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

　　在無圖制造的應(yīng)用中，3D幾何數(shù)據(jù)貫穿整個設(shè)計與制造的流程。因此3D造型是無圖制造的基礎(chǔ)，也是起點，也就是說，如果要實現(xiàn)無圖制造，我們所有的設(shè)計工作都要以3D開始。我們將以一個飛機簡單的框弦類零件作為我們的案例。飛機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其進行描述，這也是航空與汽車行業(yè)最早應(yīng)用3D設(shè)計的原因。無論是二維工程圖還是3D設(shè)計，歸根結(jié)底都是工程的表示方法，是進行工程交流的語言，二維是我們在缺乏技術(shù)手段的前提下迫不得已采用的方法，而我們的現(xiàn)實產(chǎn)品都是三維的。

　　飛機框弦類零件，它的外形是非常規(guī)的，使用常規(guī)的二維手段無法對它進行描述。它的外形是與整個飛機的外形相關(guān)的，大家知道，飛機的外形因為氣動的需要，本身就是不規(guī)則的，而我們的二維設(shè)計通常是通過標(biāo)注規(guī)則幾何元素的長度、角度等來實現(xiàn)的。使用CATIA 進行這類零件設(shè)計時，我們通常需要得到飛機的外形曲面、外形模線或外形控制點的坐標(biāo)。這個零件就是通過外形控制點進行設(shè)計的。首先我們將得到兩組外型控制點的坐標(biāo)值。然后我們分別將兩組外型控制點按照設(shè)計所允許的公差擬合成兩條樣條曲線，作為我們進行曲面設(shè)計所需的導(dǎo)動線。因為我們所需的外形曲面是直紋面，所以我們在使用掃掠方式生成曲面時將掃掠的輪廓默認為直線段。在得到我們需要的外形曲面后，再生成相應(yīng)的實體，并通過曲面與實體之間修剪等混合操作得到所需的零件。

　　數(shù)控加工是實現(xiàn)無圖制造的一個有效手段。針對這個零件，因為我們已經(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在零件上劃出加工參考線，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，操作銑床進行加工。而對于現(xiàn)在這個零件，我們沒有二維工程圖，劃線工沒有劃線的參考依據(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 五軸加工方式進行加工。使用數(shù)控加工方式基本排除了加工過程中人為的干擾因素。對產(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)控機床的NC代碼，并傳入數(shù)控機床的控制系統(tǒng)。到這時，我們的3D設(shè)計才真正轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)品，真正形成了生產(chǎn)力。

　　要成為真正的無圖制造，我們還需要一個重要環(huán)節(jié)，即產(chǎn)品檢驗的無圖化，這也是我們往往忽略的一個環(huán)節(jié)。它包括數(shù)控測量、三維公差和尺寸標(biāo)注。二維工程圖通常是檢驗人員進行產(chǎn)品檢驗的依據(jù)。現(xiàn)在我們經(jīng)常遇到這種情況，設(shè)計部門已經(jīng)采用3D設(shè)計，產(chǎn)品也使用數(shù)控加工的方式，但問題出在了產(chǎn)品檢驗等環(huán)節(jié)。他們沒有檢驗和指導(dǎo)生產(chǎn)的依據(jù)。面對這種尷尬局面，最后設(shè)計部門只好將3D設(shè)計重新生成二維工程圖，提供給這些部門，無圖制造又變成了有圖制造。解決這個問題的方法是采用數(shù)控測量、三維公差和尺寸標(biāo)注。數(shù)控測量主要針對數(shù)控加工零件。參照我們的例子，因為它的外形曲面是空間的，而我們的常規(guī)檢測手段多是使用卡尺、量規(guī)的工具。檢測三維空間外形必須使用三坐標(biāo)數(shù)控測量機，并且需要零件的3D數(shù)據(jù)。第一步是采集測量的數(shù)據(jù)點。我們可以利用CATIA 操作平臺和MSC 提供的CATCMM 產(chǎn)品完成這樣的操作，在零件的3D模型上采集測量點的坐標(biāo)值。然后將數(shù)據(jù)點的坐標(biāo)輸入測量機并編制測量程序，操作測量機完成對零件的測量，比較測量點坐標(biāo)測量值與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。對于非數(shù)控加工產(chǎn)品，至少從成本方面考慮我們還會采用常規(guī)的檢驗方式。但如果實現(xiàn)全部的無圖制造，檢驗人員和操作工人將無法得到二維工程圖，作為參考依據(jù)，后續(xù)的工作將如何進行呢?在波音飛機公司，他們利用CATIA 的三維公差和尺寸標(biāo)注來解決這個問題。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。同時他們通過CATIA 瀏覽器可以瀏覽產(chǎn)品的相關(guān)尺寸和公差，但無法對其進行修改。這樣做的一個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。通過這些相應(yīng)的手段，使整個產(chǎn)品的設(shè)計、制造、檢驗流程成為真正的無圖制造流程。

　　實現(xiàn)無圖制造還需要一些其他的技術(shù)環(huán)節(jié)作為保障，如計算機輔助工程分析技術(shù)(CAE)、電子樣機技術(shù)(DMU)等，本文對其不再做詳細的介紹。無圖制造技術(shù)在國外制造業(yè)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，但在國內(nèi)才剛剛興起。在與國內(nèi)許多制造業(yè)企業(yè)的接觸過程中，我們發(fā)現(xiàn)相當(dāng)多的企業(yè)對3D設(shè)計還缺乏更深層次的理解，對其所能產(chǎn)生的巨大效益認識不足。很多企業(yè)對3D的理解還停留在這樣的階段：3D設(shè)計很方便，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)用時間還太短，其二是我們的競爭還不是太激烈。無圖制造在汽車行業(yè)應(yīng)用廣泛，很大程度是由激烈的市場競爭造成的。提高企業(yè)核心競爭力，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)在最短時間內(nèi)提供全新的具有競爭力的產(chǎn)品，無圖制造是創(chuàng)新的一種手段，而采用原有設(shè)計與制造模式很難達到這個目標(biāo)。相信隨著市場競爭的逐漸白熱化，無圖制造將會在國內(nèi)制造業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。