數(shù)字化制造技術(shù)

數(shù)字化制造技術(shù)

——馮珍珍，金純，張舒一、什么是數(shù)字化制造技術(shù)

二、數(shù)字化制造技術(shù)的起源和發(fā)展

三、數(shù)字化制造技術(shù)的主要內(nèi)容

四、數(shù)字化制造技術(shù)的未來發(fā)展方向

一、什么是數(shù)字化制造技術(shù)

什么是數(shù)字化

數(shù)字化就是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程。

直立和勞動創(chuàng)造了人類，而勞動是從制造工具開始的。——恩格斯《自然辯證法》數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它

是制造技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理

科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也

是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系

統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢。數(shù)字化制造的內(nèi)涵

以設(shè)計為中心的數(shù)字化制造技術(shù)

以控制為中心的數(shù)字化制造技術(shù)

以管理為中心的數(shù)字化制造技術(shù)設(shè)計數(shù)字化管路設(shè)計強(qiáng)度分析結(jié)構(gòu)分析數(shù)字預(yù)裝配CAM裝配過程仿真裝配過程仿真制造裝備數(shù)字化管理數(shù)字化制造ERPPDMCRMERPPDMSCMERPSCMWCSERPWCSCRM工程供應(yīng)商用戶什么是數(shù)字化制造技術(shù)

術(shù)語性定義：在數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合的背景下，并在虛擬現(xiàn)實(shí)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫和多媒體等支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶的需求，迅速收集資源信息，對產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計和功能的仿真以及原型制造，進(jìn)而快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶要求性能的產(chǎn)品整個制造全過程。

數(shù)字化制造技術(shù)的意義和作用

精確地預(yù)測和評價產(chǎn)品的

1.可制造性、加工時間、制造周期、生產(chǎn)成本、零件的加工質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量

2.制造系統(tǒng)運(yùn)行性能零件和產(chǎn)品的可制造性分析

3.生產(chǎn)規(guī)劃與工藝規(guī)劃的評價與確認(rèn)

4.敏捷企業(yè)和分散化網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)系統(tǒng)中合作伙伴的選擇

5.生產(chǎn)過程和制造系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化網(wǎng)上制造資源的查詢與優(yōu)選低成本的人員培訓(xùn)工具1.NC機(jī)床（數(shù)控機(jī)床）的出現(xiàn)

1952年，美國麻省理工學(xué)院首先實(shí)現(xiàn)了三坐標(biāo)銑床的數(shù)控化，數(shù)控裝置采用真空管電路。1955年，第一次進(jìn)行了數(shù)控機(jī)床的批量制造。當(dāng)時主要是針對直升飛機(jī)的旋翼等自由曲面的加工。二、數(shù)字化制造的起源及發(fā)展2.CAM處理系統(tǒng)APT（自動編程工具）出現(xiàn)

1955年美國麻省理工學(xué)院(MIT)伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗室公布了APT(AutomaticallyProgrammedTools)系統(tǒng)。

其中的數(shù)控編程主要是發(fā)展自動編程技術(shù)。這種編程技術(shù)是由編程人員將加工部位和加工參數(shù)以一種限定格式的語言(自動編程語言)寫成所謂源程序，然后由專門的軟件轉(zhuǎn)換成數(shù)控程序。3.加工中心的的出現(xiàn)

1958年美國K&T公司研制出帶ATC(自動刀具交換裝置)的加工中心。

同年，美國UT公司首次把銑鉆等多種工序集中于一臺數(shù)控銑床中，通過自動換刀方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工，成為世界上第一臺加工中心。

4.CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）軟件的出現(xiàn)

1963年于美國出現(xiàn)了cad的商品化的計算機(jī)繪圖設(shè)備，進(jìn)行二維繪圖。

70年代，發(fā)展出現(xiàn)了三維的cad表現(xiàn)造型系統(tǒng)，中期出現(xiàn)了實(shí)體造型。5.FMS（柔性制造系統(tǒng)）系統(tǒng)的出現(xiàn)

1967年，美國實(shí)現(xiàn)了多臺數(shù)控機(jī)床連接而成的可調(diào)加工系統(tǒng)，最初的FMS（Flexiblemanufacturingsystem）6.CAD/CAM（計算機(jī)輔助設(shè)計/計算機(jī)輔助制造）

的融合

70年代，CAD、CAM走向共同發(fā)展的道路。

在CAD／CAM技術(shù)發(fā)展初期，主要是開發(fā)數(shù)據(jù)接口，溝通CAD和CAM之間的信息流。不同的系統(tǒng)都有自己的數(shù)據(jù)格式規(guī)定，開發(fā)相應(yīng)的接口，不利于CAD／CAM系統(tǒng)的發(fā)展。

因此，美國波音公司和GE公司于1980年制定了數(shù)據(jù)交換規(guī)范IGES，從而實(shí)現(xiàn)CAD/CAM的融合。

7.

CIMS（計算機(jī)集成制造系統(tǒng)）的出現(xiàn)和應(yīng)用

80年代中期，出現(xiàn)CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）計算機(jī)集成制造系統(tǒng)。

波音公司成功應(yīng)用于飛機(jī)設(shè)計，制造，管理，將原需八年的定型生產(chǎn)縮短至三年。

8.CAD/CAM軟件的空前繁榮

80年代末期至今，CAD/CAM一體化三維軟件大量出現(xiàn)，

如：CADAM，CATIA，UG，I-DEAS，Pro／E，ACIS，MASTERCAM等。

并應(yīng)用到機(jī)械、航空航天、汽車、造船等領(lǐng)域。

9、快速成型（RP）

快速成型技術(shù)是90年代發(fā)展起來的，是近年來制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破，影響可與數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)媲美。

RP系統(tǒng)綜合了機(jī)械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)，激光技術(shù)及材料科學(xué)技術(shù)，可以自動、直接、快速、精確地將設(shè)計思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而可以對產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行快速評價、修改及功能試驗，有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。將數(shù)字化模型（CAD）快速制成樣品三、數(shù)字化制造的主要內(nèi)容1、計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）2、計算機(jī)輔助工程分析（CAE）3、計算機(jī)輔助制造（CAM）4、計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）5、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理（PDM）6、企業(yè)資源計劃（ERP）7、反求工程技術(shù)（RE）CAD---計算機(jī)輔助設(shè)計

CAD在早期是英文計算機(jī)輔助繪圖的縮寫，隨著計算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，CAD的縮寫由ComputerAided

Drawing改為ComputerAidedDesign計算機(jī)輔助設(shè)計，CAD也不再僅僅是輔助繪圖，而是協(xié)助創(chuàng)建、修改、分析和優(yōu)化的設(shè)計技術(shù)。吊車車倉CADUG輔助液壓管路設(shè)計2.CAE---計算機(jī)輔助工程分析

CAE指有限元分析和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析。

有限元分析可完成力學(xué)分析；場分析；頻率響應(yīng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。

機(jī)構(gòu)分析能完成機(jī)構(gòu)內(nèi)零部件的位移、速度、加速度和力的計算，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動模擬及機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。

3.CAM---計算機(jī)輔助制造

CAM能根據(jù)CAD模型自動生成零件加工的數(shù)控代碼，對加工過程進(jìn)行動態(tài)模擬、同時完成在實(shí)現(xiàn)加工時的干涉和碰撞檢查。

CAM系統(tǒng)和數(shù)字化裝備結(jié)合實(shí)現(xiàn)無紙化生產(chǎn)，為CIMS（計算機(jī)集成制造系統(tǒng)）的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。CAM中最核心的技術(shù)是