組合機(jī)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(xiàn)翻譯、外文翻譯

（學(xué)號）：XXXXXXXXXXX

XX設(shè)計（XX）譯文電動機(jī)機(jī)座底面組合機(jī)床夾具設(shè)計

學(xué)生姓名專業(yè)學(xué)號指導(dǎo)教師分院20XX年3月26號組合機(jī)床CAD技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢*組合機(jī)床計算機(jī)輔助設(shè)計從20世紀(jì)70年代發(fā)展至今，已成為CAD領(lǐng)域的重要分支。文中從組合機(jī)床計算機(jī)輔助設(shè)計所包含的4個主要研究方面(組合機(jī)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(jī)床CAD相關(guān)技術(shù)的研究成果進(jìn)行了回顧(主要是近10年的研究成果)，并指出了研究組合機(jī)床CAD技術(shù)存在的問題及發(fā)展趨勢。組合機(jī)床的通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，其通用零部件達(dá)70%～90%，它具有高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特征，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)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(chǔ)上，針對不同行業(yè)、不同專業(yè)進(jìn)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(jì)效益，而且會取得重大的社會效益。組合機(jī)床是屬于一次性設(shè)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(shè)計量大，設(shè)計工作復(fù)雜，尤其是在當(dāng)前競爭激烈的市場經(jīng)濟(jì)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(jī)床也就不同，這要求工程技術(shù)人員要不斷地提高機(jī)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(shè)計出組合機(jī)床已經(jīng)成為組合機(jī)床廠家追求的目標(biāo)。1組合機(jī)床CAD技術(shù)概述從20世紀(jì)70年代開始組合機(jī)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(jī)床CAD技術(shù)的研究主要包括以下幾方面:(1)組合機(jī)床總體設(shè)計。組合機(jī)床總體設(shè)計的任務(wù)首先要實(shí)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(jī)床CAD系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)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(chǔ)上開發(fā)基于知識的組合機(jī)床總體方案CAD系統(tǒng)，通過對知識庫中知識的推理，引導(dǎo)用戶完成組合機(jī)床工序圖設(shè)計、加工示意圖設(shè)計、機(jī)床總圖設(shè)計、性能分析等全過程［2］。(2)組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計。組合機(jī)床多軸箱CAD系統(tǒng)是根據(jù)總體設(shè)計(如主軸坐標(biāo)、轉(zhuǎn)速等)，完成傳動軸坐標(biāo)計算、各種幾何干涉校核、傳動部件的強(qiáng)度校核，從而實(shí)現(xiàn)傳動系統(tǒng)的設(shè)計，自動生成多軸箱的明細(xì)表、自動繪制多軸箱裝配總圖、箱體補(bǔ)充加工圖、前后側(cè)蓋補(bǔ)充加工圖、專用零件圖。(3)組合機(jī)床夾具設(shè)計。組合機(jī)床夾具CAD系統(tǒng)由于專用性很強(qiáng)，該系統(tǒng)必須由設(shè)計人員交互地設(shè)計完成。對于組合機(jī)床夾具CAD系統(tǒng)要按照其主要功能實(shí)現(xiàn)4個模塊的自動設(shè)計:定位支撐CAD系統(tǒng)、夾緊機(jī)構(gòu)CAD系統(tǒng)、導(dǎo)向裝置CAD系統(tǒng)和典型夾具夾緊力的計算機(jī)輔助分析與計算。為了實(shí)現(xiàn)這幾個模塊，需要建立組合機(jī)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(shè)計方法實(shí)現(xiàn)設(shè)計。2組合機(jī)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(jī)床CAD技術(shù)的研究開始得比較早。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，隨著計算機(jī)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(yīng)用，使組合機(jī)床CAD技術(shù)日益實(shí)用，且使用范圍不斷擴(kuò)大。PetterOlofsgard等人開發(fā)了分布式虛擬組合機(jī)床制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持全生命周期，包括設(shè)計、仿真、編程、分析、機(jī)器操作及重構(gòu)，并可以在開放的系統(tǒng)庫中進(jìn)行分布式管理及信息的存儲。WonSooYun等人研究了虛擬機(jī)床的開發(fā)，詳細(xì)分析了虛擬機(jī)床開發(fā)的基礎(chǔ)，該系統(tǒng)能夠預(yù)測切削過程的結(jié)果，虛擬機(jī)床系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床實(shí)際切削之前通過“偽真實(shí)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(bǔ)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(jìn)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(jī)床廠家都已經(jīng)使機(jī)床的設(shè)計普遍應(yīng)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(shí)現(xiàn)了機(jī)床設(shè)計幾乎100%的CAD化。目前，組合機(jī)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(jì)70年代初，大連組合機(jī)床研究所開發(fā)了基于AutoCAD的組合機(jī)床設(shè)計系統(tǒng)，拉開了我國組合機(jī)床CAD系統(tǒng)研究的帷幕。近年來，隨著CAD軟件的成熟應(yīng)用，我國有很多學(xué)術(shù)單位和團(tuán)隊(duì)對組合機(jī)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(jī)床CAD系統(tǒng)開發(fā)方面。國內(nèi)對組合機(jī)床設(shè)計采用CAD的認(rèn)識比較早。20世紀(jì)70年代初，大連組合機(jī)床研究所就開始了這方面的研究工作。1978年國家把組合機(jī)床CAD列為機(jī)械工業(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目，并責(zé)成上海交通大學(xué)、大連組合機(jī)床研究所、機(jī)械部自動化研究所負(fù)責(zé)，大連理工大學(xué)、清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、上海機(jī)電產(chǎn)品研究院等單位參加，對鉆孔組合機(jī)床CAD進(jìn)行了研究，從此揭開了我國組合機(jī)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(dāng)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(jī)床研究所又開發(fā)了組合機(jī)床CAD軟件，并通過專家鑒定。該軟件技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、功能強(qiáng)、方便實(shí)用，為我國組合機(jī)床行業(yè)提供了現(xiàn)代化的設(shè)計工具，其技術(shù)水平處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。該軟件已在組合機(jī)床設(shè)計制造的專業(yè)廠和從事內(nèi)燃機(jī)、發(fā)動機(jī)生產(chǎn)的大中型企業(yè)的組合機(jī)床設(shè)計制造部門廣泛應(yīng)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(shè)計水平，增強(qiáng)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(jì)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(jī)床CAD系統(tǒng)進(jìn)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(xiàn)［8－9］采用模塊化的設(shè)計技術(shù)以UG為平臺開發(fā)了組合機(jī)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(shè)計模塊、主軸箱設(shè)計模塊、數(shù)據(jù)庫管理程序，三維模型模板庫包括組合機(jī)床通用件圖形庫、加工示意圖圖形庫、主軸箱設(shè)計圖形庫、機(jī)床總體裝配模型圖形庫，幾乎覆蓋了組合機(jī)床設(shè)計的全過程。伍勝男等人根據(jù)模塊化設(shè)計理論以UG為平臺建立了組合機(jī)床圖形庫，對組合機(jī)床進(jìn)行變型設(shè)計，通過對組合機(jī)床設(shè)計的實(shí)踐探討，實(shí)現(xiàn)了組合機(jī)床的快速重構(gòu)。郭志強(qiáng)等人開發(fā)了基于B/S的組合機(jī)床異地設(shè)計系統(tǒng)［11］，實(shí)現(xiàn)了用戶通過瀏覽器在組合機(jī)床設(shè)計系統(tǒng)的引導(dǎo)下可完成對組合機(jī)床設(shè)計的動力頭功率計算模塊、自動匹配組合機(jī)床模塊、自動裝配、生成三圖一卡等總體設(shè)計和主軸箱等模塊的詳細(xì)設(shè)計。(2)組合機(jī)床總體CAD設(shè)計方面。大連機(jī)床集團(tuán)公司于1996年開發(fā)的組合機(jī)床方案CAD系統(tǒng)通過機(jī)械部技術(shù)鑒定，與會專家一致認(rèn)為:該系統(tǒng)方案正確、技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、實(shí)用性強(qiáng)，在國內(nèi)處于同行業(yè)的領(lǐng)先地位，并達(dá)到了國際20世紀(jì)90年代初期的先進(jìn)水平。該系統(tǒng)是設(shè)計組合機(jī)床及其自動線的總體方案，即報價方案設(shè)計、機(jī)床總圖設(shè)計、加工示意圖設(shè)計、被加工零件工序圖設(shè)計和生產(chǎn)率計算卡計算。適用于鉆孔、擴(kuò)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(jī)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(jī)床總體計算機(jī)輔助設(shè)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(jī)公司的組合機(jī)床設(shè)計中得到了應(yīng)用。文獻(xiàn)基于SolidEdge進(jìn)行了組合機(jī)床總體設(shè)計三維造型系統(tǒng)的研制，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了組合機(jī)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(jī)床的分類特點(diǎn)進(jìn)行裝配，得到不同類型的組合機(jī)床。文獻(xiàn)以三維軟件Pro/E為平臺開發(fā)出組合機(jī)床總體CAD設(shè)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(biāo)準(zhǔn)零部件選擇模塊、專用零部件設(shè)計模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊，使設(shè)計人員能夠利用數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)不同類型組合機(jī)床總體設(shè)計結(jié)構(gòu)的虛擬裝配，大大提高了設(shè)計效率。(3)組合機(jī)床多軸箱CAD設(shè)計方面多軸箱是組合機(jī)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(yùn)動，并通過刀具完成孔、螺紋等加工工藝。因此，對于組合機(jī)床多軸箱的CAD設(shè)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(yīng)用已經(jīng)研制出比較實(shí)用的軟件系統(tǒng)。AutoCAD環(huán)境下運(yùn)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(yīng)用，系統(tǒng)功能齊全，方便工程師使用。系統(tǒng)根據(jù)組合機(jī)床總體設(shè)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(shè)計(包括完成傳動軸布置方案的選擇、齒輪排列、坐標(biāo)計算、各傳動零件的強(qiáng)度及剛度校核，幾何干涉校核等)和繪圖及打印明細(xì)表(包括完成繪制多軸箱裝配圖及列出裝配明細(xì)表、繪制各類通用部件補(bǔ)充加工圖、繪制專用件零件圖、整理打印零件明細(xì)表等)。文獻(xiàn)分別以UG和Pro/E為平臺開發(fā)了多軸箱的輔助設(shè)計系統(tǒng)，其功能也能實(shí)現(xiàn)多軸箱體的設(shè)計和傳動系統(tǒng)的設(shè)計，只是還缺乏企業(yè)的實(shí)際檢驗(yàn)。(4)組合機(jī)床夾具CAD設(shè)計方面。夾具是組合機(jī)床的重要組成部件，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計的。它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位、夾壓、刀具的導(dǎo)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(jī)床生產(chǎn)的成敗。蔡瑾等人對夾具的裝夾規(guī)劃、構(gòu)形設(shè)計、性能評價等方面的研究成果進(jìn)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(shè)計人員使用，特別是組合機(jī)床夾具CAD系統(tǒng)。目前，針對組合機(jī)床夾具CAD系統(tǒng)的研究相對較少。大連組合機(jī)床研究所基于AutoCADR14．0開發(fā)了組合機(jī)床夾具CAD軟件。系統(tǒng)按照組合機(jī)床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立以下模塊:定位支撐系統(tǒng)CAD、夾緊機(jī)構(gòu)CAD、導(dǎo)向裝置CAD、典型夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力的計算機(jī)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(shè)計方法實(shí)現(xiàn)設(shè)計。咸斌針對箱體類零件鉆鏜組合機(jī)床夾具設(shè)計中存在的大量標(biāo)準(zhǔn)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(jī)床夾具設(shè)計方法［24］，研究了夾具的定位設(shè)計、夾緊設(shè)計和導(dǎo)向設(shè)計。3組合機(jī)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(jī)床的計算機(jī)輔助設(shè)計進(jìn)行了分析，為組合機(jī)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(jī)床CAD系統(tǒng)研究存在的主要問題，提出相應(yīng)的解決措施和發(fā)展趨勢:(1)從組合機(jī)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(jìn)行的研究。二維平臺上開發(fā)的設(shè)計系統(tǒng)相對比較成熟，已經(jīng)在企業(yè)中得到了實(shí)際應(yīng)用;而三維軟件平臺下的組合機(jī)床CAD系統(tǒng)的研究，大多數(shù)只研究了組合機(jī)床CAD系統(tǒng)設(shè)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(yīng)用，越來越多的企業(yè)正由二維的計算機(jī)輔助設(shè)計過渡到三維計算機(jī)輔助設(shè)計。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2006年底制定出ISO16792標(biāo)準(zhǔn)［25］，該三維標(biāo)注國際標(biāo)準(zhǔn)的制定將推動三維計算機(jī)輔助設(shè)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(jìn)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(jī)床一線設(shè)計的經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)設(shè)計需求獲取的不全面，導(dǎo)致設(shè)計的系統(tǒng)不完善，企業(yè)覺得“不好用“，不能真正地提高設(shè)計效率。而由企業(yè)設(shè)計的系統(tǒng)相對“好用”，因?yàn)槠髽I(yè)的工程師有著多年的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)的系統(tǒng)符合企業(yè)的設(shè)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(jìn)行組合機(jī)床CAD系統(tǒng)的開發(fā)研究。高校一般具備先進(jìn)的三維軟件平臺和雄厚的開發(fā)技術(shù)，能為組合機(jī)床CAD系統(tǒng)的開發(fā)提供技術(shù)力量，而企業(yè)的設(shè)計工程師有多年的實(shí)戰(zhàn)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，具備將組合機(jī)床的專家領(lǐng)域知識進(jìn)行知識挖掘的能力，只有高校和企業(yè)聯(lián)合起來的設(shè)計團(tuán)隊(duì)才可能會設(shè)計出實(shí)用的組合機(jī)床CAD系統(tǒng)。另外，開發(fā)的系統(tǒng)只有在企業(yè)中由設(shè)計工程師經(jīng)過無數(shù)實(shí)際案例的不斷檢驗(yàn)，對系統(tǒng)不斷地測試調(diào)試，才能使系統(tǒng)趨于完善，達(dá)到“好用”的效果。(3)從系統(tǒng)設(shè)計的方法看組合機(jī)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(shè)計方法來開發(fā)實(shí)現(xiàn)，這些系統(tǒng)為設(shè)計人員提供了方便、快捷、高效的設(shè)計工具，但涉及專家系統(tǒng)方面的設(shè)計軟件還未見到，沒有形成一種智能型CAD設(shè)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(yīng)運(yùn)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(fù)利用各種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、專家知識及其他有關(guān)信息，為組合機(jī)床CAD系統(tǒng)設(shè)計向智能化方向發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。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