CADCAM集成技术的发展.ppt

1、CAD/CAM集成技术的发展,CAD/CAM集成技术是目前先进制造系统的关键技术,为了提高产品的创新性和竞争能力,企业必须采取先进的设计方法及制造技术。CIMS, 并行工程和虚拟制造系统等先进的生产模式促使制造技术的飞速发展并不断地得到广泛的实践。,第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/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

2、制造彼此分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验设计方法，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集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P）,一、CAD/CAM技术的定义 计算机辅助制造（CAM）有狭义CAM和广

3、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指应用计算机进行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，安排生产计划和进度，进行车间工段控制和质量控制。,第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/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集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P）,

4、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。如下图所示：,第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/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、支撑软件基础

5、上，针对某一专门应用领域而研制的软件。,第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/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，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集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P）,三、CAPP CAPP系统原理是

6、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行推理自动生成具体零件的工艺。,第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/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集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P）,四、CAD/CAM集成技

7、术的发展 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集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P）,四、CAD/CAM集成技术的发展 基于PDM的CADCAPPCAMCAE的集成系统是CADCAM集成技术的发展方向

8、,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，进行虚拟装配。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集成技术的发展方向,11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P）,11.2 计算机集成制造系统（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

9、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、服务好，从而使企业赢得市场竟争。,第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向,一、CIM和CIMS的含义 CIMS是基于CIM思想而组成的系统，是CIM的具体体现，是一种工程技术系统。它综合发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）； 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

10、CAD/CAM集成技术的发展方向,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个部分有机集成起来的，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集成技术的发展方向,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,售后服务信息,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

11、,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、各级生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、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，进行统一地管理。,11.2 计算机集成制造系统（CIMS）,第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向,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三部分组成，其集成化是CIMS的重要性能指标，使产品数据格式标准化，实现数据的交换与共享。数据交换接口规范标准有：IGES、SET、PDES、STEP等，目前使用最多的为STEP(Standard

12、 for the Exchange of Product modeling)。,11.2 计算机集成制造系统（CIMS）,第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向,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集成技术的发展方向,4、质量保证系统 质量保证系统覆盖生命周期的各个阶段，由以下子系统组成：质量计划子系统、质量检测子系统、质量评价子系统 、质量综合管理与反馈控制子系统。,11

13、.2 计算机集成制造系统（CIMS）,第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向,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结构，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集成技术的发展方向,FME,EIS,MIS,QIS,制造计划,库存信息,制造计划跟踪信息,产品质量控制信息,产品质检报告,产品质量跟踪信息,产品质量要求信息,质检反馈信息,设计生产计划,产品工艺信息,CIMS分系统之间的信息交换

14、,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结构，即将复杂的控制系统按功能分成若干层次，各层次进行独立控制处理，完成各自的独立功能。层间进行信息交换，上层对下层发出命令，下层对上层回送命令执行结果。下图为CIMS的递阶控制结构。,11.2 计算机集成制造系统（CIMS）,第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向,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,检验机,零件存储站,机器人,

15、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计划将CIMS确定为自动化研究领域的主题之一； 1994年，清华大学CIMS工程中心达到国际先进水平； 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技术的发展历程： 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集成技术的发展方向,一、并行工程的定义 并行工程CE（Concurrent Engineering），是近年来国际制造业中兴起的一种新型

16、企业组织管理哲理，旨在提高产品质量，降低产品成本和缩短开发周期。 并行工程是对产品及其相关过程进行并行，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始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、成本、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集成技术的发展方向,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，对集成过程进行管理与控制，同时对已有产品开发过程进行不

17、断的改进与提高，以克服传统串行产品开发过程大反馈造成的长周期与高成本等缺点。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集成技术的发展方向,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集成技术的发展方向,三、并行工程与CIMS的关系 并行工程是

18、CIMS的一种补充，它将并行技术、多功能小组和面向X的设计技术（DFX）运用于CIMS中，使CIMS技术进一步完善，克服了串行设计的缺陷；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集成技术的发展方向,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、作业计划、生产调度、库存管理以及成本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/