第十一章-cadcam系统集成讲义

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1、第十一章 CAD/CAM系统集成,主要内容： 1. CAD/CAM集成的概念； 2. CAD/CAM集成方法； 3. 基于PDM的CAD/CAM集成系统；,11.1 CAD/CAM集成的概念 11.1.1 CAD/CAM集成的概念 1. 集成的概念 （1）集成系统的特征,共享数据：系统各部分的数据输入可一次性完成。 集成化技术：使软件具有集成性的技术。集成性：一为内部集成性各个组成部分之间的接口保持一致；二为外部集成。 开放性：系统采用开放式体系结构和通用接口标准。在系统内部各个组成部分之间易于数据交换、易于扩充；在系统外部，一个系统能有效地嵌入另一个系统中作为其组成部分，或者通过外部接口，有

2、效地联接、实现数据交换。,系统的集成化：把各种功能不同的软件系统按不同的用途有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的传递，保证系统内信息流畅通并协调各子系统有效地运行。,应用系统1,应用系统2,功能交互 信息共享,数据通信,11.2 CAD/CAM集成方法,CAD/CAM集成技术，主要实现： 1、不同CAD/CAM系统之间的集成； 2、产品设计制造的不同阶段，如CAD、CAE、CAPP、CAM、CAQ、CAPMS之间的集成；,11.2 CAD/CAM集成方法 11.2.1 基于专用接口的CAD/CAM集成,优点：原理简单，运行效率高； 缺点：无通用性，即系统中某一系统的数据 结构变

3、化，必须修改相关的接口程序。,1）基于专用接口的CAD/CAM集成,2）利用标准数据格式的CAD/CAM集成,特点：建立一个与与各子系统无关的公用接口文件。 某一系统数据接口变化，只需修改此系统的 前、后置处理程序。 *商品化CAD系统软件商提供有关接口。,1. STEP（Standard for the Exchange of Product data）标准： 一种不依赖于具体系统的中性机制，它规定了产品设计、开发、制造，甚至于产品全部生命周期中所包括的诸如产品形状、解析模型、材料、加工方法、组装分解顺序、检验测试等必要的信息定义和数据交换的外部描述。因而STEP是基于集成的产品信息模型。

4、2. STEP特点： 独立于任何具体的CAX软件系统； 支持广泛的应用领域； 完整表示产品数据，不仅适合于中性文件交换，也是实现产品数据库共享的基础。,11.2.2 基于STEP的CAD/CAM集成,产品数据指的是全面定义零部件或构件所需要的几何、拓扑、公差、关系、性能和属性等数据，主要包括： （l）产品几何描述：如线框表示、几何表示、实体表示以及拓扑、成形及展开等； （2）产品特性：长、宽等体特征；孔槽等面特征；旋转体等车削件特征等； （3）公差：尺寸公差与形位公差等； （4）表面处理：如喷涂等； （5）材料：如类型、品种、强度、硬度等； （6）说明：如总图说明等； （7）产品控制信息； （

5、8）其他：如加工、工艺装配等。,3. 产品数据,11.2.3 基于数据库的CAD/CAM集成 CAD/CAM集成系统通常采用工程数据库。从产品设计到制造的所有环节都与工程数据有数据交换，实现了数据的全系统的共享。 工程数据库一般包括以下内容： 全局数据和局部数据的管理；相关标准及标准件库； 参数化图块库； 刀具库； 切削用量数据库； 工艺知识库； 零部件设计结果存放库； NC代码库； 用户接口； 其他;,以工程数据库为中心的CADCAM集成系统,11. 3 基于产品数据管理的CAD/CAM系统集成 11.3.1 产品数据表达 1. 产品数据模型 它不仅包括产品生命周期内的全部相关信息，而且在结

6、构上还能清楚地表达这些信息的关联特性。 2. 特征建模技术 它是一种为设计、分析、加工、管理各个环节都能自动理解的全局性模型。 3. 特征信息的描述 在基于特征的产品数据模型中，特征信息的描述至关重要，包括特征自身信息和特征之间的关系。,a. 产品的构成 反映产品由哪些部件构成，零部件的构成可以呈树状关系，也可以是网状关系。 b. 零件信息 主要是关于零件总体特征的文字性描述，包括零件名称、零件号、设计人、零件材料、热处理要求、最大尺寸、质量要求，以及生产纲领等。 c. 基体信息（概念上相当于零件毛坯） d. 零件特征信息 记录特征的分类号、控制点坐标及方向、尺寸、公差、热处理要求、特征组成面

7、、粗糙度、形位公差等。 e. 零件几何、拓扑信息 包括描述零件几何形状的面、边、点等数据。,基于特征的集成产品数据模型层次结构,车型编码_1_版本号,（自制件_车间名称或代码）,（配套件_厂家名称或代码）,（配套件_厂家名称或代码）,（自制件_车间名称或代码）,整车及零部件、总成的结构信息,11.3.1 产品数据管理（Product data Management -PDM） 1. PDM的基本概念 20世纪80年代初 目的:解决大量工程图纸、技术资料的电子文档管理 范围扩展: 设计图纸和电子文档的管理 材料明细表（Bill of Material ，BOM） 工程变更请求/指令（Engine

8、ering Change Request/Order）的跟踪管理等领域 成为CAD/CAM集成的一项不可缺少的关键技术,（1）产品数据表达 a.产品数据模型： 所有与产品有关的信息构成的逻辑单 元集成 包括产品生命周期内的全部相关信息 结构上能清楚地表达这些信息的关联特性 （2）PDM的基本概念 a. 狭义地讲: PDM仅管理与工程设计相关的领域内的信 息。 b. 广义地讲:覆盖从产品的市场需求分析、产品设计、制 造、销售、服务与维护的全过程，即全生命 周期中的信息。,c. 国内学者关于PDM的定义：产品数据管理以软件为基础，是一门管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、数据库记录

9、等）和所有与产品相关的过程（包括工作流程和更改流程）技术。它提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。 （3）PDM系统的体系结构,PDM系统的体系结构可分为四层： 用户界面层 功能模块及开发工具层 框架核心层 系统支撑层,PDM系统的体系结构,(4)PDM系统功能,1） 文档管理：可以实现文档的基本管理（增、删、改）、分类管理与查询、文档的版本管理（登记、检入、检出、发布、新发布、拷贝）和权限管理，并能对文档进行连接、浏览、查看与修改； 2） 产品配置管理：配置管理分为概念配置、非精确配置和精确配置，可以实现变量配置、参考配置、基于版本的配置、基

10、于工作状况的配置、配置的相似性比较、配置的维护和输出BOM表； 3） 零部件信息管理：该项功能可进行零部件类别的定义、类属性的维护，零部件信息的维护（增加、修改、删除），零部件的版本管理（检入、检出、发布等操作），零部件信息的查询，以零部件为中心的相关信息浏览；,4） 预发布流程管理：预发布流程模板的定义；发布流程的创建、执行和控制；流程任务的通知与执行； 5） 设计过程管理：设计过程的定义，设计活动的动态创建、执行和控制，设计过程中的信息传递和反馈，设计任务的通知与执行，设计数据的发布； 6）人员组织管理：人员、角色、工作组的定义和维护; 7）与特征建模、CAPP、NC编程及仿真的集成。,零

11、件分类管理,产品配置管理（ 5.56毫米无托步枪）,设计过程管理,发布流程管理,人员组织管理,PDM-BOM管理,11.3.3 基于PDM的CADCAM内部集成 1. CAD与PDM的集成 CAD与PDM的应用封装: 解决CAD产生的文档管理问题 CAD与PDM之间的紧密集成: 建立共享产品数据模型 实现互操作 保证CAD中与PDM中的修改的互动性和一致性 2. CAPP与PDM的集成 CAPP与PDM之间除了文档交流外 CAPP系统从PDM系统中获取设备资源、材料信息 CAPP产生的工艺信息存放于工艺信息库中，供PDM与MRP集成之用。,3. CAM与PDM集成 CAM与PDM系统间信息交换

12、： 刀位文件、NC代码、产品模型等文档 CAM与PDM之间采用封装满足信息集成要求,11.3.4 基于PDM的CADCAM外部集成 1.MRP与 PDM的集成 其本质是实现设计、工艺与企业管理、生产、质检、财务等各部门之间的集成，是产品信息与经营管理信息的集成，即实现企业全局信息的集成。 2.MRP所需要最基本数据 产品信息为材料明细表（在MRP 中称主物料表） 工艺信息（工艺路线、工序、工装需求、设备需求） 3.PDM向MRP提供信息 加工信息、设计成本与加工成本信息、工程更改信息等。,PDM与MRP-的集成,4. MRP应向 PDM提供信息 设计任务书 更改请求信息 原材料信息 设备状态信息 市场需求信息等 由于PDM能够实现CAD、CAPP、CAM的集成与管理，又能实现与MRP集成，从而通过PDM实现CAD/CAM与MRP的有效集成。,