今天，對(duì)于這樣一個(gè)并非全新的概念，我們更關(guān)心的應(yīng)是在技術(shù)上如何實(shí)現(xiàn)。筆者結(jié)合工作經(jīng)歷與CATIA V5的功能，簡(jiǎn)單闡述結(jié)構(gòu)類零件在CATIA下是如何實(shí)現(xiàn)的。

　　在無(wú)圖制造的應(yīng)用中，3D幾何數(shù)據(jù)貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)與制造的流程。因此3D造型是無(wú)圖制造的基礎(chǔ)，也是起點(diǎn)，也就是說(shuō)，如果要實(shí)現(xiàn)無(wú)圖制造，我們所有的設(shè)計(jì)工作都要以3D開(kāi)始。我們將以一個(gè)飛機(jī)簡(jiǎn)單的框弦類零件作為我們的案例。飛機(jī)或汽車的零件外形很多都是非常規(guī)的，用常規(guī)的二維工程圖很難對(duì)其進(jìn)行描述，這也是航空與汽車行業(yè)最早應(yīng)用3D設(shè)計(jì)的原因。無(wú)論是二維工程圖還是3D設(shè)計(jì)，歸根結(jié)底都是工程的表示方法，是進(jìn)行工程交流的語(yǔ)言，二維是我們?cè)谌狈夹g(shù)手段的前提下迫不得已采用的方法，而我們的現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品都是三維的。

　　飛機(jī)框弦類零件，它的外形是非常規(guī)的，使用常規(guī)的二維手段無(wú)法對(duì)它進(jìn)行描述。它的外形是與整個(gè)飛機(jī)的外形相關(guān)的，大家知道，飛機(jī)的外形因?yàn)闅鈩?dòng)的需要，本身就是不規(guī)則的，而我們的二維設(shè)計(jì)通常是通過(guò)標(biāo)注規(guī)則幾何元素的長(zhǎng)度、角度等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。使用CATIA 進(jìn)行這類零件設(shè)計(jì)時(shí)，我們通常需要得到飛機(jī)的外形曲面、外形模線或外形控制點(diǎn)的坐標(biāo)。這個(gè)零件就是通過(guò)外形控制點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。首先我們將得到兩組外型控制點(diǎn)的坐標(biāo)值。然后我們分別將兩組外型控制點(diǎn)按照設(shè)計(jì)所允許的公差擬合成兩條樣條曲線，作為我們進(jìn)行曲面設(shè)計(jì)所需的導(dǎo)動(dòng)線。因?yàn)槲覀兯璧耐庑吻媸侵奔y面，所以我們?cè)谑褂脪呗臃绞缴汕鏁r(shí)將掃掠的輪廓默認(rèn)為直線段。在得到我們需要的外形曲面后，再生成相應(yīng)的實(shí)體，并通過(guò)曲面與實(shí)體之間修剪等混合操作得到所需的零件。

　　數(shù)控加工是實(shí)現(xiàn)無(wú)圖制造的一個(gè)有效手段。針對(duì)這個(gè)零件，因?yàn)槲覀円呀?jīng)得到了它的3D數(shù)據(jù)，因此應(yīng)采用銑加工的加工方式。常規(guī)的銑加工方式通常是這樣的，先由劃線工依照二維圖紙?jiān)诹慵蟿澇黾庸⒖季€，加工的參考線基本描述出了零件的形狀，然后由操作工按照參考線，操作銑床進(jìn)行加工。而對(duì)于現(xiàn)在這個(gè)零件，我們沒(méi)有二維工程圖，劃線工沒(méi)有劃線的參考依據(jù)，即使有，人工劃出的曲線的準(zhǔn)確性也是值得懷疑的。唯一可行的加工方式只有數(shù)控加工。由于我們已經(jīng)得到了該零件的3D數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)控加工前提已經(jīng)滿足。如圖3～圖5所示是使用CATIA 五軸加工方式進(jìn)行加工。使用數(shù)控加工方式基本排除了加工過(guò)程中人為的干擾因素。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起決定作用的是3D數(shù)據(jù)的精度，數(shù)控程編員只需選擇合理的加工方式和參數(shù)。如果得到刀具和工藝方式的保證，將大大提高產(chǎn)品的合格率。數(shù)控加工技術(shù)最早就是應(yīng)用在航空和汽車制造業(yè)，目前也是在這兩個(gè)行業(yè)應(yīng)用最廣。從例子中我們可以看出這是由產(chǎn)品決定的。最后一步就是將CATIA 生成的加工程序轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)控機(jī)床的NC代碼，并傳入數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)。到這時(shí)，我們的3D設(shè)計(jì)才真正轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)品，真正形成了生產(chǎn)力。

　　要成為真正的無(wú)圖制造，我們還需要一個(gè)重要環(huán)節(jié)，即產(chǎn)品檢驗(yàn)的無(wú)圖化，這也是我們往往忽略的一個(gè)環(huán)節(jié)。它包括數(shù)控測(cè)量、三維公差和尺寸標(biāo)注。二維工程圖通常是檢驗(yàn)人員進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)的依據(jù)。現(xiàn)在我們經(jīng)常遇到這種情況，設(shè)計(jì)部門(mén)已經(jīng)采用3D設(shè)計(jì)，產(chǎn)品也使用數(shù)控加工的方式，但問(wèn)題出在了產(chǎn)品檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)。他們沒(méi)有檢驗(yàn)和指導(dǎo)生產(chǎn)的依據(jù)。面對(duì)這種尷尬局面，最后設(shè)計(jì)部門(mén)只好將3D設(shè)計(jì)重新生成二維工程圖，提供給這些部門(mén)，無(wú)圖制造又變成了有圖制造。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是采用數(shù)控測(cè)量、三維公差和尺寸標(biāo)注。數(shù)控測(cè)量主要針對(duì)數(shù)控加工零件。參照我們的例子，因?yàn)樗耐庑吻媸强臻g的，而我們的常規(guī)檢測(cè)手段多是使用卡尺、量規(guī)的工具。檢測(cè)三維空間外形必須使用三坐標(biāo)數(shù)控測(cè)量機(jī)，并且需要零件的3D數(shù)據(jù)。第一步是采集測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)。我們可以利用CATIA 操作平臺(tái)和MSC 提供的CATCMM 產(chǎn)品完成這樣的操作，在零件的3D模型上采集測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)值。然后將數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)輸入測(cè)量機(jī)并編制測(cè)量程序，操作測(cè)量機(jī)完成對(duì)零件的測(cè)量，比較測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量值與3D理論值的誤差值，誤差值在公差范圍內(nèi)即為合格產(chǎn)品。對(duì)于非數(shù)控加工產(chǎn)品，至少?gòu)某杀痉矫婵紤]我們還會(huì)采用常規(guī)的檢驗(yàn)方式。但如果實(shí)現(xiàn)全部的無(wú)圖制造，檢驗(yàn)人員和操作工人將無(wú)法得到二維工程圖，作為參考依據(jù)，后續(xù)的工作將如何進(jìn)行呢?在波音飛機(jī)公司，他們利用CATIA 的三維公差和尺寸標(biāo)注來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。在得到產(chǎn)品3D數(shù)據(jù)后，他們使用CATIA 直接在3D模型上標(biāo)注出常規(guī)的尺寸和公差。同時(shí)他們通過(guò)CATIA 瀏覽器可以瀏覽產(chǎn)品的相關(guān)尺寸和公差，但無(wú)法對(duì)其進(jìn)行修改。這樣做的一個(gè)好處是使尺寸的公差標(biāo)注更為直觀，減少了二維工程圖造成的理解上的偏差。通過(guò)這些相應(yīng)的手段，使整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)流程成為真正的無(wú)圖制造流程。

　　實(shí)現(xiàn)無(wú)圖制造還需要一些其他的技術(shù)環(huán)節(jié)作為保障，如計(jì)算機(jī)輔助工程分析技術(shù)(CAE)、電子樣機(jī)技術(shù)(DMU)等，本文對(duì)其不再做詳細(xì)的介紹。無(wú)圖制造技術(shù)在國(guó)外制造業(yè)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，但在國(guó)內(nèi)才剛剛興起。在與國(guó)內(nèi)許多制造業(yè)企業(yè)的接觸過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)相當(dāng)多的企業(yè)對(duì)3D設(shè)計(jì)還缺乏更深層次的理解，對(duì)其所能產(chǎn)生的巨大效益認(rèn)識(shí)不足。很多企業(yè)對(duì)3D的理解還停留在這樣的階段：3D設(shè)計(jì)很方便，效果很直觀，能很快轉(zhuǎn)成二維工程圖。究其原因，其一是我們的應(yīng)用時(shí)間還太短，其二是我們的競(jìng)爭(zhēng)還不是太激烈。無(wú)圖制造在汽車行業(yè)應(yīng)用廣泛，很大程度是由激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)造成的。提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，首先應(yīng)提高產(chǎn)品質(zhì)量，然后是降低成本，而現(xiàn)在則主要集中在產(chǎn)品的創(chuàng)新上。產(chǎn)品的創(chuàng)新體現(xiàn)在企業(yè)在最短時(shí)間內(nèi)提供全新的具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，無(wú)圖制造是創(chuàng)新的一種手段，而采用原有設(shè)計(jì)與制造模式很難達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。相信隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的逐漸白熱化，無(wú)圖制造將會(huì)在國(guó)內(nèi)制造業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。