CAD技術在先進制造模式中的應用.doc

-精品文檔!值得擁有！-技術在先進制造模式中的應用摘要：系統(tǒng)分析了在各種先進制造模式中如何應用CAD技術進行產品設計，提高工程設計的質量和效率，對于不同的制造模式采取不同的CAD方法，使CAD技術完全適應先進制造模式的需求。關鍵詞：CIMS；并行工程；敏捷制造；虛擬制造0前言pc計算機輔助設計(CAD)技術是近幾十年來迅速fazhan發(fā)展起來的一門新興的綜合計算機應用技術,它的應用和發(fā)展已經成為衡量一個company企業(yè)工業(yè)dangdai現(xiàn)代化水平的重要標志。特別是在當今市場競爭日趨激烈的條件下，要想贏得競爭，企業(yè)必須以最快的上市速度、最好的質量、最低的成本、最優(yōu)的服務、最利于環(huán)境的產品滿足用戶的不同需求。在各種先進的制造模式中，CAD技術得到了廣泛的應用。無論是并行設計、協(xié)同設計、虛擬設計，還是環(huán)保設計都離不開現(xiàn)代CAD技術的應用。應用現(xiàn)代CAD技術能使設計工作實現(xiàn)network網絡化、集成化和智能化，以求達到產品設計周期短、成本低和高質量的目標。1CAD技術在并行工程中的應用并行工程和協(xié)同工作是一種新型的設計模式，通過把先進的企業(yè)管理和先進的自動化技術結合在一起，采用并行化的產品設計理念及其相關過程，在產品的設計早期全面考慮產品的制造過程和生命周期。并行工程的設計方法強調功能和過程的集成。在對產品設計過程進行集成的前提下，優(yōu)化和重組產品的開發(fā)過程，實現(xiàn)多學科專家群體協(xié)同工作的工作方式。（1）將企業(yè)實施的各種串行過程轉變?yōu)椴⑿泄こ蹋笤谶M行上游工作環(huán)節(jié)設計的同時，盡可能多的考慮下游工作環(huán)節(jié)的工作。在產品設計的初始階段，應全面考慮后續(xù)制造的相關問題，對產品的可靠性、可制造性、可測試性、規(guī)范性和成本可計算性進行設計，盡早考慮產品整個生命周期中的所有設計因素，以求達到各項設計工作的協(xié)調一致，力爭設計工作一次完成。（2）并行工程的實施需要建立多學科協(xié)作的組織形式，運用可制造性設計DFM方法開發(fā)新產品。當采用這種設計方法時，由于需要集體合作，所以個體的設計結果應該信息共享，設計規(guī)范統(tǒng)一，應用集體的智慧和經驗，產生高質量、低成本的產品。（3）在進行產品的并行設計時，要選擇合適的軟件工具和方法，選定的軟件能對產品的設計、制造周期進行全程服務。在設計、制造周期中的數(shù)據(jù)交換應符合STEP標準，便于實現(xiàn)產品數(shù)據(jù)管理PDM。通過這些CAD技術的應用使產品的開發(fā)集體所有成員都組合在同一個信息環(huán)境中，保證所有成員得到最新、最準確的產品信息，協(xié)同一致的完成設計任務。在產品的設計早期全面地考慮產品的制造周期。2CAD技術在敏捷制造中的應用精良（LeanProduction,LP）生產是一種新的生產模式，這種生產方式在日本企業(yè)中得到了推廣應用，并且取得了成功，促進了日本經濟的快速發(fā)展。在精良生產方式中，從生產操作、組織管理、經營方式等各方面，找出一切不能為產品增值的活動和人員，加以改革，進而杜絕浪費，提高經濟效益。精良生產方式實現(xiàn)了精良管理、精良設計、協(xié)同配套、用戶至上、高素質人員的集成。在此基礎上，美國的制造業(yè)界提出了敏捷制造（AgileManufacturing,AM）的先進制造模式，為了實現(xiàn)企業(yè)生產制造的敏捷性，采取現(xiàn)代通訊手段，通過快速配置各種資源，以有效和協(xié)調的方式響應用戶需求的一種新的企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。這種生產模式正在發(fā)展之中，其基本思想是將靈活的動態(tài)聯(lián)盟組織、先進的柔性生產技術和高素質的人員全面集成，使企業(yè)能夠應付迅速變化和不可預測的市場需求，以求得長期穩(wěn)定的經濟效益。CAD技術在產品設計、生產全過程的動態(tài)聯(lián)盟組織中的應用有如下特點：（1）實現(xiàn)產品的敏捷設計和管理。應用CAD技術可實現(xiàn)設計資源共享、信息服務、合作建模、數(shù)據(jù)管理和設計過程管理，達到敏捷設計的目的。在敏捷設計中，產品的開發(fā)是利用數(shù)字方式確定工作任務，用數(shù)字方式在各部門、各地點的合作者之間進行聯(lián)絡。產品開發(fā)環(huán)境中的產品實際上是一種數(shù)字模型，在同一個數(shù)字模型上工作，通過PDM系統(tǒng)管理和集成，PDM是管理產品信息的重要技術措施。（2）實現(xiàn)網上協(xié)同設計。在網絡環(huán)境下，從事CAD技術工作的人員組成跨專業(yè)學科的設計團隊，分散在不同的企業(yè)中，實現(xiàn)企業(yè)間的動態(tài)集成。隨著產品結構的日益復雜化以及新技術更替的加快，對某些產品一個企業(yè)已不可能快速、經濟的獨立開發(fā)和制造，必須尋求企業(yè)的動態(tài)聯(lián)盟形式，把具有各種特點和優(yōu)勢的企業(yè)以產品為紐帶聯(lián)合在一起，共享一個產品數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)一的產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，最大限度的保證設計者和制造者以優(yōu)化的形式在網上進行新產品的協(xié)同設計和制造。3CAD技術在CIMS集成系統(tǒng)中的應用早期的CAD系統(tǒng)是致力于提高繪圖的工作效率，數(shù)控機床的出現(xiàn)，fazhan發(fā)展成了pc計算機輔助制造CAM，進而促進了CAD技術的發(fā)展。在CIMS系統(tǒng)中，要求產品的信息實現(xiàn)CAD、CAPP和CAM的集成，實現(xiàn)產品設計到制造各環(huán)節(jié)中資源共享和信息傳遞，提高設計效率。CAD技術在CIMS系統(tǒng)中的應用有如下特點：（1）CAD建模技術的應用。特征建模技術是CIMS的關鍵技術之一。它是在CAD/CAPP/CAM范圍內建立相對統(tǒng)一的、基于特征的產品定義模型，包括了從產品設計到制造各階段所需要的產品定義信息，通過產品的幾何形狀信息和工程信息的描述，體現(xiàn)設計意圖，并將產品的設計意圖反映到各個后續(xù)環(huán)節(jié)。特征建模技術是CAD/CAPP/CAM集成的重要前提。（2）數(shù)據(jù)交換技術的應用。對于以單元自動化為目標的CAD/CAPP/CAM應用系統(tǒng)，各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的邏輯和物理結構差異很大，這給各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞帶來了一定的困難。因此，需要設計專用的數(shù)據(jù)格式文件交換產品信息。為了提高產品數(shù)據(jù)格式的標準化程度，可通過標準數(shù)據(jù)格式文件交換產品信息，這需要在各個子系統(tǒng)中設計前/后置數(shù)據(jù)處理程序，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式與標準格式的轉換，常用IGES圖形數(shù)據(jù)交換格式作為各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉換的標準格式。也可以通過統(tǒng)一的產品模型交換設計信息，使各子系統(tǒng)間直接進行信息交換，采用STEP標準以通用的數(shù)據(jù)格式描述一個產品在生產周期內完整的產品模型。這樣做可以大大提高系統(tǒng)的集成性。（3）產品數(shù)據(jù)管理（PDM）技術的應用。為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率和系統(tǒng)的集成化程度，保證各子系統(tǒng)間設計數(shù)據(jù)的一致性、可靠性和數(shù)據(jù)共享。可采用產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）統(tǒng)一管理與生產有關的全部信息。CAD/CAPP/CAM之間不需要傳遞信息。各子系統(tǒng)從PDM系統(tǒng)中提取和存放各自需要的信息，從而真正實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM的集成。通過PDM實現(xiàn)產品設計、分析、制造、工藝規(guī)劃和質量管理等方面的信息集成，確保CAD/CAPP/CAM設計出最新、最好、性能最優(yōu)的產品。4CAD技術在虛擬制造技術中的應用虛擬現(xiàn)實（VR）技術目標是建立一個與客觀世界相似、逼真的虛擬環(huán)境（VE）?？茖W計算可視化（VISC）是將科學計算過程中產生的數(shù)據(jù)與計算結果轉換為圖形或圖像并進行交互處理的理論和技術。可視化技術和多媒體技術是實現(xiàn)虛擬環(huán)境的基礎，利用可視化技術實現(xiàn)的三維真實感場景是虛擬環(huán)境的最基本體現(xiàn)。（1）虛擬產品加工流程。設計產品的三維表達需要CAD技術的支持，在產品的設計階段就應該考慮產品零件的可造性，對于大型復雜零件的制造可先在計算機上進行虛擬加工，進而獲得合理的加工流程，為合理的設計提供工藝保障。實際上數(shù)控仿真就是在計算機上執(zhí)行數(shù)控程序，并將工具圖形、刀具軌跡在計算機顯示器（CRT）上顯示出來。（2）虛擬產品樣機。機械產品從概念設計到成品面市過程，需要經歷“設計樣機制造測試評價修改產品”這一耗時的反復循環(huán)。如何加速新產品的開發(fā)周期，并在新產品投產之前有一個有效的手段來檢驗新產品的效能和適用性，避免投產后的失敗，這是工程技術人員追求的目標。通過CAD技術表現(xiàn)樣機的直觀形象和功能動畫。5結束語隨著計算機科學技術的發(fā)展，CAD技術在工程領域會得到了越來越廣泛的應用。CAD正經歷著從傳統(tǒng)單元技術向復雜大系統(tǒng)環(huán)境下的設計自動化技術的重要轉變。21世紀，濟競爭是世界各國競爭的焦點和世界發(fā)展的重要推動力。對制造業(yè)而言，每個company企業(yè)都面臨找持續(xù)多變和不可完全預測的全球化市場競爭，競爭的核心是以知識為基礎的新產品的競爭。為了提高競爭力企業(yè)必須解決好產品的上市速度（T）、最好的質量（Q）、最低的成本（C）、最優(yōu)的服務（S）和最清潔的環(huán)境（E）來滿足顧客的不同需求和社會可持續(xù)發(fā)展的要求。先進制造技術必然十分重視產品設計問題。沒有適銷對路的創(chuàng)新產品會在激烈的市場競爭中敗下陣