制造信息系统概论论文(CIMS CAD CAPP CAM).pdf

1 制造信息系统概论制造信息系统概论制造信息系统概论制造信息系统概论 题目题目：计算机集成制造系统中的 CAD/CAPP/CAM技术 班级班级： 姓名姓名： 学号学号： 教师教师： 2 计算机集成制造系统中的 CAD/CAPP/CAM 技术 计算机集成制造系统 (Computer Integrated Manufacturing System，CIMS) 是现代制造业的一种模式，是一种新型的制造理念。它包括技术信息系统 （Technical Information System，TIS)、管理信息系统（Management Information System，MIS)、制造自动化系统（Management Automation System， MAS)和质量控制系统（Quality Control System，QCS)4个功能子系统以及数据 库和网络2个支撑子系统，是人、物流、信息的综合集成系统。随着现代机械工 业的发展, TIS(技术信息系统)中的计算机辅助设计(Computer Aided Design ,CAD)、计算机辅助工艺规程设计(Computer Aided Process Planning， CAPP)和计算机，辅助制造(Computer Aided Manufacturing CAM),正在得到广泛 的应用,并且已经显出巨大的潜力。 本文主要对 CAD/CAPP/CAM 集成系统及其自动 加工系统进行探讨。 1 1 CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM集成系统集成系统 1.11.1 CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM 集成系统平台集成系统平台 CAD/CAPP/CAM 的集成是在 CIMS 网络的沟通下进行的， 此外可以将 MAS、 QCS、 MIS 以及专家系统数据库集成在一起。 目前 CIMS 环境中，MAP/TOP（制造自动化协议/技术和办公协议）是以 OSI （开放系统互连）参照模型为基础提出的网络协议。TOP 适用于网络中 CAD/CAPP/CAM 系统的应用，在相关协议的基础上，实现了各站的信息通讯和服 务平台。其特点在于： 异构性：制造系统中的数据处理和存储环境具有异构性，具体表现在不同硬 件平台和网络环境，以及不同操作系统（CAD 系统、CAPP 系统以及设备 G 代码系 统），因此要求统一的接口、标准协议支持。 分布性：产品的技术文件生成 CAD、产品的工艺文件生成 CAPP，以及设备加 工指令在地域上，时间上是分布的。即使加工的智能化设备之间也存在地域分布 特性。 1.21.2 CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM 集成系统流程集成系统流程 3 现代制造系统要求设计、 工艺、 制造等部门之间， 实现适时的动态数据传输， 在一个环境中协调运作，这就要求 CAD/CAPP/CAM 按并行模式集成。图1是 CAD/CAPP/CAM 集成系统的流程图。 产品性能要求 选择设计方案 三维几何造型 修改设计 强度刚度设计优化设计运动仿真 满足要求 工程数据库CAD 绘图 CAPP 制表 绘 数控自动编程 加工仿真 满足要求 产品加工检验 图1 CAD/CAPP/CAM 集成系统的流程图 下图2为网络环境下 CAD/CAPP/CAM 集成系统的流程图。主要有以下两个模 块： 总体工艺分析模块： 该模块能根据本企业产品类型特点， 提取总体工艺信息， 形成粗略的工艺方案。同时，对设计部门的 C A D 实施工艺服务。 4 协调系统模块：该模块连接 CAPP 和 CAM。产品信息通过工艺分析，生成虚 拟的工艺卡或CAM直接接受的指令， 同时通过网络协调CAM中各独立单元的工作。 工艺信息提取制定加工规程 CAPP 设计部 协调 系统 CAM 制造部 总体工 艺分析 CAD 设计部 工艺指导加工信息提取 图2 网络环境下 CAD/CAPP/CAM 集成系统的流程图 1.31.3 数据交换数据交换 CAD/CAPP/CAM 集成是 CIMS 的核心，其中 CAPP 是连接的桥梁，其关系如下 所示。 输入输出CAD 系统CAPP 系统 CAM 系统 CAD 和 CAPP 进行数据交换，并转换成 CAM 接受的信息，生产出产品。这就 主要涉及到 CAD/CAPP/CAM 集成的自动加工系统。 2 2CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM集成的自动加工系统集成的自动加工系统 2.12.1 CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM 集成的自动编程系统集成的自动编程系统 现代制造系统要求设计、工艺、制造等部门之间,要形成一个完整高效的信 息传输、 反馈以及反应实施系统,从而实现适时的动态数据传输,在一个环境中协 调运作。 这就要求此中的 CAD/CAPP/CAM 要按照一定的并行模式集成为一体.而这 一切,完全可以通过现代网络技术、数据库以及相应的专家系统来实现。 如下图3所示就是由CAD/CAPP/CAM集成的自动编程系统的组成框图.由图中 可以看出,系统首先从 CAD 数据库获取零件的几何信息,再从 CAPP 数据库获取零 件加工过程的工艺信息,然后调用 NC 源程序生成器生成数控源程序,经后置处理 后自动生成数控加工程序,并同时进行加工程序动态仿真.如经过验证结果正确 无误,则将加工程序指令直接送到 NC 机床进行加工。 5 CADCAD 数据库CAPP 数据库CAPP 几何信息工艺信息 NC 源程序生成器 后置处理器 动态仿真 修改正确？NC 机床 NC 代码库 图 3 CAD/CAPP/CAM 集成的自动加工系统 2.22.2 数控加工数控加工 数控加工技术在现代机械制造业中已经得到了广泛的应用,如数控铣削、镗 削、车削、线切割、电火花加工等。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本 条件,但要达到预期的加工效果,编制出高质量的数控程序是一个必不可少的重 要前提条件。因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程,而且还包括刀具的形 状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于工艺过程比较简单的零件,一 般采用手工编程的方法；而对于工艺过程比较复杂的零件,往往需要借助于一些 专用的计算机软件编制加工程序。数控编程者可首先利用 CAD 软件进行建模,在 计算机上构建出所要加工零件的几何形状,然后针对零件图样进行工艺分析,确 定加工方案,并利用计算机软件的辅助制造(CAM)功能,完成工艺方案的制订、切 削用量的选择、 刀具及其参数的设定。 一旦指定出零部件的被加工部位和参考面, 程序就能自动计算出刀具的加工路径并生成刀位轨迹文件,还可模拟加工状态, 显示刀具路径和刀具形状以检验走刀轨迹,如发现错误,可以立即修正。 利用计算 机的后处理功能即可以生成指定数控系统用的数控加工程序。 在 CAD/CAM 系统软件中，首先对所设计加工的零件绘制出几何图形及建模, 然后进行加工工艺分析,以合理的加工步骤得到刀具路径,通过程序的后处理功 6 能生成数控加工指令代码,最后将得到的数控加工指令代码编辑调试后输入到数 控机床,即可进行相应的数控加工过程。其中可以利用软件的仿真功能模拟出零 件的仿真图,软件的加工仿真功能可以交互式地模拟演示材料按数控刀轨数据被 去除的过程。 进入加工模块,设置好刀具及加工路径后,利用软件提供的零件加工 模拟功能,能够观察切削加工的过程,检测工艺参数的设置是否合理,零件在数控 实际加工中是否存在干涉,设备的运行动作是否正确等,对加工前应完成的加工 操作进行验证。然后就可以连接数控机床进行相应的加工。 3 3总结总结 CAD/CAPP/CAM 系统集成是计算机辅助设计、计算机辅助工艺规程设计和计 算机辅助制造以及零件加工等信息实现自动传递和转换的技术。 伴随着经济和科 技的发展，现代制造业面临个性化，多样化的要求，以及产品周期越来越短的现 象，要求产品的设计、工艺设计等协同进行。因此，CAD/CAPP/CAM 集成技术在 计算机集成制造系统中的应用将会越来越广泛。 参考文献参考文献 1 孙延明,赖朝安.现代