、工程分析功能等。CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)由人、硬

件、軟件三大部分構(gòu)成，其中硬件包含計算機(jī)及其外部設(shè)備，廣義上講硬件還包含用于數(shù)

控加工的機(jī)械設(shè)備與機(jī)床等。

軟件通常包含系統(tǒng)軟件、支撐軟件與應(yīng)用軟件三類。系統(tǒng)軟件要緊負(fù)責(zé)管理硬件資源

及各類軟件資源，它面向所有用戶，是計算機(jī)的公共底層管理軟件，即系統(tǒng)開發(fā)平臺；支

撐軟件運行在系統(tǒng)軟件之上，是實現(xiàn)CAD/CAM各類功能的通用性應(yīng)用基礎(chǔ)軟件，是

CAD/CAM系統(tǒng)專業(yè)性應(yīng)用軟件的開發(fā)平臺；專業(yè)性應(yīng)用軟件則是根據(jù)用戶具體要求，在

支撐軟件平臺上進(jìn)行二次開發(fā)的專用軟件。

計算機(jī)系統(tǒng)的硬件為系統(tǒng)工作提供物資基礎(chǔ)，而系統(tǒng)功能的實現(xiàn)由系統(tǒng)中的軟件運行

來完成。隨著CAD/CAM系統(tǒng)功能的不斷完善與提高，軟件成本在整個CAD/CAM系統(tǒng)中

所占比重越來越大。目前國外引進(jìn)的一些高檔軟件，其價格已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于系統(tǒng)硬件的價格。

圖1-1給出了CAD/CAM系統(tǒng)的基本構(gòu)成。

圖1-1CAD/CAM系統(tǒng)的基本構(gòu)成

由于企業(yè)技術(shù)水平及生產(chǎn)能力不一致，在CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用及其系統(tǒng)的構(gòu)建上能

夠有不一致的形式。由于CAD/CAM系統(tǒng)的投資相對較大，如何科學(xué)、合理地選擇適合本

企業(yè)的系統(tǒng)，務(wù)必通過充分的論證，這也是當(dāng)前我國在推廣應(yīng)用信息化技術(shù)改造與提升傳

統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)技術(shù)水平的過程中需要重視的問題。隨著軟硬件技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展，

CAD/CAM系統(tǒng)的總體趨勢是向著集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化與網(wǎng)絡(luò)化方向進(jìn)展。

1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)的支撐技術(shù)

CAD/CAM系統(tǒng)除了配置必要的軟、硬件之外，尚需要多種技術(shù)的支持，如數(shù)據(jù)管理

技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、成組技術(shù)、工程分析技術(shù)、仿真技術(shù)等。特別是數(shù)據(jù)管理技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技

術(shù)，隨著CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大與深入，將占據(jù)越來越重要的地位。

1.數(shù)據(jù)管理技術(shù)

機(jī)械CAD/CAM涉及的數(shù)據(jù)具有數(shù)量大、種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，包含產(chǎn)品的物理

特征、材料性能、數(shù)學(xué)模型、零件規(guī)格、幾何形體描述、測試數(shù)據(jù)與各類設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

等，內(nèi)容極為廣泛。數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式除了數(shù)值、文字信息之外，還有大量的兒何圖形信息。

如何管理這些數(shù)據(jù)信息，將直接影響CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用水平與工作效率。

目前流行的數(shù)據(jù)管理模式要緊是數(shù)據(jù)庫管理模式。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBase

ManagementSystem,DBMS）是用于對數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理與操縱的軟件，它

提供了對數(shù)據(jù)庫的定義、建立、檢索與編輯修改等操作功能；對數(shù)據(jù)的安全性、完整性與

保密性進(jìn)行統(tǒng)一的操縱管理，起著應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫之間的接口作用（如圖1-2所示）。數(shù)

據(jù)庫的結(jié)構(gòu)要緊分為層次型、網(wǎng)狀型與關(guān)系型三種基本模型，如圖1-3所示。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)相比，具有如下特點：（1）數(shù)據(jù)的物理存儲獨立于應(yīng)用系統(tǒng)，

兩者的單獨改變不可能相互影響；（2）由于同一數(shù)據(jù)可組織在不一致的文件中，因此每個

數(shù)據(jù)在理論上只需要存儲一次，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享；（3）應(yīng)用程序的編制能夠不考慮數(shù)

據(jù)的存儲管理與訪問效率等問題；（4）通過DBMS實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一操縱，確保了數(shù)據(jù)的

正確性與保密性。

目前CAD/CAM集成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理要緊采取下列三種方法：（1）基于文件記錄的專

用數(shù)據(jù)管理方法，要緊適合對非共享數(shù)據(jù)的管理；在商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上建立一套軟件

接口的方法（用SQL數(shù)據(jù)操作語言編寫），這是目前常用的方法；（3）采取工程數(shù)據(jù)庫管

理建立數(shù)據(jù)庫的方法，這是下一代CAD/CAM與CIMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理主流。

圖1-2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的關(guān)系

2.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有如下單個計算機(jī)所不具備的功能與特點：（1）能夠在計算機(jī)之間快速

實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞；（2）共享計算機(jī)資源；（3）網(wǎng)內(nèi)各計算機(jī)站點可互為后備，提高計算機(jī)

系統(tǒng)的可靠性；（4）若干臺地域不一致的計算機(jī)能夠共同完成一項大型的CAD/CAM任務(wù),

進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)同作業(yè)。

(a)

|部件口|部件|部，牛3||部祥4|-|部存

（b）

名稱圖號數(shù)量材料

固定鉗身02101HT150

螺桿0230245

活動鉗體02103HT150

鉗口板0230645

螺釘02034HT150

(c)

圖1-3數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的三種基本數(shù)據(jù)模型

按照網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域范圍，能夠?qū)⒂嬎銠C(jī)網(wǎng)絡(luò)分為基于全球Internet的廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)

兩種。廣域網(wǎng)需要使用合理的接入方式來進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送，而局域網(wǎng)通常僅限于數(shù)公里

范圍，是直接用于傳送數(shù)字信號的計

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。目前CAD/CAM系統(tǒng)所用

的網(wǎng)絡(luò)均屬于局域網(wǎng)。

局域網(wǎng)產(chǎn)品的種類很多，構(gòu)成型

式也多種多樣，但通常是由網(wǎng)卡與媒

體、服務(wù)器、工作站（微機(jī)）、網(wǎng)間連

接器并配以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件構(gòu)成，如圖

1-4所示。

3.成組技術(shù)

成組技術(shù)是合理組織產(chǎn)品生產(chǎn)過

程的一種將工程技術(shù)與管理集于一體的生產(chǎn)組織管理方法，它利用產(chǎn)品零件之間的相似性,

將零件分類成組，然后根據(jù)每組零件所擁有的相似性，為同組零件找出相對統(tǒng)一的最佳方

案，從而節(jié)約時間與精力以取得所期望的經(jīng)濟(jì)效益。作為一種機(jī)械制造的應(yīng)用技術(shù)，成組

技術(shù)涉及到對機(jī)械制造中相似性進(jìn)行標(biāo)識、開發(fā)與利用等方面的內(nèi)容。

通常應(yīng)用構(gòu)成技術(shù)時是通過分類編碼系統(tǒng)對零件相似性進(jìn)行識別。零件的分類編碼系

統(tǒng)是用數(shù)字與字母對零件特征進(jìn)行標(biāo)識與描述的一套特定的規(guī)則與根據(jù)。目前國內(nèi)外有100

多種編碼系統(tǒng)在工業(yè)中使用，其中以O(shè)pitz編碼系統(tǒng)最具代表性。通常每個企業(yè)或者部門

能夠根據(jù)自身的產(chǎn)品特點選擇其中一種，或者是在某種編碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，以適

用本單位的使用需要。

1.2制造業(yè)應(yīng)用計算機(jī)的基本模式

制造行業(yè)企業(yè)工作的核心是產(chǎn)品，因此企業(yè)應(yīng)用計算機(jī)推進(jìn)信息化的工作都是圍繞著

產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營等各項工作來開展的。

(1)產(chǎn)品任務(wù)。根據(jù)上級公司下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)或者市場定單，利用各類專業(yè)軟件進(jìn)行

分析計算，確定產(chǎn)品的形狀、尺寸及各子系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，形成產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書，全部數(shù)

據(jù)與有關(guān)任務(wù)均存放在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中。

(2)全面設(shè)計。各專業(yè)人員從統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中獲取任務(wù)指令與有關(guān)的設(shè)計任務(wù)書，按時

把各自的設(shè)計文檔、圖形、圖紙、技術(shù)要求與相應(yīng)的分析結(jié)果存入統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中。

(3)工藝規(guī)劃。由統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫下達(dá)型號研制任務(wù)，一旦全面設(shè)計工作開始，工藝人員

就著手開展并行工作。一方面給設(shè)計人員提供工藝方面的技術(shù)支持，避免返工，另一方面

開始做工裝的準(zhǔn)備工作，檢查相應(yīng)的設(shè)備、刀具、材料等資源，及時向供應(yīng)部門提供必要

的采購信息。完成的文檔存人數(shù)據(jù)庫中。

(4)生產(chǎn)制造。從統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中獲取統(tǒng)一的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與制造結(jié)構(gòu)。通過可視化技術(shù)準(zhǔn)

確地懂得加工圖形所對應(yīng)的三維模型。統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中提供的多媒體裝配模型大大地方便了

總裝工作。生產(chǎn)制造部門也能夠通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫反饋改進(jìn)意見，提高設(shè)計水平，減少后期

的返工。

(5)物資供應(yīng)。通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫給設(shè)計、工藝與制造人員提供設(shè)備、材料、部件與

標(biāo)準(zhǔn)件等信息，改善他們的工作環(huán)境。同時采購人員從統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中自動生成某個型號、

某個產(chǎn)品的材料清單(如標(biāo)準(zhǔn)件清單、外協(xié)件清單、原材料清單等)，即減少工作人員的工

作負(fù)擔(dān)，又提高數(shù)據(jù)的一致性。為提高倉庫管理水平，減少浪費制造有利條件。

(6)生產(chǎn)計劃。在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中可下列達(dá)任務(wù)并實施監(jiān)測，每項設(shè)計、工藝與制造

等任務(wù)的完成狀態(tài)，便于掌握整個項目的進(jìn)度。從統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中獲取產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息，支持

型號管理。同時也能夠獲取工藝信息，自動生成統(tǒng)一的材料清單(如自制件清單、機(jī)加工

件清單等)，支持生產(chǎn)管理。一旦設(shè)計或者工藝部門發(fā)生任何更換，生產(chǎn)計劃部門通過統(tǒng)一

數(shù)據(jù)庫立即能夠獲得更換后的最新數(shù)據(jù)，大大減少數(shù)據(jù)不一致的錯誤與不必要的延誤。

(7)財務(wù)管理。統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中包含產(chǎn)品全部設(shè)計與工藝數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫提供各類查詢檢

索工具、匯總工具與報表工具等，財務(wù)系統(tǒng)監(jiān)督型號研制費用、估算產(chǎn)品直接成本制造了

有利條件。數(shù)據(jù)庫的惟一性保證財務(wù)系統(tǒng)分析結(jié)果的可靠性。產(chǎn)品數(shù)據(jù)的不一致配置為財

務(wù)管理的靈活性提供有利的支持。

（8）質(zhì)量操縱。為了改變以量求質(zhì)的狀況，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫把產(chǎn)品的各類關(guān)鍵質(zhì)量操縱點

數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過分析找出規(guī)律，提高生產(chǎn)力。因此，質(zhì)量操縱也離不開統(tǒng)一的產(chǎn)

品數(shù)據(jù)所提供的準(zhǔn)確的產(chǎn)品配置結(jié)果。

（9）市場銷售。型號批次的變化或者市場需求的變化，要求中國企業(yè)能夠做出快速反

應(yīng)。在統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫中，積存了大量的成功經(jīng)驗。為了滿足市場上變化了的需求，只

需對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的部分零件做些適當(dāng)?shù)男拚?，通過虛擬電子樣機(jī)的模擬就能夠投入生產(chǎn)，

搶占市場。同樣電子樣機(jī)不僅能夠排除各類設(shè)計錯誤，大大減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)的返工，還能夠

將設(shè)計的虛擬樣機(jī)提早提供給最終用戶，甚至能夠通過互聯(lián)網(wǎng)去吸引客戶，擴(kuò)大市場量。

（10）統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫。上述各部門的工作指令來自于數(shù)據(jù)庫，工作的結(jié)果也分門別類存

回數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中不僅能夠儲存產(chǎn)品的整個生命周期的全部數(shù)據(jù)，同時還存有企業(yè)的

各類資源，如人員、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件與刀具等。還有記錄了產(chǎn)品數(shù)據(jù)從設(shè)計到制造、

維修服務(wù)整個過程的數(shù)據(jù)，便于追溯與檢查原因，更重要的是在數(shù)據(jù)庫中不斷積存起來的

產(chǎn)品知識。

上述工作只有當(dāng)使用了高度集成化的計算機(jī)輔助設(shè)計、制造與管理軟件時，才是最高

效的。

1.3制造業(yè)CAD/CAM技術(shù)及信息化工程的進(jìn)展

人類進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)展,制造業(yè)的進(jìn)展模式也發(fā)生了重大變化,

表現(xiàn)為企業(yè)從CAD、CAE與CAM等單點技術(shù)或者應(yīng)用孤島，進(jìn)展為基于“知識網(wǎng)絡(luò)”的

綜合應(yīng)用領(lǐng)域；從單純的數(shù)控加工CAM技術(shù)的應(yīng)用，向“工廠生產(chǎn)制造計劃與配置”進(jìn)

展；從企業(yè)或者部門內(nèi)部應(yīng)用的CAD心AM、PDM（ProductDataManagement,產(chǎn)品數(shù)據(jù)

管理）與ERP（EnterpriseResourcePlan.企業(yè)資源規(guī)劃），逐步過渡到各企業(yè)之間的協(xié)同

方案運作。面向企業(yè)面向全球性通信協(xié)同進(jìn)展己成為制造業(yè)進(jìn)展的總體趨勢。

制造業(yè)信息化工程的核心就是使用國際上最先進(jìn)的信息化技術(shù)，提高企業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新

能力與高新技術(shù)含量、提高企業(yè)快速響應(yīng)市場能力。所有這些也正是世界發(fā)達(dá)國家正在研

究與采納的世界一流的新技術(shù)與新方法。

制造業(yè)CAD/CAM技術(shù)及其信息化工程的進(jìn)展歷程大致經(jīng)歷了下列幾個階段：

（1）孤立的應(yīng)用模式。這個階段的進(jìn)展跨越了20世紀(jì)60?70年代，計算機(jī)圖形軟件

開始商品化。企業(yè)各部門（如設(shè)計、工藝、制造、計劃、財務(wù)、質(zhì)量管理與后勤等部門）

各自使用相應(yīng)的計算機(jī)硬件，改善自己的勞動工作方式，提高個人勞動生產(chǎn)率，然而相互

之間的信息傳遞卻依然靠低介質(zhì)來進(jìn)行，各點發(fā)達(dá)，彼此孤立，形成應(yīng)用孤島。

（2）孤立的信息系統(tǒng)。這個階段的進(jìn)展跨越了20世紀(jì)70?80年代。企業(yè)各部門

之間各取所需，根據(jù)自己本部門進(jìn)展的需要，不斷完善自己的應(yīng)用系統(tǒng)，解決部門內(nèi)部

的信息共享與反饋，使本部門的勞動生產(chǎn)率獲得提高。但仍解決不了各部門之間的信息

傳遞問題。

(3)信息的交換與集成。這個階段的進(jìn)展跨越了20世紀(jì)80?90年代。通過上述兩個

階段的進(jìn)展，信息的傳遞問題顯得非常突出，因此便有了各部門之間協(xié)同，或者是對信息

重新調(diào)整，或者是更換系統(tǒng)，開發(fā)新的應(yīng)用系統(tǒng)與大量的接口，即要繼承大量的歷史數(shù)據(jù),

又要制造一種全新的信息交換、集成化的工作模式，從而大大提高企業(yè)的競爭力。

(4)基于全局性的信息化系統(tǒng)集成。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展與成

熟，使企業(yè)信息化又迎來一個全新的時期，即從內(nèi)部信息化集成應(yīng)用進(jìn)展到企業(yè)間信息相

互集成的時期，逐步形成了跨國跨地區(qū)的半球化乃至全球化經(jīng)濟(jì)運作模式，代表著世界經(jīng)

濟(jì)的進(jìn)展主體。

三十多年來，軟件開發(fā)商們一直致力于探索更好的辦法去使用計算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行自

動化產(chǎn)品開發(fā)過程。圖1-5以近20年來UG軟件的進(jìn)展反映了計算機(jī)輔助技術(shù)的進(jìn)展。KBE

(KnowledgeBasedEngineering,基于知識的工程)技術(shù)將是下一代機(jī)械CAD/CAM的特點,

它捕捉、分配與再使用每一個產(chǎn)品開發(fā)部門的工程專業(yè)知識。

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數(shù)字化知識與過程

汽年

實

體

消費

特

征

機(jī)械?過程向?qū)?/p>

形

象

化

模具?顧問/評審

?基于規(guī)則建模

圖1-5以UG為代表的計算機(jī)輔助技術(shù)的進(jìn)展

我國的CAD/CAM技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用起步于20世紀(jì)70年代，由于受當(dāng)時計算機(jī)硬件與

軟件條件的限制，較多的工作局限于用計算機(jī)進(jìn)行一些產(chǎn)品設(shè)計中的分析計算。進(jìn)入20世

紀(jì)80年代，國家在機(jī)械CAD/CAM技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用方面進(jìn)行了重點投資，并取得了一系

列在國內(nèi)具有開創(chuàng)性的單元成果，也培養(yǎng)了一批CAD/CAM科技隊伍，從而為20世紀(jì)90

年代的快速進(jìn)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

1991年原國家科委組織成立了“計算機(jī)輔助設(shè)計應(yīng)用工程領(lǐng)導(dǎo)小組”，加大了CAD技

術(shù)的開發(fā)與推廣力度。1995年在機(jī)械行業(yè)開展了“CAD應(yīng)用1215工程”與“CAD應(yīng)用

1550工程:前者是樹立12家“甩圖板”的CAD應(yīng)用典型企業(yè)，后者是培養(yǎng)50?100家

CAD/CAM應(yīng)用示范企業(yè)，扶持100家，帶動5000家企業(yè)的龐大計劃。一批具有自主知識

版權(quán)的軟件，如清華大學(xué)的高華CAD、華中科技大學(xué)的開目CAD與CAPP、北京航空航

天大學(xué)的CAXA電子圖板、CAXA制造工程師（ME）等軟件，在國家科技部的項目資助

下開發(fā)完成，并開始推廣應(yīng)用。計算機(jī)輔助繪圖也已經(jīng)從二維設(shè)計進(jìn)入了三維實體建模與

參數(shù)化設(shè)計階段。

然而，我國CAD/CAM技術(shù)的研究水平與應(yīng)用范圍與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比都還有較大的

差距，特別是CAD/CAM應(yīng)用的集成化程度較低，缺乏具有自主版權(quán)的、完善的高檔

CAD/CAM軟件系統(tǒng)。此外CAD/CAM專業(yè)技術(shù)人才的匱乏也限制了企業(yè)對CAD/CAM技

術(shù)的推廣應(yīng)用。

1.4UG技術(shù)及其在現(xiàn)代制造業(yè)中的作用

1.4.1UG技術(shù)概述

UGS（UnigraphicsSolutions）是全球進(jìn)展最快的機(jī)械CAX（即CAD、CAE、CAM等

的總稱）公司之一。它的產(chǎn)品Unigraphics（簡稱UG）軟件是當(dāng)前世界上最先進(jìn)與緊密集

成的、面向制造業(yè)的CAX高端軟件，是知識驅(qū)動自動化技術(shù)領(lǐng)域中的領(lǐng)先者。它實現(xiàn)了設(shè)

計優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品與過程的知識工程的組合。UG軟件能夠為各類規(guī)模的企業(yè)提供可

測量的價值；能夠使企業(yè)產(chǎn)品更快地提供給市場；能夠使復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計與分析簡單化；

能夠有效地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本并增加企業(yè)的市場競爭實力。正是由于該軟件的高度集成

化與優(yōu)越的性能，使之成為目前世界上最優(yōu)秀公司廣泛使用的系統(tǒng)，這些公司包含波音飛

機(jī)、通用汽車、普惠發(fā)動機(jī)、飛利浦、松下、精工與愛立信等。UG成為日本要緊的汽車

配件生產(chǎn)商Denso的標(biāo)準(zhǔn)，占有90%的俄羅斯航空市場與80%的北美發(fā)動機(jī)市場。美國航

天航空界已安裝了10000多套UG,在世界各國航天航空界享有極高的地位。UG軟件目前

也普及到機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備與電子等行業(yè)，并發(fā)揮著越來越顯著的作用。

UG產(chǎn)品要緊包含計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計、工程設(shè)計一、工程分析與制造，與知識驅(qū)動自

動化的工具與專門過程的導(dǎo)向。UG產(chǎn)品線如圖1-6所示。

1.4.2產(chǎn)品的創(chuàng)新與開發(fā)在UG中的表達(dá)

產(chǎn)品的創(chuàng)新要貫穿于產(chǎn)品本身的全生命周期，從總體構(gòu)想設(shè)計、概念設(shè)計、全面設(shè)

計、生產(chǎn)計劃到制造質(zhì)量操縱都要創(chuàng)新。UGS產(chǎn)品十分重視任何提高企業(yè)的創(chuàng)新能力，為

此特別強(qiáng)調(diào)：創(chuàng)新要基于知識、基于產(chǎn)品、基于過程。UG的產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)技術(shù)與手段，

要緊包含：全集成、全有關(guān)、前瞻性、數(shù)字樣機(jī)、快速反映機(jī)制與知識工程（KBE）這6

個方面。

入門

l_

知識驅(qū)動自動化（KDA）計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）計算機(jī)輔助制造（CAM）

,BaseMachining

?UG/KnowledgeFusion?UG/SolldModeling

?FaceMilling

?UG/MoldWlzard?UG/FeaturcModeling

,FixedContourMilling

?UG/CearEngineeringWizard?UG/UserDefinedFeature

,VariableContourMilling

?UG/DieEngineeringWizard,UG/FreeformModeling

?FlowCut

,UG/WeldAssistant1,UG/Drafting

,CavityMilling

?UG/OpenUlStyler?UG/AssemblyModeling

?Z-levelMilling

?UG/OpenGRIP?UG/AdvancedAssemblies

?SequentialMilling

?UG/OpenAPI?UG/WAVEControl

,ThreadMilling

?UG/Open++?UG/GemetricTblerancing

?NURBSMachining

?UG/SheetMetalDesign

?UG/AdvancedSheetMetalDesign,Facet_BasedMachining

一計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計（CAID）?Turning

?UG/RoutingBase

?UG/Tubing?WireEDM

?UG/ShapeStadio?ShopDocumentation

?UG/Piping

?UG/Conduit?HighSpeedMachining

,ToolLibraried(UG/Genius)

?UG/Raceway

數(shù)據(jù)交換

?UG/Steclwork,CAMVisualize

?SpeedsandFeedstable

?UG/Wiring

?IGES?PostBuilder

?UG/QuickShape

?STEP

?UG/GeometricTolerancing

?DXF

?2DExchange

—計算機(jī)輔助工程分析（CAE）

特殊應(yīng)用

?UG/GenConnect,UG/SccrurioforStructures

,UG/DcsignVerification,UG/ScenarioforStructures+

?UG/Inspection?UG/ScenarioPE

?UG/ReverseEngineering?UF/FEA

,UG/RapidPrototyping

圖1-6Unigraphics產(chǎn)品線

1.全集成

（1）數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的集成。這是一個以數(shù)據(jù)庫為核心的能將CAX、PDM（ProductData

Management.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、RE（ReverseEngineering,逆向工程）、RP（RapidPrototype,

快速成型）、ERP、PM（ProjectManagement,項目管理）、FM（FinanceManagement,財

務(wù)管理）等的數(shù)據(jù)信息與系統(tǒng)集成在一起的環(huán)境。這樣才能做到D2B（DesigntoBusiness,

為商務(wù)而設(shè)計）。

（2）功能集成。即CAID/CAD/CAE/CAM/PDM等重要集成。

（3）過程集成。即總體方案設(shè)計、概念設(shè)計、全面設(shè)計、工藝計劃工裝夾模具設(shè)計與

制造、零部件制造與裝配質(zhì)量檢測等全過程要能集成在一起。

（4）信息集成。UGS的iMAN就是集成管理產(chǎn)品的全生命周期的信息。

（5）企業(yè)集成。不僅在企業(yè)內(nèi)部各職能部門之間的信息集成，而且企業(yè)與配套供應(yīng)商、

銷售商、客戶之間的信息也能集成。UGS的iMAN就提供了與ERP、SCM等的集成接口。

2.全有關(guān)

全有關(guān)指的是：在產(chǎn)品內(nèi)部不僅保持尺寸大小的有關(guān)性，而且還具有結(jié)構(gòu)形狀的有關(guān),

即幾何有關(guān)，更要具有過程有關(guān)。不管是工業(yè)設(shè)計（CAID）、概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計（CAD）,

還是工程分析（CAE）、工業(yè)夾具設(shè)計與制造與數(shù)控編程（CAM）,這中間任一階段的結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)的改變都會引起其他過程做出有關(guān)的變化。

UGS提供的單一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主模型技術(shù)、超變量幾何方法、基于產(chǎn)品與特征的直接建

模與產(chǎn)品總體有關(guān)設(shè)計技術(shù)一一UG/WAVE（含關(guān)聯(lián)設(shè)計、種子技術(shù)與幾何元素的連接有關(guān)）

與工程分析的UG/Scenario都給工程技術(shù)人員提供了實現(xiàn)全有關(guān)的最佳工具與手段。此外

UGS提供的動態(tài)虛擬大裝配技術(shù)，使得技術(shù)人員在設(shè)計階段就可對產(chǎn)品從裝配的匹配關(guān)系、

機(jī)構(gòu)運動的傳遞、定位的方式與位置、運動系統(tǒng)的基本動作進(jìn)行預(yù)分析，而不需要專門的

運動等分析軟件。

3.前瞻性

這是指在設(shè)計階段利用虛擬、數(shù)字、可視的技術(shù)，就可對產(chǎn)品進(jìn)行工程分析、設(shè)計優(yōu)

化與仿真模擬。為此，UGS公司不僅與世界上一流的工程分析的專業(yè)公司結(jié)成了長期合作

的戰(zhàn)略聯(lián)盟關(guān)系，在UG中含有與這些分析軟件系統(tǒng)有著直接連接的高精度接口，而且還

將這些分析系統(tǒng)（如MSC/NASTRAN,MDVADAMS,Ansys與Moldflow等）的基本、

常用的部分植入到UG的分析應(yīng)用模塊中，且保持與CAD的全有關(guān)。由于它們都使用了同

一圖形內(nèi)核Parasolido這就大大方便了工程設(shè)計人員的設(shè)計，提高了設(shè)計的質(zhì)量與一次成

功率。

4.數(shù)字樣機(jī)

關(guān)于制造業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)來說，超巨模型的數(shù)字樣機(jī)的創(chuàng)建、分析與仿真工具是十

分重要的。UGS公司收購的EAI公司的Vis系列虛擬可視化產(chǎn)品在國際上處于領(lǐng)先地位。

Vis系列產(chǎn)品能夠與眾多的CAD/CAM軟件，如UG、Pro/E、ideas、CATIA與AutoCAD等

進(jìn)行無縫連接；能夠集成讀取多種PDM系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)；能夠運行于多種操作系統(tǒng)下，多

種硬件平臺上；它提供了基于Internet的虛擬企業(yè)平臺。又將超巨模型的裝配、可視、兒何

物理性能的分析、動靜態(tài)的幾何分析、人機(jī)工程與制造過程的仿真，虛擬現(xiàn)實等都集成在

一個EAI/VIS的單一環(huán)境中。EAI-Vis系列產(chǎn)品為企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)提供了一個完整、

集成的、超越常規(guī)CAD/CAM軟件之上的虛擬可視化仿真環(huán)境，是數(shù)字化產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)的

一種優(yōu)秀工具。

5.快速反應(yīng)機(jī)制

除了前面所述的以外，還包含兩個方面：逆向工程（RP）技術(shù)與快速成型（RP）技術(shù)。

前者是使用三坐標(biāo)測量儀或者激光測量儀對現(xiàn)存的、成功的產(chǎn)品（零件）進(jìn)行空間的掃描

測量，獲得該產(chǎn)品的空間坐標(biāo)點的數(shù)據(jù)，再對這些超大量的數(shù)據(jù)點（點云數(shù)據(jù)）在CAD軟

件中進(jìn)行濾波、提取特征線、補(bǔ)孔、光順生成網(wǎng)絡(luò)面、UG/QuickShapeNURBS曲面，從

而反求出測量對象的數(shù)字模型。后者是將數(shù)字模型以STL格式輸出到快速成型機(jī)上由快速

成型機(jī)生成塑料的或者紙質(zhì)的該物理實體。用于評估、分析與作為模芯等。

將RE、RP與CAD/CAM軟件集成起來，構(gòu)成一個快速反應(yīng)的建模系統(tǒng)，能夠大大加

快產(chǎn)品的開發(fā)質(zhì)量與速度。比如柴油機(jī)上氣道的設(shè)計就使用這種方法（如圖1-7所示）。先

用三坐標(biāo)激光測量儀掃描現(xiàn)有的初始?xì)獾?，將測得的數(shù)據(jù)輸入到QuickShape中處理得到初

步的數(shù)字模型，再到UG環(huán)境下以STL格式輸出到快速成型機(jī)上得到塑料的氣道。以此氣

道進(jìn)行誤差分析、吹氣測試與作為模具的模芯，澆鑄缸蓋。這一集成的氣道開發(fā)過程大大

提高了開發(fā)氣道的周期與質(zhì)量，使原先要六個星期的設(shè)計縮短為一個星期，且做到了一次

成功。

氣象點云集

快辿成雪的曜氣警具

圖1-7柴油機(jī)上氣道的快速設(shè)計

6.知識工程（KBE）

隨著當(dāng)今CAX設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)展的新趨勢，產(chǎn)生了以知識驅(qū)動為基礎(chǔ)的工程設(shè)計新思路,

簡稱知識工程KBE（KnowledgeBasedEngineering）?它將人工智能（包含知識庫、知識規(guī)

則與邏輯推理等）與CAX系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，使其應(yīng)用對象從幾何造型、分析與制造,

延伸擴(kuò)展到工程設(shè)計領(lǐng)域，形成了工程設(shè)計與CAX系統(tǒng)的無縫連接。

如何把知識、技能、經(jīng)驗、原理與規(guī)范等結(jié)合到CAX系統(tǒng)中，使得設(shè)計人員只要輸入

工況或者工程參數(shù)或者應(yīng)用要求，系統(tǒng)就能根據(jù)有關(guān)知識、自動推理結(jié)構(gòu)造出符合該特定

要求下的數(shù)字化幾何模型，這就是KBE技術(shù)要解決的問題，也是CAX技術(shù)進(jìn)展的新階段。

UGS要緊通過使用KDA技術(shù)成功應(yīng)用了KBE的基本原理，實現(xiàn)了用知識驅(qū)動兒何建

模，并成功開發(fā)出基于知識(KBE)的工程應(yīng)用模塊：齒輪工程(GearEngineeringWizard

VI.Do它含有齒輪設(shè)計、軸的設(shè)計、軸承設(shè)計、鍵的設(shè)計與殼體的建模，設(shè)計人員只要輸

入程序參數(shù)或者工況條件即可。這里的“設(shè)計”包含幾何建模及工程分析兩部分。此外還

開發(fā)有塑料模設(shè)計導(dǎo)引(MoldwizardV3.0),沖壓模工程導(dǎo)引(DieEngineeringWizard

V2.0),多工位級進(jìn)模(ProgressiveDieWizard)等。

1.4.3UG的協(xié)同制造工程

協(xié)同制造工程CME(CollaborativeManufacturingEngineering)是結(jié)合企業(yè)、工廠的生

產(chǎn)制造與計劃管理提出的新概念，它包含裝配工程、質(zhì)量檢控、工廠生產(chǎn)計劃、過程優(yōu)化、

加工工藝計劃、刀具及工裝夾模具的開發(fā)與數(shù)控加工這七個方面。

CME的關(guān)鍵要點是“P3R”，即:

(1)要生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品(Product)?

(2)如何安排這個制造過程(Process)?

(3)在哪兒生產(chǎn)，即工廠、車間的加工單元、生產(chǎn)線的配置(Plant)?

(4)需要什么資源(Resources)?

CME要求的是P3R保持有關(guān)性。而不是目前所表現(xiàn)的獨立、分散的狀態(tài)。為了實現(xiàn)

CME,UGS公司又提出了另一個新概念：虛擬工廠Efactory。虛擬工廠的目標(biāo)也就是P3R

(如圖1-8所示)。

協(xié)同制造collaboration

裝配計劃制造計劃資源庫加工設(shè)備管理

resource

assemblyfabricationtool

librariesmanagement

Pplannerplanner

R企

工作場所ProcessE業(yè)

OResource工裝夾刀具

R資

Dworkplanningdesign設(shè)計

p源

產(chǎn)Uplace工藝計劃資源設(shè)計tooling/

計

品plannerproductfixturedesign

劃

數(shù)process

一一可視Validqtjon驗證

制

據(jù)resourco

plantM造

factory工廠設(shè)計工藝加工

DRoboticsE執(zhí)

modeling

APlantProcess機(jī)器人S行

T工廠建模DesignApplication系

A統(tǒng)

materialSimulationNC

Programming

flowAnimation

optimization動態(tài)仿真Stamping數(shù)控編程

物流優(yōu)化

工作指令workinstructions.shopfloordata車間層數(shù)據(jù)

圖1-8P3R關(guān)聯(lián)圖

UGS公司推出的Efactory系列產(chǎn)品是一個能夠付之有用的工具。通過Efactory,將原

先孤立的3P與R集成在一起，實現(xiàn)協(xié)同制造。

比如在“資源設(shè)計ResourcesDesign"方面，UGS公司的方案將加工操作與資源需求

緊密地連接在一起，在UGSiMAN的分類管理的技術(shù)下，建立集成的資源數(shù)據(jù)管理，如集

成的刀具庫等；并利用FactoryCAD模塊將工廠布置集成在CME中，利用UGS強(qiáng)大的建

模能力，進(jìn)行工裝夾模具與刀具的設(shè)計。

又如關(guān)于"工藝加工"(Processapplications),UGS公司提供了許多基于知識、基于過

程的過程導(dǎo)引專業(yè)應(yīng)用模塊,如：“MoldWizard"、“WeldWizard”........

再如在“工廠設(shè)計與布局”(PlantDesign)中，UGS提供的FactoryCAD是一個基于

AutoCAD的智能化的工廠布局工具。它包含了工廠中如運送裝置、貨物、工件架與起重機(jī)

等常用設(shè)備、工具的2D/3D庫。這是一個智能化的巨型庫，它除了進(jìn)行工廠布置設(shè)計外，

還能夠進(jìn)行產(chǎn)品裝配仿真，工作過程的干涉檢測。所有FactoryCAD的數(shù)據(jù)文件都在CME

中進(jìn)行管理，其構(gòu)造的工廠中的設(shè)備、生產(chǎn)線等對象，都與e-Factory的資源管理系統(tǒng)集合

在一起，并支持SDX格式。

綜上可見，制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)在UG中得到了完整的表達(dá)與應(yīng)用。UG為制

造業(yè)信息化提供了一個面向產(chǎn)品全生命周期的開放式協(xié)同并行集成環(huán)境，即CPC

(CollaborativeProductCommerce產(chǎn)品協(xié)同商務(wù))環(huán)境(如圖1-9所示)。在這個環(huán)境中，

每個人都能融入到整個企業(yè)中，為了同一目標(biāo)，高速、優(yōu)質(zhì)、低耗地推出新的產(chǎn)品，協(xié)同

而并行地工作。

異地設(shè)計制造的WEB,e-Vis

協(xié)同、并行工具Vis-Conference

PORTAL

PMERP

FM

SMSCM

QC

產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)現(xiàn)代化的管理模式

的技術(shù)和手段產(chǎn)品工程管理

CAID/CAD/CAE/CAMVVPDM

KBE,Wizards,RE,RP

圖1-9制造業(yè)的信息化環(huán)境

1.5UG軟件要緊功能模塊簡介

1.5.1UG/WAVE

UG/WAVE技術(shù)提供了一個參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計的平臺，為了維持設(shè)計的完整性與意圖，

此技術(shù)把概念設(shè)計與全面設(shè)計的變化自始至終地貫穿到整個產(chǎn)品的設(shè)計過程。在此平臺上,

具有創(chuàng)新的WAVE工程技術(shù)，使其高級產(chǎn)品設(shè)計的定義、操縱與評估成為可能。這一被稱

之“操縱結(jié)構(gòu)”的可重復(fù)利用的設(shè)計模板被用來表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計的概念，這是通過定義幾何

形體框架與關(guān)鍵設(shè)計變量來實現(xiàn)的。CAE的需求也被考慮到模型中，PDM則被用來管理

這些變動與版本。通過參數(shù)化的編輯操縱結(jié)構(gòu)，不一致的設(shè)計概念能夠被迅速地分析與評

估。在操縱結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵幾何模型可被有關(guān)聯(lián)地復(fù)制到通過全面設(shè)計的產(chǎn)品裝配中，這樣

在今后的產(chǎn)品開發(fā)過程中就同意高級概念設(shè)計上的變化與整個產(chǎn)品設(shè)計的改變有關(guān)聯(lián)。

利用WAVE技術(shù)，用戶能夠識別驅(qū)動其產(chǎn)品設(shè)計最重要的變量，然后在一個有關(guān)的操

縱結(jié)構(gòu)中捕捉它們，比如，用戶在重新設(shè)計一種轎車的過程中，為了保持車身的外形尺寸

不變而獲得更多的頭部與腿部空間來對其進(jìn)行更換時，用WAVE技術(shù)，用戶能夠容易而迅

速地獲得這種更換帶來的影響。利用傳統(tǒng)的工具，這種分析過程將花費數(shù)個星期，甚至數(shù)

個月。

利用WAVE技術(shù)，產(chǎn)品設(shè)計能夠根據(jù)需求按自頂向下的流程進(jìn)行，而這種需求是基于

功能、空間、配置與其他方面的整體考慮。這些工程數(shù)據(jù)能夠在設(shè)計總體布局方案中捕捉

到，這個總體布局方案可驅(qū)動關(guān)鍵部件的位置與外形，同時定義要緊子系統(tǒng)之間的界面。

WAVE技術(shù)還能夠很容易地適用于其他方面，包含全面設(shè)計與制造計劃。比如，WAVE

技術(shù)的幾何連接器(包含在UG裝配模塊中)使用戶得以直接地把有關(guān)部件的設(shè)計聯(lián)系起

來。其可被用來把移動電話殼中孔洞的設(shè)計與鍵的外形與位置結(jié)合起來，而這些關(guān)系是相

互關(guān)聯(lián)的。這樣就能夠確保設(shè)計的意圖與整體性得以保護(hù)。當(dāng)設(shè)計與生產(chǎn)過程的計劃改變

時，WAVE還能夠把過程中的模型自動更新。

基于這些效能，用戶能夠?qū)π碌氖袌鰴C(jī)遇迅速作出反應(yīng)，改進(jìn)已有的產(chǎn)品，建立新的

產(chǎn)品線，而這只需要花費傳統(tǒng)開發(fā)成本的一小部分。

在UG/WAVE的工程軟件包中，包含UG/入口(Gateway)、UG/實體建模(Solid

Modeling)>UG/特征建模(FeaturesModeling)、UG/自由曲面建模(FreeformModeling)、

UG/工程制圖(UG/Drafting)、UG/裝配建模(AssemblyModeling)>UG/虛擬現(xiàn)實

(UG/Reality),UG/逼真著色(UG/Photo)、UG/幾何公差(UG/GeometricTolerance)等

模塊。

1.UG/入口(UG/Gateway)

UG/Gateway是連接所有UG模塊的基礎(chǔ)。它支持關(guān)鍵操作，包含打開已存在的UG部

件文件、創(chuàng)建新的部件文件、繪制工程圖與屏幕布局與讀入輸出各類不一致格式的文件，

與參數(shù)實體(Parasolid)轉(zhuǎn)換文件與計算機(jī)圖形的圖源文件(CGM)。同時提供的還有層操

縱、視圖定義、屏幕布局與顯示操縱功能。包含消隱/再現(xiàn)對象與在線幫助功能。UG/Gateway

還提供一個與各類高分辨率繪圖機(jī)接口的許可證，并提供先進(jìn)的電子表格應(yīng)用。通過

UG/Gateway的導(dǎo)航、動畫、實體與表面模型的顯隱與著色，提供了高級的可視化功能，建

造與管理零件族，操縱零件間的表達(dá)式，以便通過分析有關(guān)聯(lián)的方案方便地擴(kuò)充模型設(shè)計.

標(biāo)準(zhǔn)表格查詢功能提供了一種簡單的方法來實現(xiàn)基于知識的工程技術(shù)。UG/Gateway還包含

UG/WebRender(將在后面介紹)。

2.UG/實體建模(UG/SolidModeling)

該模塊將基于約束的特征建模與顯式幾何模型方法無縫的結(jié)合起來，提供了當(dāng)今

CAD/CAM軟件界最強(qiáng)有力的“復(fù)合建?！惫ぞ撸褂脩裟軌虺浞掷眉捎谙冗M(jìn)的、基

于特征環(huán)境中的傳統(tǒng)的實體、面、線框造型的優(yōu)勢。UG/SolidModeling可使用戶能夠很方

便地建立二維與三維線框模型、掃描與旋轉(zhuǎn)實體與進(jìn)行布爾運算及參數(shù)化編輯。它還提供

用于快速、有效的概念設(shè)計的變量草圖工具與更通用的建模與編輯任務(wù)的工具。該模塊易

于懂得的基于圖標(biāo)(icon)的圖形環(huán)境與其他建模模塊的操作相同。

3.UG/特征建模(UG/FeatureModeling)

該模塊提高了表達(dá)式設(shè)計的層次，設(shè)計信息能夠用工程特征的術(shù)語來定義。它提供了

支持建立與編輯下列各類標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計特征：孔、槽、型腔、凸臺、墊、柱體、塊體、錐體、

球體、管狀體、桿、倒圓與倒角等。同時還能夠挖空實體建立薄壁件。特征還能夠被參數(shù)

化定義并對其尺寸大小與位置做尺寸驅(qū)動編輯。用戶自定義的特征存儲在公共目錄下，也

能夠被添加到設(shè)計模型中。特征還能夠相關(guān)于其他的特征或者物體定位，也能夠被引用以

建立有關(guān)特征組。特征組排列能夠是個別的定位，也能夠是在簡單圖案與陣列中定位。

4.UG/自由曲面建模(UG/FreeformModeling)

該模塊支持復(fù)雜的自由曲面的形狀，如機(jī)翼、進(jìn)氣道與其他工業(yè)產(chǎn)品的造型設(shè)計。它

可將實體建模與表面建模的技術(shù)合并，建成一個功能強(qiáng)大的建模工具組。此建模技術(shù)包含

沿曲線的通用掃描法，使用一條、二條與三條軌道方法按比例地建立外形，用標(biāo)準(zhǔn)二次曲

線的方法建立二次曲面體，建立圓形及圓錐截面的倒圓(圓角)面，光滑橋接在兩個或者

更多的其他實體間隙的曲面。此外，該模塊還提供計算復(fù)雜模型的形狀、尺寸與曲率的易

于使用的工具。

5.UG/用戶自定義特征(UG/User-DefinedFeatures)

該模塊提供一種利用用戶自定義的特征(UDF)概念去捕捉與存儲零件族的方法，易

于恢復(fù)與編輯。該模塊還提供了一些工具，如同意取一個已存在的用標(biāo)準(zhǔn)UG模型工具建

立的參數(shù)化實體模型，建立特征參數(shù)之間的關(guān)系、定義特征變量、設(shè)置默認(rèn)值與確定調(diào)用

特征時所使用的通常形式所需的全部工具。用戶自定義特征建立后，將駐留在一個目錄中，

在此目錄上，供使用該模塊的任何用戶訪問。

6.UG/工程制圖(UG/Drafting)

該模塊能夠使設(shè)計者、工程師與繪圖員從三維實體模型得到完全有關(guān)的二維工程圖。

利用UG的復(fù)合建模技術(shù)，該模塊可生成尺寸與實體模型有關(guān)的工程圖，并保證隨著實體

模型的改變而同步更新工程圖尺寸，包含消隱線與有關(guān)橫截面視圖在內(nèi)的二維視圖在模型

修改時也會自動更新。自動視圖布局功能可快速布局二維視圖。利用UG/AssemblyModeling

的數(shù)據(jù)能夠方便地繪制裝配圖，并能快速生成裝配分解圖。不管繪制單頁還是多頁全面裝

配圖及零件圖，UG/Drafting都能減少繪圖時間與成本。

7.UG/裝配建模(UG/AssemblyModeling)

該模塊提供了并行的、自上而下的產(chǎn)品開發(fā)方法。UG/AssemblyModeling的主模型在

整個裝配過程中能夠進(jìn)行設(shè)計與編輯。部件可靈活地配對或者定位，同時一直保持其關(guān)聯(lián)

性。這樣既改進(jìn)了性能，又節(jié)約了磁盤的存儲空間。裝配件的參數(shù)化建模還能夠描述各部

件之間的配對關(guān)系、確定通用緊固件組及其他復(fù)制的部件。這種體系機(jī)構(gòu)同意建立非常龐

大的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并為設(shè)計組之間共享，使產(chǎn)品開發(fā)構(gòu)成員始終與他人并行地工作。按用戶規(guī)

定的命名規(guī)則或者使用UG/Manager的配置規(guī)則，都能夠正確地訪問不一致版本的零件.

8.UG/高級裝配(UG/AdvancedAssemblies)

該模塊將高速渲染著色與間隙分析技術(shù)相結(jié)合，提供了數(shù)據(jù)裝載操縱功能，同意用戶

對裝配結(jié)構(gòu)的部件進(jìn)行過濾分析。UG/AdvancedAssemblies能夠管理、共享與評估數(shù)字模

型，以完成一個復(fù)雜產(chǎn)品的全數(shù)字化裝配模型。用它提供的各類工具，用戶可對整個產(chǎn)品、

指定的子系統(tǒng)或者零件進(jìn)行可視化及裝配分析，并使產(chǎn)品的性能與生產(chǎn)率達(dá)到最優(yōu)化。變

更模型的表示方式，同意迅速地進(jìn)行間隙檢測，并對有陰影與隱藏線的視圖著色。間隙的

檢測結(jié)果可被