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1、企业设计与加工自动化选型浅析摘要本文介介绍了在网络络操作系统平平台上，充分分整合CADD（计算机辅辅助设计), CAPPP（计算机辅辅助工艺）、CAM（计算机辅助制造）三部分资源，完成机械生产企业的设计工艺制造一体化。关键词 CCAD，CAPP，CAM1. 引言近年来，随着网网络化的发展展，产业界也也正面临着更更激烈的竞争争、对北京中中丽制机化纤纤工程技术有有限公司（原原中国纺织科科学研究院机机械厂，简称称“中丽制机”）这样的制制造业企业也也提出了更高高的要求：一一个产品必须须从最初的概概念构思到制制造完成再到到销售所需的的时间要尽量量短；产品质质量尽可能优优良，制造成成本要尽量低低于是我们们
2、很快统一了了思想：要想想在未来的制制造市场竞争争中占领一席席之地，保持持持续稳定的的发展，就必必须要狠抓产产品创新，尤尤其是新品的的开发。作为为一个成熟的的机械加工企企业，不但要要有高素质的的设计人员和和先进的加工工设备，还要要有适合自己己企业发展的的设计加工软软件。我们进进行了大量的的市场调查和和分析，试图图选择一个能能适应这种新新发展需求的的三维设计系系统，适应企企业的发展需需要以下作作简单介绍2. 构建网络结构图图根据中丽制机的的具体情况，我我对我公司的的网络进行了了如下设计：（1） 把该公公司网络主要要分为三大部部分：设计部部门网络、生生产工艺部门门网络和生产产加工部门网网络，并在各各
3、个部门内部部以星形结构构将其互连(2)以一条高高速总线以总总线结构完成成对几个小局局域网络的互互连。(3）画出结构构图如图1所示。以上只是完成了了硬件部分的的建设，但企企业设计与加加工自动化的的实现要依赖赖于软件的支支撑，下面就就具体介绍一一下软件方面面的选择。3. 设计加工自动化化网络各软件件的选择（1) 三维CAD软件件的选择随着传统CADD系统在工业业界的应用普普及以及现代代设计问题的的复杂化、智智能化，人们们不再仅仅满满足于用计算算机取代人进进行手工绘图图。所幸随着着计算机图形形学、人工智智能、计算机机网络等基础础技术的发展展和计算机集集成制造、并并行工程、协协同设计等现现代设计理论论
4、和方法的研研究，使得CCAD系统也也由单纯二维维绘图向三维维智能设计、物物性分析、动动态仿真方向向发展，参数数化设计向变变量化和VGGX（超变量量化）方向发发展，几何造造型、曲面造造型、实体造造型向特征造造型以及语义义特征造型等等方向发展；另一方面，伴伴随着CADD软件复杂程程度的增加和和各个不同应应用系统间互互操作的现实实需要，人们们希望CADD系统具有极极佳的开放性性同时又能“搭积木”似的自由拼拼装形成不同同的功能配置置，软件工程程技术特别是是组件开发技技术的研究应应用和逐渐成成熟为解决这这一问题提供供了坚实的基基础现在市场上的三三维CAD软件很很多，但试用用过几种软件件后效果并不不理想。
5、后来来在了解到CAXA推出出了体现“创新设计”思想的CAXXA实体设计计软件，被她她所代表的创创新设计方法法和方便的操操作性所吸引引，通过对该该软件的考察察和评测，我我认为CAXXA实体设计计使实体设计计跨越了传统统参数化造型型在复杂性方方面受到的限限制。CAXXA实体设计计支持网络环环境下的协同同设计，可以以与CAXAA协同管理或或者其它主流流CPC/PPLM软件集集成工作。另另外它丰富的的标准件库，拖拖放式的设计计，二维与三三维的联动转转换、不仅方方便、易学，而而且高效、灵灵活。(2) CAPPP-计算算机辅助工艺艺设计（Coomputeer Aidded Prrocesss Plannn
6、ing）利利用计算机技技术辅助工艺艺人员设计零零件从毛坯到到成品的制造造方法，是将将企业产品设设计数据转换换为产品制造造数据的一种种技术，是计计算机集成制制造系统（CCIMS）的的重要组成部部分。 传统的CCAPP系统统按其原理可可分为派生式式和创成式两两大类，国内内自80年代代初就开始CCAPP的应应用研究，虽虽然经过了二二十年的发展展历程，但至至今仍是计算算机辅助技术术领域的薄弱弱环节和企业业实施推广CCIMS的瓶瓶颈所在。究究其原因，传传统CAPPP过分强调对对零件信息的的自动获取，过过分强调工艺艺决策的自动动化。近几年年，CAPPP的研究开始始注重工艺基基本数据结构构及基本设计计功能，
7、开发发重点从注重重工艺过程的的自动生成，转转向从整个产产品工艺设计计的角度，为为工艺设计人人员提供辅助助工具，同时时为企业的信信息化建设服服务。这直接接导致了CAAPP软件产产品的迅速发发展，产生了了人机交互为为主的新一代代CAPP工工具系统，并并在企业实际际应用中取得得了良好的成成效。 总的来说说，国内企业业CAPP应应用尚属起步步推广阶段，成成功应用CAAPP的企业业还不多见，但但随着CADD甩图板工程程的结束，随随着CAPPP软件产品的的不断成熟，CCAPP应用用需求日益迫迫切，越来越越多的企业开开始关注CAAPP，酝酿酿、策划实施施CAPP，这这表明CAPPP应用正在在蓬勃兴起。 CA
8、PPP在现代制造造业中，具有有重要的理论论意义和广泛泛迫切的实际际需求。因为为CAPP系系统的应用，不不仅可以提高高工艺规程设设计效率和设设计质量，缩缩短技术准备备周期，为广广大工艺人员员从繁琐、重重复的劳动中中解放出来提提供了一条切切实可行的途途径，工艺人人员可以更多多地投入工艺艺试验和工艺艺攻关，而且且可以保证工工艺设计的一一致性、规范范化，有利于于推进工艺的的标准化。更更重要的是工工艺BOM数数据是指导企企业物资采购购、生产计划划调度、组织织生产、资源源平衡、成本本核算等的重重要依据，CCAPP系统统的应用将为为企业数据信信息的集成打打下坚实的基基础。CAPPP软件的选选择工艺设计计是机
9、械制造造生产过程技技术准备工作作的一个重要要内容，是产产品设计与车车间实际生产产的纽带，是是经验性很强强且随环境变变化而多变的的决策过程CAPP是CAD/CCAM一体化化集成的桥梁梁，随着企业业CAD, CAM等技技术的成功应应用，工艺库库、知识库的的完善，将来来CAPP也会会有相应的发展，逐逐步实现CAAD-CAPPP-CAMM按科学意义义上的一体化化集成传统的工艺设计计方法，已经经远远不能满满足自动化和和集成化要求求。计算机辅辅助工艺设计计克服了传统统工艺设计的的上述缺点。借借助计算机技技术，完成从从产品设计到到原材料加工工成产品所需需的一系列加加工动作，及及其对资源需需求的数字化化描述它
10、对对机械制造业业技术进步具具有重要意义义，其主要表表现如下：(1）可以将将工艺设计人人员从大量繁繁琐、重复的的手工劳动中中解放出来，使使他们能集中中精力从事新新产品开发、工工艺装备的改改进及新工艺艺的研究等创创新的工作；(2)可以大大大地缩短工工艺设计周期期，保证工艺艺设计的质量量，提高产品品在市场上的的竞争能力；(3)利于发发挥有经验的的工艺设计人人员的经验，提提高企业工艺艺的继承性，特特别是在当前前国内外机械械制造企业有有经验的工艺艺设计人员日日益短缺的情情况下，它具具有特殊意义义：（4)可以提高高企业工艺设设计的标准化化，并有利于于工艺设计的的最优化工作作；（5)为适应当当前日趋自动动化
11、的现代制制造业的需要要和实现计算算机集成制造造系统，建立立必要的集成成技术基础，是是企业管理信信息系统的技技术基础数据据源。(2) CAMM软件的选择择近年来制造造业新技术的的最大热点是是高速加工技技术。据最新新的工艺研究究表明，高速速加工技术在在简化生产工工艺与工序，减减少后续处理理工作量、提提高加工效率率、提高表面面质量等几个个方面，能够够极大地提高高产品质量、降降低生产成本本、缩短生产产周期CAAM作为整个个集成系统的的重要一级，向向上与CADD, CAPPP实现无缝缝集成，向下下方便、快捷捷、智能、高高效地为数控控生产服务，这这是CAM技术发发展永远不变变的主题很多CAM的基基本特点是
12、面面向局部曲面面的加工方式式，表现为编编程的难易程程度与零件的的复杂程度直直接相关，而而与产品的工工艺特征、工工艺复杂程度度等没有直接接相关关系。但但北航的CAAXA制造工工程师以其独独有的“创新设计”思维和优异异的曲线成形形技术的支持持赢得了我的的好感，而其其基于Winndows 98平台的的安装又使它它具有广泛的的适用性。4. CAD/CAPPP/CAMM与PDM的的集成分析 由于在一一个企业中，可可能存在着不不同的CADD，CAPPP，CAM系系统或这些系系统的不同版版本，也可能能存在这些系系统与供应商商、不同合作作商之间的产产品模型信息息交换，同时时还可能存在在每天由CAAD/CAPP
13、P/CAMM系统产生的的大量的数据据和文档。在在这样复杂的的环境中，PPDM作为集集成平台，一一方面要为CCAD/CAAPP/CAAM系统提供供数据管理与与协同工作的的环境，同时时还要为CAAD/CAPPP/CAMM的运行提供供支持。CAAD系统产生生的二维图纸纸、三维模型型、零部件的的基本属性、产产品明细表、产产品零部件之之间的装配关关系、产品数数据版本及其其状态等，需需要交由PDDM系统来管管理，而CAAD系统也需需要从PDMM系统获取设设计任务书、技技术参数、原原有零部件图图纸、资料以以及更改要求求等信息。CCAPP系统统产生的工艺艺信息，如工工艺路线、工工序、工步、工工装夹具要求求以及
14、对设计计的修改意见见等，交由PPDM进行管管理，而CAAPP也需要要从PDM系系统中获取产产品模型信息息、原材料信信息、设备资资源信息等。CCAM则将其其产生的刀位位文件、NCC代码交由PPDM管理，同同时从PDMM系统获取产产品模型信息息、工艺信息息等。 2.1 CCAD与PDDM的集成分分析 CAD与PPDM的集成成是具体实施施中要求最高高、难度最大大的一环。其其关键在于需需保证CADD的数据变化化与PDM中中的数据变化化的一致性。从从用户考虑，CCAD与PDDM的集成应应达到真正的的紧密集成。CCAD与PDDM的应用封封装只解决了了CAD产生生的文挡管理理问题。零部部件描述属性性、产品明
15、细细表则需要通通过接口交换换倒入PDMM。同时，通通过接口交换换，实现PDDM与CADD系统间上述述数据的双向向异步交换。但但是，这种交交换仍然不能能完全保证接接口数据在CCAD与PDDM中的一致致性。所以要要真正解决这这一问题，必必须实现CAAD与PDMM之间的紧密密集成，及在在CAD与PPDM之间建建立共享产品品数据模型，实实现互操作，保保证CAD中中的修改与PPDM中的修修改的互动性性和一致性，真真正做到双向向同步一致性性。 22.2 CAAPP与PDDM的集成分分析 CAPP与与PDM之间间除了文档交交流还要从PPDM系统中中获取设备资资源信息、原原材料信息等等。而CAPPP产生的工工
16、艺信息也需需要分成基本本单元存放于于工艺信息库库中。所以CCAPP与PPDM之间的的集成需要接接口交换，及及在实现应用用封装的基础础上，进一步步开发信息交交换接口，使使CAPP系系统可通过接接口从PDMM中直接获取取设备资源、原原材料信息的的支持，并将将其产生的工工艺信息通过过接口直接存存放于PDMM的工艺信息息库中。 2.3 CAM与PPDM的集成成分析 由于CAAM与PDMM系统之间只只有刀位文件件、NC代码码、产品模型型等文档信息息的交流，CCAM与PDDM之间采用用应用封装就就可以满足二二者的集成要要求。5. 网络设计加工自自动化的实现现网络技术的发展展使CAD/CAPP/CAM/CC
17、AE/PDDM集成化体体系摆脱空间间的约束，能能够更好地适适应现代企业业的生产布局局及生产管理理的要求系系统的智能化化、自动化、专专业化被推到到一个新的高高度，更快地地满足现有生生产与管理的的特定要求，同同时新手段的的引入也会使使管理方式发发生相应的变变化，使生产产过程更规范范、更合理。新新一代在网络络下的CAMM系统与CADD系统集成，充充分利用了CCAD几何信信息，又能按按专业化分工工，合理地安安排系统在空空间的分布。降降低人员的综综合性要求，提提高了专业化化要求，会使使操作人员的的构成发生相相应的变化；同时，由于于CAM系统专专业化、智能能化、自动化化水平的提高高，将导致机机侧编程（SS
18、hop PPrograammingg)方式的兴兴起，改变CCAM编程与与加工人员及及现场分离的的现象。1)首先选择一一个合适的网网络操作平台台，它是设计计和加工软件件运行的基础础。我们选择择了分布式计计算机结构下下最流行的NNovelll5.11来来作为我们的的网络平台。Novell 5. 11网络平台操作维护简便，运行安全可靠，效率高、并且功能强大，具有很强的伸缩性和灵活性，便于将来实现全球化虚拟加工网络2)在设计网络络组中安装北北京航空航天天大学出品的的CAXA实体体设计；在加加工网络组中中安装北京航航空航天大学学出品的CAAXA制造工工程师；在工工艺网络组中中安装CAPPP软件。3)在N
19、oveell操作系系统下利用NNovelll目录服务系系统(NDSS )划分各各个分组的网网络权限以及及托管关系。这样在网络平台台的基础上，充充分的整合CCAD/CAAPP/CAAM各部分资资源。利用CCAD软件完完成产品的创创新设计，并并且从产品的的概念设计到到详细设计到到制造前设计计全流程集成成；利用CAAPP软件来来进行零件加加工工艺过程程的制订，把把毛坯加工成成工程图纸上上所要求的零零件。通过向向计算机输入入被加工零件件的几何信息息（形状、尺尺寸等）和工工艺信息（材材料、热处理理、批量等），由由计算机自动动输出零件的的工艺路线和和工序内容等等工艺文件；承接以上两两步利用CAAM软件按照
20、照工艺要求（CAPP要求）自动识别并提取所有的工艺特征及具有特定工艺特征的区域，连接数控设备进行生产加工，使CAD/CAPP/CAM的集成化、一体化、自动化、智能化成为可能，完成了机械设计、加工的自动化。6. 结论CAD/CAPPP/CAMM集成制造系系统是当今制制造业内广泛泛推崇的先进进制造系统采用这项技技术是企业提提高产品质量量、降低成本本、缩短产品品上市时间的的一条根本途途径。我们在在网络平台上上使用CADD/CAM软软件的意图就就是，借助计计算机把企业业中与制造有有关的各种技技术系统地集集成起来，进进而提高企业业适应市场竞竞争的能力。只只有充分发挥挥CAD/CCAM系统的的潜力，缩短短新产品的开开发周期，提提高产品的设设计、制造质质量，才能实实现产品设计计、制造的最最优化，以真真正的实现企企业信息化。网网络环境下的的CAD/CCAM集成系系统是未来的的发展方向。虚虚拟工厂，虚虚拟制造是CCAD技术在在电子商务时时代继续发展展的一个重要要方向。虚拟拟制造可以让让你实现世界界级的制造和和供应网络。