课CADCAN技术集成应用PPT课件

.,1,前后课主要内容提纲：,一.数控加工1.数控编程技术基础数控机床、坐标系数控程序格式、代码刀具及运动控制2.数控语言编程、基于图形人机交互编程3.工艺方案设计,二本次课主要内容1.CAD/CAM集成技术概况2.体系结构与集成方式3.关键技术产品建模数据交换数据管理4.现行标准简介,32/01,.,2,第九章CAD/CAM集成技术及应用,主要章节：9.1CAD/CAM系统集成技术9.2快速成型制造9.3反求工程9.4虚拟制造9.5网络化制造,32/02,.,3,1.CAD/CAM系统集成的概念,独立系统:CAD、CAPP、CAM、CAFD(夹具)、CAE(工程分析)系统集成化：一次性实现数据输入；将各软件系统按其用途结合，统一控制程序确保各子系统有效运行；开放式体系结构和通用接口。集成化制造系统：管理决策、产品设计与工程设计、制造自动化、质量保障CAD/CAM则是制造系统的重要组成部分。,32/03,系统集成三个特征：数据共享统一控制程序开放式结构,.,4,2.CAD/CAM集成的意义,（1）系统各应用模块之间资源共享，提高系统运行效率，降低系统及运行成本；（2）避免应用系统间信息传递的人为传递误差提高生产的稳定性及产品质量；（3）利于并行作业，缩短产品上市周期；（4）利于实现面向制造的设计(DFM)和面向装配的设计(DFA)降低产品成本；（5）促进敏捷制造等先进制造模式的开发与实施，提高整体制造水平。,32/04,.,5,9.1CAD/CAM系统集成技术,1.CAD/CAM集成系统体系结构2.CAD/CAM系统集成的主要方式3.CAD/CAM集成关键技术4.现行产品数据交换国家及行业标准,32/05,.,6,1.CAD/CAM集成系统体系结构,统一数据模型和控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享、处理，保证系统内信息顺畅、协调、高效运行。,32/06,.,7,（1）层结构及功能,1）产品数据管理层以STEP产品模型定义为基础，提供三种数据交换方式。数据库文件、工作格式文件、STEP文件STEP标准产品模型数据交互规范(StandardfortheExchangeofProductModelData)STEP提供了一种不依赖具体系统的中性机制，旨在实现产品数据的交换和共享。性质：文件交换；数据库的执行、分享、存储,32/07,.,8,2）基本功能层,由几何造型、特征造型、图形编辑显示、尺寸公差处理等基本功能模块组成。基于实体造型CAD限于几何形状描述，模型中缺少工艺信息，CAD/CAPP/CAM集成困难；基于特征的产品定义模型符合专业人员思维方式，且能支持设计与制造所需的产品定义。基本功能层为应用系统提供了一个开发环境，通过该界面能调用系统各个具体功能。,32/08,.,9,3）应用系统层,产品设计、工程分析、工艺设计、数控编程等应用系统的集合。相关设计、管理人员通过友好界面，可以完成产品设计、造价分析、工艺设计、工装设计、装配设计、数控编程等作业任务。CISM计算机/现代集成制造系统CIMS代表了当今制造业自动化的最高水平，其中CAD/CAM集成技术是CIMS的核心部分，上述应用层还可涵盖现代管理等内容。,32/09,.,10,2.CAD/CAM系统集成方式,32/10,CAD/CAM集成涉及的内容：网络集成功能集成信息集成网络集成：解决异构环境下的网络设备互连、传输介质互用、网络软件互操作等问题；功能集成：保证各种应用系统互通、互换；信息集成：实现分布环境下的数据共享。,.,11,常见CAD/CAM系统集成方式：,32/11,专用格式文件交换方式中性数据文件交换方式工程数据库交换方法基于PDM系统的集成方式（1）专用格式文件交换方式通过专用数据交换文件形式实现两个应用系统的集成。（适合两系统的专用转换器）,数据模型：现实世界数据特征的抽象，描述其概念和定义。包括概念、逻辑、物理三方面。库中数据的存储方式是数据库系统的基础。数据的存储结构：数据元素在存储器中的表示及其配置；数据的逻辑结构：数据元素之间的逻辑关系，是数据在用户或程序员面前的表现形式。具体数据库采用的存储结构（物理结构）不一定与逻辑结构一致。,.,12,专用格式文件交换特点：,交换接口易于实现，运行效率高；但需要2N！个前/后置处理专用转换接口；适于小型结构简单的CAD/CAM系统信息的集成。,32/12,.,13,（2）中性数据文件交换方式,采用标准格式形式的中性数据文件（标准格式形式）实现系统间集成。特点：需2N个数据转换接口前后处理器，便于应用系统的开发和使用。目前CAD/CAM系统集成的有效方法之一。但由于系统自身的差异，利用各自接口进行数据转换存在效率和失误的问题。,32/13,23=6,.,14,（3）工程数据库信息交换方法,32/14,各应用系统通过用户接口按工程数据库要求，直接存、取或操作数据库，以实现系统间的信息集成。特点：有效提高系统的集成化程度和运行速度，实现集成系统的数据：一致性准确性及时性共享性,工程数据库实现方式：面向对象数据库从对象程序设计的语言中借鉴其思想来开发能支持“非标准”应用的数据库系统。工程数据库管理系统应解决的问题：工程环境与常规的数据库处理环境工程数据库管理系统的特殊要求多级数据库管理系统结构共亨库与专用库之间的交互DBMS的数据模型完整性控制机制及版本控制,.,15,（4）基于PDM系统的集成方式,32/15,以PDM为平台，通过封装CAD、CAE、CAPP、CAM等多种环境和工具，使各系统从PDM中提取所需信息，各自处理结果再放回PDM中，从而达到CAD/CAM集成的目的。PDM底层有计算机网络和数据库支持；系统内部封装了各类应用系统和相关数据库；顶层包含图形化用户接口，提供友好的集成环境。,产品数据管理(PDM)：以软件为基础对产品所有相关信息及产品生产相关过程实施管理的技术。提供了产品全生命周期的信息管理，在企业范围内为产品设计和制造建立并行化的协作环境。PDM基本原理：逻辑上将处于各个信息化孤岛状的CA(X)集成，利用计算机控制整个产品的开发(设计)过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。,.,16,32/16,基于PDM集成方法示意框图：,CAD/CAPP/CAM集成,.,17,3.CAD/CAM集成的关键技术,要求产品设计与制造紧密结合，保证产品设计、工艺分析、加工模拟、产品制造全过程的数据具有一致性，克服由图纸、语言、编码造成的信息传递障碍，减少信息传递误差和编辑出错的概率。由于发展年代及功能侧重点的差异，导致多数CAD、CAE、CAPP、CAM系统数据模型彼此互不相容，集成的关键在于数据交换与共享。,32/17,.,18,（1）产品建模特征技术,基于特征的产品数据模型是系统集成的有效途径，也是CAD/CAM系统集成的核心技术。寻求建立CAD/CAE/CAPP/CAM范围内相对统一的基于特征的产品定义模型，并以此模型为基础，运用产品数据交换技术，实现各系统间的数据交换与共享。支持设计与制造所需的产品定义信息提供符合人们思维的高层次工程描述语义表达工程师的设计与制造意图,32/18,.,19,（2）产品数据交换接口技术,CAD/CAM系统集成需要在不同计算机、操作系统、相关数据库、应用系统等之间进行数据的通信，因此产品数据交换技术是重要基础。关键点：解决数据交换规范和网络协议，运用计算机网络开发各类数据交换接口。接口技术：解决机内表示格式不统一的数据交换，其性能优劣直接影响应用软件效益的发挥。,32/19,相关标准规范：图形软件标准数控编程标准数据库软件标准控制系统接口标准等。,.,20,（3）产品数据管理技术,CAD/CAM系统数据类型多，数据处理量大，工程数据库管理技术是解决CAD/CAM集成问题的的主流技术。数据接口转换不同子系统文件传输效率低。工程数据库管理系统(EDBS)特点：静态和动态数据并存数据类型包括数字、文字、结构化图形等数据之间具有复杂的网状结构关系大部分工程数据在交互式设计过程形成,32/20,.,21,（1）产品数据交换标准的发展1981年初始化图形交换标准IGES1982年产品定义数据接口标准PDDI1984年产品数据交换规范PDES1984年法国宇航局制定数据交换规范SET1989年欧共体发布CADInterface标准CAD*IISO在PDES基础上开发产品模型数据交换标准STEP，受到广泛的重视，目前仍在发展完善之中。,4.产品数据交换标准,32/21,.,22,（2）IGES标准(InitialGraphicsExchangeSpecification）,32/22,美国国家标准局（NIST）1980年主持制定，是中性数据文件格式形式，是目前应用最广泛的图形数据交换标准，其原理如图所示。,.,23,IGES文件结构：,32/23,CAD/CAM自动编程特点：直观简洁易于集成,.,24,IGES有ASCII码和二进制码两种格式，由若干行组成，每行由80列。整个文件由六段组成：标志段（B）可选，指明IGES采用格式形式；开始段（S）提供可读的文件序言；全局参数段（G）描述前/后处理器信息；目录条目段（D）每个图形实体均有一目录条目，起索引作用；参数数据段（P）描述各实体参数；结束段（T）文件最后一行，表示文件的结束，包含各段所占用记录。,格式：,32/24,IGES标准存在的不足：仅对图形信息进行交换，无法描述工艺信息以及产品模型其它信息；数据格式过于复杂，可读型差；标准定义不严密，时有数据丢失现象。,.,25,产品模型数据交换标准。该标准规定了产品设计、制造以至产品全生命周期所需的有关产品形状、模型、材料、加工方法、装配顺序等信息的定义，对数据交换形式进行了描述。STEP由一系列独立的标准文件组成，可独立地进行开发和发布。目前CAD/CAM系统均己把STEP列为数据交换接口，并不断改进完善自身系统。,3、STEP标准(STandardfortheExchangeofProductModelData),32/25,.,26,STEP的构成：,32/26,由五大部分7个系列文件组成。,.,27,专用描述语言EXPRESS，有强大的信息模型描述能力。2）集成资源(40,100）STEP的核心，采用Express语言描述。数据资源包括两类：通用集成资源：独立于具体产品信息；应用集成资源：描述某应用领域数据，并依赖于通用集成资源支持。,1）标准描述语言（0,10）,32/27,.,28,用以说明各个应用领域的产品数据模型文本，以满足各类不同工业应用的需求。4）实现形式（20）