CADCAM集成技术的发展.ppt

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1、第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向 、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。CADCAD技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。优化设计方法过渡。第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向 、。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

2、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 第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向 二、 第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向 显示器显示器主机主机键盘键盘鼠标鼠标打印机打印机软盘软盘硬盘硬盘光盘光盘 第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向 、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/C

3、AM集成技术的发展方向 、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 、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 、 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

4、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 、 基于PDM的CADCAPPCAMCAE的集成系统是CADCAM集成技术的发展方向,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

5、成技术的发展方向 计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）一、一、CIMCIM和和CIMSCIMS的含义的含义 CIM概念是1974年美国哈灵顿博士提出，它是一种组织组织、管理管理、企业生产企业生产的新哲理，借助计算机软硬件，综合应用现代管理技术现代管理技术、制造技术制造技术、信息技术信息技术、自动自动化技术化技术、系统技术系统技术，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、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、一、CIMCIM和和CIMSCIMS的含义的含义 C

6、IMS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（计算机辅助经营决策与生产管理（MISMIS、OAOA、MRPMRPIIII）；）；计算机辅助分析和设计技术（计算机辅助分析和设计技术（CADCAD、CAECAE、CAPPCAPP、CAMCAM）；）；计算机辅助制造技术（计算机辅助制造技术（CADCAD、DNCDNC、FMCFMC、FMSFMS）；）；计算机信息辅助技术（网络计算机信息辅助技术（网络、数据库）；数据库）；计算机辅助质量管理与控制。计算机辅助质量管理与控制。计算机集成制造系统

7、（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向CIMSCIMS的构成的构成 CIMS由管理信息系统（管理信息系统（MISMIS）、工程设计自动化系统工程设计自动化系统（CAD/CAMCAD/CAM）、制造自动化系统制造自动化系统（柔性自动化系统，FMS）、质量保证系统（质量保证系统（CAQCAQ）以及计算机网络（计算机网络（NETNET）和数据库（数据库（DBDB）系统）系统6个部分有机集成起来的，其中，MIS、CAD/CAM、FMS和CAQ称为功能分系统功能分系统，而NET和DB称为支撑分系统支撑分系统。计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCI

8、MS）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向售后服务信息技术信息技术信息市场信息功能分系统功能分系统支撑分系统支撑分系统经营管理信息系统经营管理信息系统 经营管理信息系统是CIMS的神经中枢，以MRPII为核心，包括预测预测、经营经营、决策决策、各级生产计划各级生产计划、生产生产技术准备技术准备、销售销售、供应供应、财务财务、成本成本、设备设备、人力资人力资源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。计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向工程设计自动化系统工程设计自动化系统 工程设计自动化系统通常包

9、括：CADCAD、CAPPCAPP、CAMCAM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 for the Exchange of Product modeling)。计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向制造自动化系统制造自动化系统 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：CNCCNC机床机床、加加工中心工中心、FMC FMC 、FM

10、SFMS。CIMS不等于全盘自动化，关键是信息集成。计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向质量保证系统质量保证系统 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计划子系统、质量检测子系统质量检测子系统、质量质量评价子系统评价子系统 、质量综合管理与反馈控制子系统质量综合管理与反馈控制子系统。计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向CIMSCIMS数据库与计算机网络系统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

11、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。计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向FMEFMEEISEISMISMISQISQIS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CIMSCIMS分系统之间的信息交换分系统之间的信息交换工程信息系统工程信息系统管理信息系统管理信息系统质量信息系统质量信息系统柔性制造设备柔性制造设备产品质检报告产品质检报告产品质量管理信息产

12、品质量管理信息工程及工艺信息工程及工艺信息工程及工艺工程及工艺更改信息更改信息CIMSCIMS递阶控制体系递阶控制体系 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。计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向工厂工厂装配车间装配车间加工车间加工车间2#2#单元单元1#1#单元单元铣削工铣削工作站作站检验工检验工作站作站物料储运物料储运工作站工作站机机器器人人铣铣床床零零件件

13、存存储储站站机机器器人人检检验验机机零零件件存存储储站站机机器器人人机机器器人人小小车车传传送送器器月月/ /年年周周/ /月月小时小时/ /周周分分/ /小时小时毫秒毫秒/ /秒秒/ /分分CIMSCIMS方面的进展方面的进展 863863计划将计划将CIMSCIMS确定为自动化研究领域的主题之一；确定为自动化研究领域的主题之一； 19941994年，清华大学年，清华大学CIMSCIMS工程中心达到国际先进水平；工程中心达到国际先进水平； 19951995年，北京第一机床厂年，北京第一机床厂CIMSCIMS工程获工程获“工业领先奖工业领先奖”； 目前，我国的目前，我国的CIMSCIMS工厂已

14、扩展到工厂已扩展到6060多家；多家； 我国我国CIMSCIMS技术的发展历程：技术的发展历程： 主题确立的初始阶段主题确立的初始阶段 典型典型CIMSCIMS示范阶段示范阶段 推广应用阶段推广应用阶段 计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向一、并行工程的定义一、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

15、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。并行工程（并行工程（CECE）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向二、并行工程的特性二、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。并行工程（并行工程（CECE）第11章

16、CAD/CAM集成技术的发展方向市场分析市场分析产品设计产品设计工艺设计工艺设计制造运行制造运行T串市场分析市场分析产品设计产品设计工艺设计工艺设计制造运行制造运行T并二、并行工程的特性二、并行工程的特性 并行工程的运行一般具有如下的特性: 并行特性并行特性: :生产周期缩短； 整体特性整体特性: :强调全局,覆盖整个生命周期； 协同特性协同特性: :以设计群体为其工作模式,效率高； 集成特性集成特性: :具有人员、信息、功能、技术的多种集成。并行工程（并行工程（CECE）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向三、并行工程与三、并行工程与CIMSCIMS的关系的关系 并行工程是CIMS的一

17、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。并行工程（并行工程（CECE）第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向一、虚拟制造技术一、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

18、产过程的合理性。虚拟制造系统虚拟制造系统第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向一、虚拟制造技术一、虚拟制造技术 虚拟制造系统的系统模式如下图所示：虚拟制造系统虚拟制造系统第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向二、虚拟制造技术支持二、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、集成基础结构的体系结构、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。 虚拟制造系统虚拟制造系统第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向三、虚拟制造系统体系结构三、虚拟制造系统体系结构

19、 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等等集成在一个虚拟产品制造环境下，以现实对制造过程的一一对应的模型化映射关系，它相对于物理世界有功能一致性、结构相似性的特点，是对实体制造企业的产品、作业、环境及其评价行为等等四个特征的虚拟实现。 虚拟制造系统虚拟制造系统第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向四、虚拟制造技术在制造业中的应用四、虚拟制造技术在制造业中的应用 虚拟制造技术VMT（Virtual Manufacturing Technology）首先在飞机、汽车等领域获得成功的应用。目前VMT主要应用在以下几个方面： 虚拟企业虚拟企业 ； 虚拟产品设计虚拟产品设计 ； 虚拟产品制造虚拟产品制造 ； 虚拟生产过程。虚拟生产过程。 虚拟制造系统虚拟制造系统第11章 CAD/CAM集成技术的发展方向