機(jī)械CADCAM技術(shù)第九章

機(jī)械CADCAM技術(shù)第九章第九章CAD/CAM集成技術(shù)9.1CAD/CAM集成系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)9.2產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)模型9.3產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)9.4基于PDM平臺的CAD/CAM集成技術(shù)9.5網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)9.1CAD/CAM集成系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)1、CAD/CAM集成系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2、CAD/CAM信息集成方式3、CAD/CAM集成的關(guān)鍵技術(shù)1、CAD/CAM集成系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2、CAD/CAM信息集成方式1)專用格式文件方式2)中性數(shù)據(jù)文件集成方式3)工程數(shù)據(jù)庫集成方法

1)專用格式文件方式:

特點(diǎn)：集成原理簡單，接口程序易于實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行效率高，但需要設(shè)計(jì)較多的專用格式轉(zhuǎn)換接口，適于小范圍、結(jié)構(gòu)簡單的CAD/CAM系統(tǒng)的信息集成。通過專用格式數(shù)據(jù)文件的集成方法

2)中性數(shù)據(jù)文件集成方式：特點(diǎn)：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口數(shù)少，便于應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和使用，是目前CAD/CAM集成系統(tǒng)應(yīng)用較多的有效方法之一。通過標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)文件的集成方式

3)工程數(shù)據(jù)庫集成方法特點(diǎn)：各子系統(tǒng)通過用戶接口直接存取或操作數(shù)據(jù)庫，大大提高了集成系統(tǒng)的運(yùn)行速度，提高了系統(tǒng)集成化程度。利用工程數(shù)據(jù)庫的集成方法3、CAD/CAM集成的關(guān)鍵技術(shù)9.2產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)模型1、零件信息模型基于特征的零件信息模型的總體結(jié)構(gòu)

零件層：主要反映零件的總體信息；特征層：包含零件各類特征信息及其相互間關(guān)系；幾何層：記錄了零件的點(diǎn)、線、面等幾何信息和拓?fù)湫畔ⅰ；谔卣鞯牧慵畔⒛Ｐ蛯?shí)例

軸的零件圖

基于特征的零件信息模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基于特征的零件信息模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、產(chǎn)品信息模型零件信息模型：僅限于單個零件的幾何信息和工藝信息，而不能反映整個產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成、各零（部）件之間的裝配關(guān)系、相互間的約束、以及產(chǎn)品的裝配工藝信息等。產(chǎn)品信息模型：指產(chǎn)品從毛坯到成品的整個設(shè)計(jì)和制造過程所需要的信息總和，是由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息模型和產(chǎn)品工藝信息模型組合而成的復(fù)合模型。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息：①工程圖形信息裝配圖對應(yīng)的是產(chǎn)品、部件、組件，零件圖對應(yīng)的是零件；②基本屬性信息包括產(chǎn)品、部件、組件及零件的圖號、名稱、規(guī)格、來源（自制件、標(biāo)準(zhǔn)件、外協(xié)件、外購件等）、重量、數(shù)量、計(jì)量單位等；③裝配信息用以描述產(chǎn)品與部件、部件與組件、組件與零件之間的裝配結(jié)構(gòu)關(guān)系。產(chǎn)品零部件的自動編碼

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)字碼編碼規(guī)則

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的可視化處理產(chǎn)品工藝信息模型

9.3產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)一、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展1981年－美國發(fā)布初始化圖形交換標(biāo)準(zhǔn)IGES；1982年－美國麥道公司制定并實(shí)施產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)PDDI；1984年－美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局（NIST）制定產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換規(guī)范PDES；1984年－法國宇航局制定數(shù)據(jù)交換規(guī)范SET；1989年－歐共體發(fā)布CADInterface標(biāo)準(zhǔn)CAD*I；ISO在PDES基礎(chǔ)上開發(fā)產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP，受到廣泛的重視，目前仍在發(fā)展完善之中。(InitialGraphicsExchangeSpecification)07279結(jié)束段參數(shù)數(shù)據(jù)段目錄條目段全局參數(shù)段開始段IGES數(shù)據(jù)交換原理:

通過IGES中性數(shù)據(jù)文件進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)的交換，系統(tǒng)應(yīng)備有前置處理和后置處理模塊。IGES標(biāo)準(zhǔn)存在的不足：僅對圖形信息進(jìn)行交換，無法描述工藝信息以及產(chǎn)品模型其它信息；數(shù)據(jù)格式過于復(fù)雜，可讀型差；標(biāo)準(zhǔn)定義不嚴(yán)密，時有數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。三、STEP標(biāo)準(zhǔn)STEP是什么：STEP(STandardfortheExchangeofProductModelData)是一種產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造以至產(chǎn)品全生命周期所需的有關(guān)產(chǎn)品形狀、模型、材料、加工方法、裝配順序等信息的定義，對數(shù)據(jù)交換形式進(jìn)行了描述。STEP由一系列獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)文件組成，可獨(dú)立地進(jìn)行開發(fā)和發(fā)布。眾多軟件公司是STEP標(biāo)準(zhǔn)的制定單位，CAD/CAM軟件系統(tǒng)均己把STEP列為數(shù)據(jù)交換接口，并利用STEP最新成果不斷改進(jìn)完善自身系統(tǒng)。STEP的構(gòu)成：由五大部分7個系列文件組成。

1）標(biāo)準(zhǔn)描述語言（1,10）專用描述語言EXPRESS，該語言參考了多種語言的功能，有強(qiáng)大的信息模型描述能力。

2）集成資源(40,100）是STEP的核心，采用Express語言描述。通用集成資源：獨(dú)立于具體產(chǎn)品信息；應(yīng)用集成資源：描述某應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)，并依賴于通用集成資源支持。

3）應(yīng)用協(xié)議（200）用以說明各個應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型文本，以滿足各類不同工業(yè)應(yīng)用的需求。

4）實(shí)現(xiàn)形式（20）規(guī)定具體的方法或格式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的交換，分為4級。第一級－中型文件交換；第二級－工作格式交換，即產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)存中的表現(xiàn)形式；第三級－數(shù)據(jù)庫交換，滿足數(shù)據(jù)共享的需要；第四級－知識庫交換，為滿足未來發(fā)展需要的一種交換形式。

5）一致性測試（30）即測試其數(shù)據(jù)交換是否符合原來意圖。通用集成資源及其引用應(yīng)用集成資源及其引用STEP的應(yīng)用①產(chǎn)品開發(fā)部門的需求，包括設(shè)計(jì)部門內(nèi)的并行作業(yè)、集成化產(chǎn)品開發(fā)；

②計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用系統(tǒng)供應(yīng)商的需求，包括接口的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)品概念模型的標(biāo)準(zhǔn)化。9.4基于PDM平臺的CAD/CAM集成技術(shù)

PDM系統(tǒng)：

是建立在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上的面向?qū)ο蟮漠a(chǎn)品數(shù)據(jù)管理應(yīng)用系統(tǒng)，是一項(xiàng)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程的技術(shù)。PDM是理想的CAD/CAM集成平臺和工具：

可以集成或封裝多種開發(fā)環(huán)境和工具，按不同的用途和目的分門別類地進(jìn)行信息集成和管理，實(shí)現(xiàn)真正意義上的CAD/CAPP/CAM無縫集成。l

電子資料室管理和檢索PDM最基本的功能，PDM核心。l

產(chǎn)品配置管理以電子資料室為底層支持，以物料清單BOM為組織核心，把產(chǎn)品所有工程數(shù)據(jù)和文檔聯(lián)系起來，對產(chǎn)品相互關(guān)系管理。l

工作流程管理實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與修改過程的跟蹤與控制，包括工程數(shù)據(jù)資料的提交、修改控制、監(jiān)視審批、文檔的分布控制、自動通知控制等。l

項(xiàng)目管理功能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目實(shí)施過程中的計(jì)劃、人員以及相關(guān)數(shù)據(jù)的管理與配置，進(jìn)行項(xiàng)目運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，完成計(jì)劃反饋。PDM功能基于PDM平臺CAD/CAM系統(tǒng)集成模式應(yīng)用封裝包括應(yīng)用工具以及由其產(chǎn)生文件的封裝，例如：在PDM系統(tǒng)中可啟動封裝后二維CAD系統(tǒng)，進(jìn)行圖形修改。特點(diǎn)：集成簡單方便，易于實(shí)現(xiàn)，只能滿足文件整體的應(yīng)用集成。接口交換是將共享的數(shù)據(jù)模型抽取出來，將其定義到PDM整體模型中去，例如：三維CAD系統(tǒng)與PDM建立交換后，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹將保持一致。特點(diǎn)：難度大大高于應(yīng)用封裝，要了解兩者組織結(jié)構(gòu)。緊密集成允許兩者互相調(diào)用有關(guān)服務(wù)，執(zhí)行相關(guān)的操作，實(shí)現(xiàn)真正的一體化，要求建立互動的共享信息模型，一方創(chuàng)建或修改時，另一方面能跟之隨動。特點(diǎn)：難度最大，取決于雙方的開放性，如EDS公司的UGII和IMAN集成?；赑DM平臺的CAD/CAM集成系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)PDM與CAD/CAPP/CAM集成信息流

9.5網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)1、網(wǎng)絡(luò)制造的內(nèi)涵和功能結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化制造：制造性企業(yè)利用Internet進(jìn)行產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)及制造過程。網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)：是將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造技術(shù)相結(jié)合的所有相關(guān)技術(shù)的總稱，涉及制造型企業(yè)各種生產(chǎn)經(jīng)營活動。網(wǎng)絡(luò)化制造功能目的：分享核心竟?fàn)巸?yōu)勢；縮短產(chǎn)品投放市場所需時間；協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)和合作；增加市場占有份額，快速進(jìn)入市場。

網(wǎng)絡(luò)制造功能結(jié)構(gòu)

2、網(wǎng)絡(luò)制造中的共享信息1）制造資源信息包括企業(yè)概況信息和企業(yè)制造能力信息，如企業(yè)產(chǎn)品、企業(yè)設(shè)備、工藝能力等。2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造信息包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的各種軟硬件資源和經(jīng)驗(yàn)，如實(shí)體建模、有限無分析、應(yīng)力分析、快速原型制造、虛擬現(xiàn)實(shí)、加工和制造仿真等。3）管理信息包括辦公自動化、物流管理、經(jīng)營管理、生產(chǎn)管理、銷售管理、人事管理、成本管理和財(cái)務(wù)管理等。4）質(zhì)量信息產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)、質(zhì)量計(jì)劃、保證體系、檢驗(yàn)手段裝備。5）業(yè)務(wù)信息產(chǎn)品訂單、產(chǎn)品樣本、技術(shù)參數(shù)等。網(wǎng)絡(luò)制造的信息共享結(jié)構(gòu)框架

數(shù)據(jù)共享應(yīng)用軟件系統(tǒng)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)環(huán)境第1層通過客戶機(jī)WEB服務(wù)器提出請求第2層WEB服務(wù)器響應(yīng)用戶請求第3層WEB服務(wù)器查詢WEB數(shù)據(jù)庫3、網(wǎng)絡(luò)制造的關(guān)鍵技術(shù)1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)描述語言建立適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕ＵZ言，提高可視化速度和交互式訪問可用性是必不可少的。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)獲取與在線決策支持在線決策支持可加強(qiáng)對專業(yè)化知識的縱向整合，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)中專業(yè)化知識的可用度。基于WEB的高效可視化可視化與知識系統(tǒng)的信息交換成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心，建立基于網(wǎng)絡(luò)3D數(shù)據(jù)可視化的知識驅(qū)動機(jī)制，實(shí)現(xiàn)基于知識的可視化設(shè)計(jì)是未來網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)研究的一個重點(diǎn)。在線協(xié)同設(shè)計(jì)模型在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)語言基礎(chǔ)上，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的協(xié)同化整體框架,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參與性、知識構(gòu)造與知識利用的協(xié)同化。設(shè)計(jì)流程重組包括設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重組和增刪面向網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，建立新的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)流程模型，與生產(chǎn)、流通進(jìn)行無縫連接。2）網(wǎng)絡(luò)制造的關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品模型的人機(jī)工程評價將對產(chǎn)品的可用性進(jìn)行評價，從而減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷所帶來的損失。生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理構(gòu)架，整合數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)模型，完善不同的數(shù)據(jù)接口，為設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提供良好的數(shù)據(jù)與知識表示接口。計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃工藝規(guī)劃作為生產(chǎn)中的一個重要環(huán)節(jié)，其關(guān)鍵問題是如何實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)的無縫接口與協(xié)同。供應(yīng)鏈管理需要建立和優(yōu)化供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)模型，要研究供應(yīng)鏈系統(tǒng)的信息支撐技術(shù)。生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程重組生產(chǎn)過程由于涉及的環(huán)節(jié)較多，必須對原有業(yè)務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)化重組，包括生產(chǎn)過程的智能數(shù)據(jù)響應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)的授權(quán)與訪問控制、產(chǎn)品定制與生產(chǎn)、品質(zhì)保證等一系列問題。3）網(wǎng)絡(luò)信息共享的關(guān)鍵技術(shù)硬件網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)功能是捕捉MAP和TCP/IP網(wǎng)卡以及現(xiàn)場總線的連接，實(shí)現(xiàn)TCP／IP與MAP、現(xiàn)場總線的信息共享，為此需要開發(fā)專用的軟件，以建立一條透明可靠的傳輸通道。CGI技術(shù)由于CGI（通用網(wǎng)關(guān)接口）自身存