CADCAM集成技术的发展

1、CADCAM集成技术的发展第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM4C/P 一、CAD/CAM技术的定义 CAD/CAM是Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing的英文缩写，是一项利用计算机帮助工程技术人员完成设计与制造任务的新技术。它将传统的设计与制造彼此别离的任务作为一个整体来规划和开发，实现信息处理的高度一体化。一、CAD/CAM技术的定义 计算机辅助设计CAD是在计算机软、硬件的支撑下，通过对产品的描述、造型、系统分析、优化、仿真、和图形处理的研究，使计算机辅助设计师

2、完成产品的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产品图形。CAD技术的应用冲击和改变了传统的经历设计方法，使设计由静态和线性分析向动态和非线性分析过渡；由可行性设计向优化设计方法过渡。第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM4C/P 一、CAD/CAM技术的定义 计算机辅助制造CAM有狭义CAM和广义CAM。狭义CAM就是指计算机辅助编制数控加工指令；而广义CAM指应用计算机进展制造信息处理的全部工作，主要有编制制造工艺规程和数控加工指令，控制数控机床、机器人等生产设备，安排生产方案和进度，进展车间工段控制和质量控制。第11章 CAD/CAM

3、集成技术的开展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM4C/P 方案设计 总体设计 工艺设计 工装设计与规划 加工数控生成 NC指令 质量管理 制造装备 详细设计 狭义CAD 狭义CAM 生产管理 广义CAM 广义CAD 第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM4C/P 二、CAD/CAM的组成 CAD/CAM系统的硬件主要由主机、输入设备键盘、鼠标、扫描仪等、输出设备显示器、绘图仪、打印机等、信息存储设备主要指外存，如硬盘、软盘、光盘等及网络设备、多媒体设备等组成。如以下图所示： 第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向11

4、.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM4C/P 显示器主机键盘鼠标打印机软盘硬盘光盘 CAD/CAM系统的软件系统有:系统软件;支撑软件和应用软件。 系统软件主要含有操作系统和语言编译系统。 支撑软件主要有工程分析软件、图形处理软件、数据库管理软件和计算机网络软件。 应用软件在系统软件、支撑软件根底上，针对某一专门应用领域而研制的软件。 第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM4C/P 三、CAPP CAPP(Computer Aided Process Planning)能迅速编制出完整而详尽的工艺文件，大大提高了工艺人员的工作效率

5、，可以获得符合企业实际条件的优化工艺方案，给出合理的工时定额和材料消耗。CAPP是联接CAD和CAM的桥梁，是实现CAD与CAM以至CIMS集成的一项重要技术。第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM4C/P 三、CAPP CAPP系统原理是将经过标准化或优化的工艺或编制工艺的逻辑思想通过CAPP系统存入计算机。在计算机生成工艺时，CAPP软件首先读取有关零件的信息，然后识别并检索一个零件组的复合工艺和有关工序，经过删减编辑或按工艺决策逻辑进展推理自动生成具体零件的工艺。第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向11.1 CAD/CAPP/C

6、AM/CAE/PDM4C/P 三、CAPP CAPP系统组成： 1、零件信息输入2、工艺决策3、工艺数据与知识4、人机界面5、工艺文件管理与输出第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM4C/P 四、CAD/CAM集成技术的开展 CAD/CAPP/CAM/CAE信息集成技术是解决在现有商品化CAD系统下，通过特征技术实现CAD与下游CAPP、CAM等应用系统信息集成的有效方法。这一技术的研究与开发，不仅在CIMS和并行工程中具有广泛的应用前景，而且在一般企业应用计算机辅助设计提高产品开发和生产效率也有广泛的应用前景。这也是国内外CAD/CAM技

7、术的主要研究热点之一，不断有新的研究成果出现。第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM4C/P 四、CAD/CAM集成技术的开展 基于PDM的CADCAPPCAMCAE的集成系统是CADCAM集成技术的开展方向,它使得每个用户都能浏览和存取各种工程信息。通过集中的数据库管理用户可方便地自定义数据的地址、审计和跟踪产品的整个设计和制造过程，实现并行作业，进展虚拟装配。极大地缩短产品的设计生产周期，提高了产品的质量。 第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM4C/P 11.2 计算机集成制造系统

8、CIMS一、CIM和CIMS的含义 CIM概念是1974年美国哈灵顿博士提出，它是一种组织、管理、企业生产的新哲理，借助计算机软硬件，综合应用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统技术，把企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息流与物料流有机地集成并优化运行，以实现高质、低耗、上市快、效劳好，从而使企业赢得市场竟争。第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向一、CIM和CIMS的含义 CIMS是基于CIM思想而组成的系统，是CIM的具体表达，是一种工程技术系统。它综合开展了企业生产各环节有关的计算机辅助技术，即：计算机辅助经营决策与生产管理MIS、OA、MRPII；

9、计算机辅助分析和设计技术CAD、CAE、CAPP、CAM；计算机辅助制造技术CAD、DNC、FMC、FMS；计算机信息辅助技术网络、数据库；计算机辅助质量管理与控制。11.2 计算机集成制造系统CIMS第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向二、CIMS的构成 CIMS由管理信息系统MIS、工程设计自动化系统CAD/CAM、制造自动化系统柔性自动化系统，FMS、质量保证系统CAQ以及计算机网络NET和数据库DB系统6个局部有机集成起来的，其中，MIS、CAD/CAM、FMS和CAQ称为功能分系统，而NET和DB称为支撑分系统。11.2 计算机集成制造系统CIMS第11章 CAD/CAM集成技

10、术的开展方向工程设计自动化分系统制造自动化分系统经营信息管理分系统质量保证分系统售后效劳信息技术信息市场信息功能分系统数据库分系统计算机网络分系统支撑分系统1、经营管理信息系统 经营管理信息系统是CIMS的神经中枢，以MRPII为核心，包括预测、经营、决策、各级生产方案、生产技术准备、销售、供给、财务、本钱、设备、人力资源等各项管理信息功能。它将企业的各个管理环节有机地集成，进展统一地管理。11.2 计算机集成制造系统CIMS第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向2、工程设计自动化系统 工程设计自动化系统通常包括：CAD、CAPP、CAM三局部组成，其集成化是CIMS的重要性能指标，使产品

11、数据格式标准化，实现数据的交换与共享。数据交换接口标准标准有：IGES、SET、PDES、STEP等，目前使用最多的为STEP(Standard for the Exchange of Product modeling)。11.2 计算机集成制造系统CIMS第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向3、制造自动化系统 制造自动化系统是CIMS的信息流和物料流的结合点，是最终产生经济效益的聚集地，通常有：CNC机床、加工中心、FMC 、FMS。CIMS不等于全盘自动化，关键是信息集成。11.2 计算机集成制造系统CIMS第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向4、质量保证系统 质量保证系统覆盖

12、生命周期的各个阶段，由以下子系统组成：质量方案子系统、质量检测子系统、质量评价子系统 、质量综合管理与反响控制子系统。11.2 计算机集成制造系统CIMS第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向5、CIMS数据库与计算机网络系统 数据库与计算机网络系统是CIMS的支撑分系统，是信息集成的关键。数据库采用集中与分布相结合的体系构造，并具有专用的工程数据库系统；计算机网络是CIMS信息集成的工具，包括局域网和广域网。11.2 计算机集成制造系统CIMS第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向FMEEISMISQIS制造方案库存信息制造方案跟踪信息产品质量控制信息产品质检报告产品质量跟踪信息产品

13、质量要求信息质检反响信息设计生产方案产品工艺信息CIMS分系统之间的信息交换工程信息系统管理信息系统质量信息系统柔性制造设备产品质检报告产品质量管理信息工程及工艺信息工程及工艺更改信息三、CIMS递阶控制体系 CIMS通常采用递阶控制体系构造，即将复杂的控制系统按功能分成假设干层次，各层次进展独立控制处理，完成各自的独立功能。层间进展信息交换，上层对下层发出命令，下层对上层回送命令执行结果。以下图为CIMS的递阶控制构造。11.2 计算机集成制造系统CIMS第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向工厂装配车间加工车间2#单元1#单元铣削工作站检验工作站物料储运工作站机器人铣床零件存储站机器人

14、检验机零件存储站机器人机器人小车传送器月/年周/月小时/周分/小时毫秒/秒/分四、中国在CIMS方面的进展 863方案将CIMS确定为自动化研究领域的主题之一； 1994年，清华大学CIMS工程中心到达国际先进水平； 1995年，北京第一机床厂CIMS工程获“工业领先奖； 目前，我国的CIMS工厂已扩展到60多家； 我国CIMS技术的开展历程： 主题确立的初始阶段 典型CIMS示范阶段 推广应用阶段 11.2 计算机集成制造系统CIMS第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向一、并行工程的定义 并行工程CEConcurrent Engineering，是近年来国际制造业中兴起的一种新型企业组

15、织管理哲理，旨在提高产品质量，降低产品本钱和缩短开发周期。 并行工程是对产品及其相关过程进展并行，一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发者们一开场就考虑到产品全生命周期从概念形成到产品报废中的所有因素，包括质量、本钱、进度与用户要求。CE包括四方面的内容，称为CE的四“C性：并行性、约束性、协调性和一致性。11.2 并行工程CE第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向二、并行工程的特性 并行工程与传统生产方式之间的本质区别在于并行工程把产品开发的各个活动看成是一个集成的过程，并从全局优化的角度出发，对集成过程进展管理与控制，同时对已有产品开发过程进展不断的改进与提高，以抑制

16、传统串行产品开发过程大反响造成的长周期与高本钱等缺点。以下图为串、并行工程时序的比较。11.2 并行工程CE第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向市场分析产品设计工艺设计制造运行T串市场分析产品设计工艺设计制造运行T并二、并行工程的特性 并行工程的运行一般具有如下的特性: 并行特性:生产周期缩短； 整体特性:强调全局,覆盖整个生命周期； 协同特性:以设计群体为其工作模式,效率高； 集成特性:具有人员、信息、功能、技术的多种集成。11.2 并行工程CE第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向三、并行工程与CIMS的关系 并行工程是CIMS的一种补充，它将并行技术、多功能小组和面向X的设计技

17、术DFX运用于CIMS中，使CIMS技术进一步完善，抑制了串行设计的缺陷；而CIMS为并行工程提供理想的集成环境，使CE效率大大提高。11.2 并行工程CE第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向一、虚拟制造技术 虚拟制造技术Virtual Manufacturing Technology是在计算机上模拟产品的制造和装配全过程。换句话说，借助建模和仿真技术，在产品设计时，就可以把产品的制造过程、工艺设计、作业方案、生产调度、库存管理以及本钱核算和零部件采购等生产活动在计算机屏幕上显示出来，以便全面确定产品设计和生产过程的合理性。11.2 虚拟制造系统第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向一、虚拟制造技术 虚拟制造系统的系统模式如以下图所示：11.2 虚拟制造系统第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向二、虚拟制造技术支持 虚拟制造是一种新的制造技术，它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持。虚拟制造技术涉及面很广，诸如环境构成技术、过程特征抽取、集成根底构造的体系构造、制造特征数据集成、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。 11.2 虚拟制造系统第11章 CAD/CAM集成技术的开展方向三、虚拟制造系统体系构造 虚拟制造是数字模型的集成，提供了有别于CIMS“物理集成的虚拟集成方案，将相互孤立的制造技术如CAD、CAM、CAPP等等集成在一个虚