企业信息化---第4章ppt课件

第二篇21世纪的信息化企业 第四章信息化企业的技术系统第一节概述第二节计算机辅助设计 CAD 第三节计算机辅助工程分析 CAE 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 第五节计算机辅助制造 CAM 第六节并行设计技术第七节虚拟制造技术第八节快速原型制造技术第九节一次成功设计及快速产品制造集成系统第十节网络基础的设计技术第十一节技术系统的集成平台 PDM技术 第二篇21世纪的信息化企业 第四章信息化企业的技术系统第一节概述现代企业技术系统的运作都是围绕着产品的开发和设计展开的 它包括产品设计和工艺设计两项主要内容 在信息化社会 顾客品味的 个性化 导致了市场要求的动态多变及不可预知性 工业化社会基于 预测 的大批大量生产方式已一去不复返了 这就要求企业的技术系统随之跟着改变 采用信息技术进行产品的开发和设计 第四章信息化企业的技术系统 第一节概述与传统企业的技术系统相比 信息化企业的技术系统具有如下特征 1 并行工程技术得到广泛应用传统的产品设计和开发方式是所谓的串行式 即各个过程是前后相接的 只有当前一个过程完成后才能开始下一个过程 这种串行式的工作方式会产生很多弊病 开发周期长 设计质量难于保证 产品的设计制造和维修成本高等 在信息化企业 产品设计和开发采用Teamwork工作方式 以PDM作为运行平台 以CAX作为技术手段 在产品的设计阶段就可同时完成工艺设计 仿真制造 仿真运行 质量控制 生产调度等工作 并行工程技术的采用可以有效缩短开发周期 大大提高设计质量 并将产品寿命周期成本降至最低 并行工程技术的采用会给传统技术系统的组成和运作方式带来极大的冲击 但它的效果却是很明显的 第四章信息化企业的技术系统 第一节概述2 CAX技术占有重要地位CAX是各种计算机辅助技术的总称 它包括CAD CAE CAPP CAM CAAP CAT等 传统的CAX技术是独立发展的 相互之间的数据交换很少 无法充分发挥各个系统的集成效益 近几年来 随着产品数据管理 PDM 技术的快速发展 使得各种CAX技术有可能运行在同一个集成平台上 使得各部分的数据交换和共享变为可能 从而使得CAX技术在现代企业的技术系统中的地位变得愈来愈重要 CADComputerAidedDesign CAEComputerAidedEngineering CAPPComputerAidedProcessPlanning CAMComputerAidedManufacture CAAPComputerAidedAssemblyPlanning CATComputerAidedTesting 第四章信息化企业的技术系统 各种CAX技术的含义及其相互关系 第四章信息化企业的技术系统 第一节概述3 强调产品设计的一次成功率传统的产品开发过程是个多次反复的过程 产品要经过多次修改才能达到实用水平 是个费时 费力 费钱的过程 在信息化企业 强调的是产品设计的一次成功率 即在产品的数字化阶段完成产品的反复修改 一旦投产 即可获得成功 一次成功设计靠的是信息技术 并行工程技术 虚拟制造技术 快速原型制造技术 计算机辅助工程分析技术和计算机辅助测试技术的集成化应用 4 异地设计和制造技术的大量应用在信息化企业 由于设计手段的计算机化和信息传输的网络化水平得到极大提高 再加上虚拟企业的大量出现 使得基于网络的异地设计和制造技术在实践中得到大量应用 第四章信息化企业的技术系统 第一节概述5 分析技术的加强由于受到计算机硬 软件水平和分析技术发展的限制 传统企业技术系统的分析功能十分薄弱 主要靠的是采用实物实验的方式保证未来产品的质量 这种方式不仅十分费时 还要花费大量的人力和物力 使得研制成本大幅度提高 在信息化企业 计算机硬 软件的水平得到极大的提高 各种借助于计算机的分析和仿真软件的功能变得愈来愈强大 使得设计人员可以省去反复的实物制作和实验 只需在计算机中建立产品的数字模型 就可以借助于有限元法和虚拟制造技术在计算机上对产品的性能进行分析和实验 预测产品的性能 为一次成功设计打下良好的基础 第四章信息化企业的技术系统 第一节概述6 集成化和无纸化由于采用串行工作方式 各子系统之间的信息交换主要以纸作为载体 造成信息传输的速度变慢 且浪费大量的纸张 在信息化企业的技术系统中 各种应用技术均集成在同一个平台上运行 实现了数据的快速交换和信息共享 与国内外合作伙伴之间的信息交换通过高速网络系统即时进行 避免了大量图样和文档资料的寄送 第一节概述 实例1IBM公司设计图样的网络化传输自从80年代以来 IBM公司非常重视信息技术的应用 完成了图样的网络化传输项目 使图样可以通过网络在全公司范围内传送 缩短了新产品投放市场的时间 节省了 纸 图样和文档的所有费用 包括生成费用 保管费用和寄送费用 这项工作的前提条件是产品信息的数字化和网络传输的高速化 以前 从IBM美国实验室寄送图样资料给位于欧洲的生产厂 可能需要10天的时间 现在只需几分钟就可以了 如果图样需要修改 往返的邮寄费用 时间和修改费用及时间又要加倍 通过信息系统完成这些任务则简单得多了 第一节概述 实例2波音777飞机的无纸化生产在波音777飞机的设计中 波音公司共投入9台IBM大型计算机 2200台工作站 位于日 美 英三国技术人员共4000余名 组成200多个工作团队 通过计算机网络实现跨国共同设计 整个飞机的设计图样达35000多张 三个国家的设计人员均采用CAD系统工作 各部分的配合验证 数据的修改 工作讨论都是通过网络进行的 从而实现了无纸化设计 由于整个飞机均已实现数字化 在波音777飞机开始试飞之前 公司就向用户提供计算机模型装置 使他们能尽早开始训练驾驶员 在第一架飞机交付使用之前 驾驶员就能得到飞行和维护手册 第二节计算机辅助设计 CAD 一 CAD的定义CAD是指利用计算机作为辅助手段 进行产品的总体方案设计和计算 结构设计和计算 零件设计 绘制产品装配图和零件图 并生成各种技术文档 包括设计计算说明书 安装维修说明书 用户手册等 早期的CAD技术 也包括设计过程中产生的所有数据的管理 以及对设计方案进行的分析 随着CAD技术应用水平的大幅度提高 所产生的数据量极其庞大 需要专门的系统来管理 于是在90年代初从CAD中分离出两个技术系统 即一个是产品数据管理 PDM 技术 也有人称 PDM是CAD技术发展史上的第二个里程碑 另一个是计算机辅助工程分析 CAE 技术 目前 CAE技术已成为制约我国企业新产品开发的主要技术障碍 第二节计算机辅助设计 CAD 二 CAD系统的组成CAD系统一般由硬件和软件两大部分组成 常用的硬件主要包括 计算机主机和输入 输出设备 由于现代CAD系统都是在网络环境下工作的 所以 网络硬件也应属于CAD硬件的范畴 常用CAD硬件名称 用途及其配置要求见下表 第二节计算机辅助设计 CAD 常用CAD硬件名称及配置要求 第二节计算机辅助设计 CAD CAD系统的软件CAD系统的软件分为三个层次 最里层的是系统软件 如操作系统 数据库管理系统 程序设计语言 通信软件等 它们为计算机资源管理和应用提供最基本的支持 中间层被称为支撑软件 包括界面开发软件 图形支撑软件 建模软件 绘图软件 通用设计计算软件等 支撑软件在系统软件的支撑下工作 为开发各种具体应用软件提供通用平台 CAD软件的最外层称为应用软件 应用软件一般是在支撑软件的基础上专门开发而成的 它们的针对性很强 便于使用 应用效率也要高得多 第二节计算机辅助设计 CAD CAD系统的软件 第二节计算机辅助设计 CAD 三 CAD系统的数据交换在一个企业中 一般同时存在几个CAD系统 这些系统之间常需要进行数据交换 需要制定相应的数据交换接口 企业在对外合作中也需要经常与其它企业交换数据 如果采用的系统不同 同样需要数据交换接口 数据的交换方式有两种 一种是采用专用数据接口直接交换的方式 另一种是采用标准数据交换模型间接交换的方式 CAD的数据交换方式如下图 第二节计算机辅助设计 CAD 三 CAD系统的数据交换a 采用专用数据接口直接交换的方式b 采用标准数据交换模型间接交换的方式 第二节计算机辅助设计 CAD 四 CAD技术的发展趋势CAD技术中的图形处理和设计计算已经比较成熟 随着信息技术的发展和市场竞争的日趋激烈 CAD技术还将进一步发展和完善 概括起来 CAD技术具有以下一些发展趋势 1 标注的自动化2 装配图和零件图的全关联3 集成化4 并行化5 网络化6 智能化7 虚拟性 第三节计算机辅助工程分析 CAE 一 定义在上一节中已经谈到 CAE技术是从CAD技术中分离出来的一项新技术 也可以说CAE是CAD技术向纵深发展的结果 到目前为止 CAE的确切定义尚无一致认可的论述 但大多数人都认为 CAE定是各种计算机辅助分析技术的总称 它包括有限元建模和分析 运动和动态特性仿真 物质特性计算 优化设计 物理特性分析 实验数据处理等 长期以来 我国企业的设计分析手段落后 缺乏分析数据和经验的积累 这已成为制约我国企业设计能力提高的主要因素 第三节计算机辅助工程分析 CAE 二 常用物资特性计算常用物资特性包括物体的表面积 体积 质量 质心及转动惯量等 它们是工程设计计算中最常用的基本参数 对于规则形体例如圆柱 圆锥 立方体 球等 其物资特性计算非常简单 应用几何学和物理学中的常规计算工具即可 然而对于不规则形体 其物资特性的计算就不是一件容易的事 目前常用分割的方法将物体剖分成便于计算的规则形体 最后再相加以求得物体的各种物理特性 第三节计算机辅助工程分析 CAE 三 有限元建模和分析有限元法分析的基本思想是首先将物体划分成有限个单元 这些单元之间通过有限个节点相互连接 单元看作是不可变形的刚体 单元之间的力通过节点传递 然后利用能量原理建立各单元矩阵 在输入材料特性 载荷和约束等边界条件后 利用计算机进行物体变形 应力和温度场等力学特性的计算 最后对计算结果进行分析 显示变形后物体的形状及应力分布图 有限元分析过程分成三个步骤 1 有限元建模2 分析计算程序3 后置处理 第三节计算机辅助工程分析 CAE 四 运动和动态特性仿真产品的运动轨迹仿真和速度 加速度 振动等动态特性的仿真也是CAE的重要内容 运动特性仿真常采用动画的方式来实现 步骤 首先需要建立产品 或机构 的三维实体模型 然后再使实体在屏幕上按工作状态动起来 以观察运动部件的运动轨迹 各部件之间是否发生干涉等现象 在进行动态仿真时 首先需建立物体的运动方程 结合边界条件确定运动时的速度 加速度 振幅 频率 振型等动态特性 物体间的碰撞及变形分析也是产品动态特性分析的重要内容 第三节计算机辅助工程分析 CAE 五 优化设计1 在产品设计和制造中 总存在一定条件下的最佳解决方案 寻找这个最佳方案的过程就称为优化设计 2 优化设计是以数学规划为理论基础 以计算机为求解工具 寻找最佳方案的先进设计方法 它是现代CAE系统的一个重要组成部分 3 实践证明 采用优化设计方法可以有效保证产品质量 减轻结构自重或体积 并可以降低生产制造成本 所以 优化设计方法在工程实践中得到愈来愈广泛的应用 第三节计算机辅助工程分析 CAE 五 优化设计4 概括起来 优化设计包括两部分内容 建立数学模型和选择最优化方法并求解数学模型 1 最优化设计的数学模型优化设计的数学模型包括三个要素 它们分别是设计变量 目标函数和约束条件 2 求解数学模型的最优化方法根据是否存在约束条件 优化设计可分为有约束和无约束两类问题 无约束优化方法是优化设计的基本方法 但在一般工程实践中 绝大多数是多变量有约束的非线形规划问题 通常采用一定的方法将约束问题转化为无约束非线形规划问题求解 无约束最优化问题的求解方法分为两大类 即解析法和数值迭代法 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 一 概述1 CAD的结果能否有效地应用于生产实践 NC机床能否充分发挥效益 CAD与CAM能否真正实现集成 都与工艺设计的自动化有着密切的关系 于是 计算机辅助工艺规程设计CAPP就应运而生 并且受到愈来愈广泛的重视 2 从60年代中期就开始致力于CAPP的研究和开发 到目前已开发出几百套不同类型的CAPP应用系统 有些系统已在实践中发挥了重要作用 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 二 CAPP系统的功能一个CAPP系统应具有以下功能 1 检索标准工艺文件 2 选择加工方法 3 安排加工路线 4 选择制造资源 5 选择装夹方式和装夹表面 6 优化选择切削用量 7 计算工时定额 8 确定工序尺寸 公差及选择毛坯 9 绘制工序图 编写工艺卡等 有些CAPP系统还具有计算刀具轨迹 自动进行NC编程 进行加工过程仿真等功能 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类按其工作原理和功能分 有7种类型的CAPP系统 1 检索式CAPP系统 2 派生式CAPP系统 3 创成式CAPP系统 4 半创成式CAPP系统 5 广义CAPP系统 6 CAPP开发平台 7 智能CAPP系统 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类1 检索式CAPP系统 这种CAPP系统常应用于生产批量较大 零件品种变化不大且相似程度较高的场合 检索式CAPP系统不需要进行零件的编码 在建立系统时 只需要将各类零件的工艺规程输入计算机 一般情况 只需要对已建立的工艺规程分类进行管理 如果需要编制新零件的工艺规程 将同类零件的工艺规程调出并进行修改即可 这是最简单 但又最实用的CAPP系统 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类2 派生式CAPP系统这是 种建立在成组技术基础上的CAPP系统 首先对生产对象进行分析 根据成组技术原理将各种零件分类归族 形成零件组 对每 族零件选择 个能包含该组中所有零件特征的零件 或虚构的零件 作为标准样件 对该标准样件编制成熟的 经过考验的标准工艺规程 然后将该标准工艺规程存放在数据库中 当要为新零件设计工艺规程时 首先输入该零的成组技术代码 也可以输入零件信息 由系统自动生成该零件的成组技术代码 根据该代码 系统自动判断零件所属的零件组 并检索出该零件组的标准工艺规程 然后根据待加工零件的结构形状 尺寸及公差 利用系统提供的修改编辑功能 对标准工艺规程进行修改编辑 即可得到所需的工艺规程 派生式CAPP系统具有结构简单 系统容易建立 便于维护和使用 系统性能可靠 成熟等优点 所以应用比较广 派生式CAPP系统的功能框如下图所示 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类2 派生式CAPP系统派生式CAPP系统的功能框图 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类3 创成式CAPP系统与派生式CAPP系统不同 创成式CAPP系统中不存在标准工艺规程 但是有一个收集有大量工艺数据的数据库和存储工艺推理规则的规则库 当输入零件的有关信息后 系统可以模仿工艺人员的决策过程 应用各种工艺决策规则 在没有人工干预的条件下 从无到有自动生成族零件的工艺规程 创成式CAPP系统理论目前尚不完善 因此还未出现一个纯粹的创成式CAPP系统 创成式CAPP系统的核心是工艺决策逻辑 这是人工智能中专家系统发挥作用的大好领域 所以 应用专家系统原理的创成式CAPP系统将是今后研究的重点 图4 4所示为创成式CAPP系统的功能框图 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类3 创成式CAPP系统下图为创成式CAPP系统的功能框图 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类4 创成式CAPP系统从原理上看 半创成式CAPP系统是派生式和创成式CAPP系统原理的综合 也就是说 这种系统是在派生式CAPP的基础上 增加若干创成功能而形成的系统 这种系统既有派生式CAPP可靠成熟 结构简单 便于使用和维护的优点 又有创成式CAPP能够存储 积累 应用工艺专家知识的优点 因此这种系统非常灵活 便于结合企业的具体情况进行开发 是一种实用性很强 很有前途的CAPP模式 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类5 广义CAPP系统又称综合式CAPP系统或多元化CAPP系统 这种系统将传统CAPP系统的概念扩充到生产计划编制 车间调度和生产负荷平衡等领域 它同时还包括多种CAPP模式 检索式 派生式 创成式 根据不同的生产情况 系统可以自动选择适用的模式 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类6 CAPP开发平台到目前为止 国内外开发的CAPP系统都是针对某一具体生产环境专门设计的 不具有通用性 也无法实现软件的商品化 而开发专用CAPP系统工作量大 开发周期长 开发经费高 这种情况对广大工业企业迫切希望采用CAPP技术的愿望很不适应 因此 应提高CAPP系统的柔性 柔性化CAPP系统的关键是建立一个CAPP开发平台 并提供众多实用性的二次开发工具和标准模块库 使开发平台商品化 用户在购得开发平台后 只需经过不十分复杂的标准化的二次开发 选用标准化模块 即可得到符合用户具体情况的 满足用户使用要求的CAPP系统 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类7 智能CAPP系统在常规的创成式CAPP系统中 工艺知识和决策逻辑都用程序设计语言编制在软件程序中 系统程序一经编制 调试完毕 其功能就确定下来 很不容易修改 也无法在程序应用过程中自动获取知识 当生产环境发生变化时 就缺乏足够的柔性适应这些变化 于是 人们就应用专家系统的原理开发创成式CAPP系统 称为工艺设计专家系统 或称为智能CAPP系统 这种系统柔性高 具有自学习功能 能够真正模仿人类专家进行工艺设计 图4 5是一个智能CAPP系统的基本组成 第四节计算机辅助工艺规程设计 CAPP 三 CAPP系统的分类7 智能CAPP系统下图是一个智能CAPP系统的基本组成示意图 第五节计算机辅助制造 CAM 到目前为止 计算机辅助制造 CAM 有狭义和广义两个概念 CAM的狭义概念是指从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动 它包括CAPP NC编程 工时定额计算 生产计划制定 资源需求计划制定等 这是最初CAM系统的狭义概念 CAM的广义概念包估的内容则多得多 除上述CAM狭义概念所包括的所有内容外 它还包括制造活动中与物流有关的所有过程 加工 装配 检验 存储 输送等 以及它们的监视 控制和管理 第五节计算机辅助制造 CAM 在狭义CAM中 数控编程是其主要内容 本节只介绍数控编程原理及系统 所谓数控编程 是根据来自CAD的零件几何信息和来自CAPP的零件工艺信息自动地或在人工干预下生成数控代码的过程 数控编程的方式一般有四种 手工编程 数控语言编程 CAD CAM系统编程和自动编程 下面分别对这四种编程方式作一简单介绍 第五节计算机辅助制造 CAM 一 手工编程手工编程是编程人员按照数控系统规定的加工程序段和指令格式 手工编写出待加工零件的数控加工程序 手工编程的主要步骤如下 1 根据零件图样对零件进行工艺分析 2 确定加工路线和工艺参数 装夹位置及顺序 表面加工顺序 切削参数 3 确定刀具移动轨迹 起点 终点 运动形式 4 计算机床运动所需要的数据 5 书写零件加工程序单 6 纸带穿孔 可见 手工编程同时也包括了制定工艺规程的内容 手工编程目前已用得极少 第五节计算机辅助制造 CAM 二 数控语言编程使用数控语言编程以前被称为 自动编程 这种叫法来源于APT AutomaticallyProgrammedTools 数控编程语言 事实上 它并不是自动化的编程工具 它只比手工编程前进一步 实现了用 高级编程语言 来编写数控程序 这种编程系统的工作过程如下图所示 第五节计算机辅助制造 CAM 三 CAD CAM系统编程1 采用数控语言编程虽比手工编程简化许多 但仍需要编程人员编写源程序 仍比较复杂 为此 后来又发展了CAD CAM编程技术 到目前几乎所有大型CAD CAM应用软件都具备数控编程功能 2 在使用这种系统编程时 编程人员不需要编写数控源程序 只需要从CAD数据库中调出零件图形文件 并显示在屏幕上 采用多级菜单作为人机界面 在编程过程中 系统还会给出大量的提示 3 这种方式操作简便 容易学习 又可大大提高编程效率 第五节计算机辅助制造 CAM 三 CAD CAM系统编程一般CAD CAM系统编程部分都包括下面的基本内容 1 查询被加工部位图形元素的几何信息 2 对设计信息进行工艺处理 3 计算刀具中心运动轨迹 4 定义刀具类型 5 定义刀位文件数据等 对于一些功能强大的CAD CAM系统 甚至还包括数据后置处理器 除自动生成数控加工源程序外 还能进行加工模拟 用来检验数控程序的正确性 第五节计算机辅助制造 CAM 四 自动编程上述CAD CAM系统编程中 仍需要编程人员过多的干预才能生成数控源程序 随着CAPP技术和人工智能技术的发展 使数控自动编程成为可能 下图是自动编程系统的组成 第六节并行设计技术 一 长期以来 新产品开发和试制已经形成一套固定的模式 即产品开发的各个阶段是顺序方式 前后相接 各阶段之间存在很多反馈 但这些反馈均是跨阶段的大反馈 这种设计开发模式造成开发周期长 产品质量难于保证等缺陷 如下图所示 第六节并行设计技术 二 在信息化社会 人们的需求不断变化 要求企业能够快速推出用户满意的产品 上图的串行开发模式已远远不能满足需求 因而就出现了并行设计模型 到目前 并行设计已成为企业快速占领市场 提高企业竞争力的有力工具 所谓并行设计 就是集成地 并行地设计产品及其零部件和相关各种过程的一种系统方法 这种万法要求产品开发人员与其他人员一起共同工作 在设计一开始就考虑产品整个寿命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素 包括质量 成本 进度计划和用户需求 在取得用户最大满意的条件下 使企业获取尽可能大的利润 第六节并行设计技术 二 并行设计的概念如下图所示 第六节并行设计技术 三 并行设计具有如下特点 1 强调设计过程的集成性2 强调设计过程的并行性3 强调设计过程的系统性4 强调设计过程的快速 短 反馈 第七节虚拟制造技术 一 由于虚拟制造技术对缩短设计周期 降低寿命周期成本 提高产品质量 保证产品的功能实用性均有着显著的效果 因此与快速原型制造一起被称为是21世纪制造企业的两项支柱技术 二 虚拟制造是以计算机支持的仿真技术和虚拟现实技术为前提 对企业的全部生产经营活动进行建模 并在计算机上 虚拟 地运行整个企业 即实现产品设计 加工制造 计划制定 生产调度 经营管理 成本财务管理 质量管理甚至市场营销等在内的全部功能 在求得系统的最佳运行参数后 再据此实现企业的物理运行 第七节虚拟制造技术 三 从技术方面来看 虚拟制造则包含设计过程仿真和加工过程仿真 企业虚拟制造系统概念如下图所示 第七节虚拟制造技术 四 通过系统建模工具 首先要将现实物理系统和现实信息系统映射为虚拟物理系统和虚拟信息系统 然后利用仿真机和虚拟现实系统对设计过程及其结果进行仿真 通过后进行工艺过程仿真和企业运行状态仿真 最后产品是满足用户要求的高质量数字产品和企业运行的最佳参数 据此最佳参数调整企业的运行过程 使其始终处于最佳运行状态 最后生产出高质量的物理产品并投放市场 五 对虚拟制造系统的要求主要有 功能上与现实制造系统的一致性 结构上与现实制造系统的相似性 软 硬件组织的柔性 系统的集成化和智能化等 第八节快速原型制造技术 一 快速原型制造是国外80年代中后期发展起来的一种新型制造技术 有时也称之为分层制造或材料生长制造 快速原型制造被认为是继数控技术后制造业的又一次革命 必将在未来企业中发挥重要作用 二 快速成形制造工艺不同于传统的零件制造工艺 它综合利用CAD技术 数控技术 激光加工技术和材料技术实现从零件设计到三维实体原型及零件制造的一体化 第八节快速原型制造技术 三 快速成形制造工艺是采用软件离散 材料堆积的原理实现零件的成形 其制造原理如下图所示 第八节快速原型制造技术 三 快速原型制造不仅可用来快速生成零件的实物 也可用来快速复制 包括放大 缩小 修改和复制 零件 反求工程 第八节快速原型制造技术 三 到目前为止 国际上共出现10多种快速成形工艺方法 但用得最多的有四种 下面分别简单介绍 1 光固化立体成形制造法 LaserSteroLithography 简称LSL LSL法是以各类光敏树脂为成形材料 以氦 镉激光器为能源 以树脂受热固化为特征的快速成形方法 第八节快速原型制造技术 三 到目前为止 国际上共出现10多种快速成形工艺方法 但用得最多的有四种 下面分别简单介绍 2 实体分层制造法 LaminatedObjectManufacturing 简称LOM 其特点是以片材 如纸片 塑料薄膜或复合材料 作为成形材料 用C02激光器为能源 用激光束切割片材的边界线 形成某一层的轮廓 各层间的粘接利用加热 加压的方法 最后形成整个零件的形状 该方法的特点是材料广泛 成本低 3 选择性激光烧结制造法 SelectiveLaserSintering 简称SLS SLS法采用各种粉末 金属 陶瓷 蜡粉 塑料等 为材料 利用滚子铺粉 用C02高功率激光器对粉末进行加热 直至烧结成块 利用该方法可以加工出能直接使用的金属零件 但零件的机械性能和表面质量都有待提高 4 熔融沉积制造法 FusedDepositionModeling 简称FDM 该方法使用蜡丝为原料 利用电加热方式将蜡丝熔化成蜡液 蜡液由小直径喷嘴 约0 5mm 喷到指定的位置固化 一层层加工出零件 该方法污染小 材料可以回收 第八节快速原型制造技术 四 由上面介绍可以看出 快速成形制造具有下列特点 1 非常适用于形状复杂 不规则零件的制造 可以弥补常规制造方法的不足 2 零件的复杂程度与制造成本基本无关 3 技术集成 真正实现了设计制造的一体化 并减少了对熟练技术工人的需求 4 成功地解决了计算机辅助设计中三维造型 看得见 摸不着 的问题 5 系统柔性极高 只需修改CAD模型就可以生成各种不同形状的零件 6 具有广泛的材料适应性 7 不需要专门的工装夹具和模具 大大缩短了新产品试制时间 8 没有或极少下脚料 是一种环保型制造技术 第九节一次成功设计及快速产品制造集成系统 一 在前面的叙述中已多次提到 产品设计的一次成功率对提高企业的市场竞争能力是至关重要的 企业为了快速响应多变的市场需求 除了实现设计的一次成功外 还应能在极短的时间内快速制造出产品来 二 一次成功设计及快速产品制造集成系统 IntegratedSystemforoneTimeSucceedDesign RapidProductManufacturing 简称IRPM 集多项先进技术于一体 它的四项支柱技术是 并行设计环境与现代设计技术 虚拟制造系统 全功能 集成化快速原型制造系统 现代检测及分析系统 第九节一次成功设计及快速产品制造集成系统 三 IRPM具有5大功能 快速反求 一次成功设计 单件及小批量产品的快速制造 工艺系统考验 工艺装备的快速制造 另外 IRPM系统具有以下三大显著特点 1 多学科交叉性2 技术先进性3 整体集成性 第十节网络基础的设计技术 在21世纪 基于计算机网络的动态联盟将成为制造企业运行的主要模式之一动态联盟实现的必要条件是基于网络的异地设计和制造技术 所谓网络基础的设计 就是通过高速宽带计算机网络将位于世界各地的设计人员连接起来 大家采