机械CADCAM技术第9章课件

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1、第九章 CAD/CAM集成技术,9.1 CAD/CAM集成系统总体结构 9.2 产品定义数据模型 9.3 产品数据交换标准 9.4 基于PDM平台的CAD/CAM集成技术 9.5 网络化制造技术,9.1 CAD/CAM集成系统总体结构 与关键技术,1、CAD/CAM集成系统总体结构 2、CAD/CAM信息集成方式 3、CAD/CAM集成的关键技术,1、CAD/CAM集成系统总体结构,2、CAD/CAM信息集成方式 1) 专用格式文件方式 2) 中性数据文件集成方式 3) 工程数据库集成方法,1)专用格式文件方式: 特点：集成原理简单，接口程序易于实现，运行效率高，但需要设计较多的专用格式转换接

2、口，适于小范围、结构简单的CAD/CAM系统的信息集成。,通过专用格式数据文件的集成方法,2)中性数据文件集成方式： 特点：数据转换接口数少，便于应用系统的开发和使用，是目前CAD/CAM集成系统应用较多的有效方法之一。,通过标准格式数据文件的集成方式,3)工程数据库集成方法 特点：各子系统通过用户接口直接存取或操作数据库，大大提高了集成系统的运行速度，提高了系统集成化程度。,利用工程数据库的集成方法,3、CAD/CAM集成的关键技术,9.2产品定义数据模型 1、零件信息模型,基于特征的零件信息模型的总体结构,零件层：主要反映零件的总体信息； 特征层：包含零件各类特征信息及其相互间关系； 几何

3、层：记录了零件的点、线、面等几何信息和拓扑信息。,基于特征的零件信息模型实例,轴的零件图,基于特征的零件信息模型数据结构,基于特征的零件信息模型数据结构,2、产品信息模型 零件信息模型：仅限于单个零件的几何信息和工艺信息，而不能反映整个产品的结构组成、各零（部）件之间的装配关系、相互间的约束、以及产品的装配工艺信息等。 产品信息模型：指产品从毛坯到成品的整个设计和制造过程所需要的信息总和，是由产品结构信息模型和产品工艺信息模型组合而成的复合模型。,产品结构树,产品结构信息： 工程图形信息 装配图对应的是产品、部件、组件， 零件图对应的是零件； 基本属性信息 包括产品、部件、组件及零件的图号、名

4、称、规格、来源（自制件、标准件、外协件、外购件等）、重量、数量、计量单位等； 装配信息 用以描述产品与部件、部件与组件、组件与零件之间的装配结构关系。,产品零部件的自动编码,产品结构数字码编码规则,产品结构的可视化处理,产品工艺信息模型,9.3 产品数据交换标准 一、产品数据交换标准的发展 1981年美国发布初始化图形交换标准IGES； 1982年美国麦道公司制定并实施产品定义数据接口标准PDDI； 1984年美国国家标准技术局（NIST）制定产品数据交换规范PDES； 1984年法国宇航局制定数据交换规范SET； 1989年欧共体发布CAD Interface标准CAD*I； ISO在PDE

5、S基础上开发产品模型数据交换标准STEP，受到广泛的重视，目前仍在发展完善之中。,(Initial Graphics Exchange Specification ),0,72,79,结束段,参数数据段,目录条目段,全局参数段,开始段,IGES数据交换原理: 通过IGES中性数据文件进行图形数据的交换，系统应备有前置处理和后置处理模块。,IGES标准存在的不足： 仅对图形信息进行交换，无法描述工艺信息以及产品模型其它信息； 数据格式过于复杂，可读型差； 标准定义不严密，时有数据丢失现象。,三、STEP标准,STEP是什么： STEP(STandard for the Exchange of P

6、roduct Model Data)是一种产品模型数据交换标准。 该标准规定了产品设计、制造以至产品全生命周期所需的有关产品形状、模型、材料、加工方法、装配顺序等信息的定义，对数据交换形式进行了描述。 STEP由一系列独立的标准文件组成，可独立地进行开发和发布。 众多软件公司是STEP标准的制定单位，CAD/CAM软件系统均己把STEP列为数据交换接口，并利用STEP最新成果不断改进完善自身系统。,STEP的构成：由五大部分7个系列文件组成。,1）标准描述语言（1,10） 专用描述语言EXPRESS，该语言参考了多种语言 的功能，有强大的信息模型描述能力。 2）集成资源(40,100） 是ST

7、EP的核心，采用Express语言描述。 通用集成资源：独立于具体产品信息； 应用集成资源：描述某应用领域数据，并依赖于通用集成资源支持。 3）应用协议（200） 用以说明各个应用领域的产品数据模型文本， 以满足各类不同工业应用的需求。 4）实现形式（20）规定具体的方法或格式实现产品信息的交换，分为4级。 第一级中型文件交换； 第二级工作格式交换，即产品数据结构在内存中的表现形式； 第三级数据库交换，满足数据共享的需要； 第四级知识库交换，为满足未来发展需要的一种交换形式。 5）一致性测试（30） 即测试其数据交换是否符合原来意图。,通用集成资源及其引用,应用集成资源及其引用,STEP的应用

8、,产品开发部门的需求，包括设计部门内的并行作业、集成化产品开发； 计算机辅助应用系统供应商的需求，包括接口的标准化和产品概念模型的标准化 。,9.4 基于PDM平台的CAD/CAM集成技术,PDM系统： 是建立在关系型数据库管理系统基础上的面向对象的产品数据 管理应用系统，是一项管理所有与产品相关的信息和过程的技术。 PDM是理想的CAD/CAM集成平台和工具： 可以集成或封装多种开发环境和工具，按不同的用途和目的分门别类地进行信息集成和管理，实现真正意义上的CAD/CAPP/CAM无缝集成。,l 电子资料室管理和检索 PDM最基本的功能，PDM核心。 l产品配置管理 以电子资料室为底层支持，

9、以物料清单BOM为组织核心，把产品所有工程数据和文档联系起来，对产品相互关系管理。 l工作流程管理 实现产品设计与修改过程的跟踪与控制，包括工程数据资料的提交、修改控制、监视审批、文档的分布控制、自动通知控制等。 l项目管理功能 实现项目实施过程中的计划、人员以及相关数据的管理与配置，进行项目运行状态监控，完成计划反馈。,PDM功能,基于PDM平台CAD/CAM系统集成模式 应用封装 包括应用工具以及由其产生文件的封装，例如：在PDM系统中可启动封装后二维CAD系统，进行图形修改。 特点：集成简单方便，易于实现，只能满足文件整体的应用集成。 接口交换 是将共享的数据模型抽取出来，将其定义到PD

10、M整体模型中去，例如：三维CAD系统与PDM建立交换后，其产品结构树将保持一致。 特点：难度大大高于应用封装，要了解两者组织结构。 紧密集成 允许两者互相调用有关服务，执行相关的操作，实现真正的一体化，要求建立互动的共享信息模型，一方创建或修改时，另一方面能跟之随动。 特点：难度最大，取决于双方的开放性，如EDS公司的UGII和IMAN集成。,基于PDM平台的CAD/CAM集成系统体系结构,PDM与CAD/CAPP/CAM集成信息流,9.5 网络化制造技术 1、网络制造的内涵和功能结构,网络化制造：制造性企业利用Internet进行产品的协同设计及制造过程。 网络化制造技术：是将网络技术与制造

11、技术相结合的所有相关技术的 总称，涉及制造型企业各种生产经营活动。 网络化制造功能目的： 分享核心竟争优势； 缩短产品投放市场所需时间； 协同产品开发和合作； 增加市场占有份额，快速进入市场。,网络制造功能结构,2、网络制造中的共享信息 1）制造资源信息 包括企业概况信息和企业制造能力信息，如企业产 品、企业设备、工艺能力等。 2）产品设计与制造信息 包括产品设计与制造的各种软硬件资源和经 验，如实体建模、有限无分析、应力分析、快速原型制造、虚 拟现实、加工和制造仿真等。 3）管理信息 包括办公自动化、物流管理、经营管理、生产管理、销 售管理、人事管理、成本管理和财务管理等。 4）质量信息 产

12、品质量指标、质量计划、保证体系、检验手段装备。 5）业务信息 产品订单、产品样本、技术参数等。,网络制造的信息共享结构框架,数据共享 应用软件 系统环境 网络环境,第1层 通过客户机WEB服务器提出请求 第2层 WEB服务器响应用户请求 第3层 WEB服务器查询WEB数据库,3、网络制造的关键技术 1）网络设计的关键技术 网络设计描述语言 建立适合网络传输的建模语言，提高可视化速度和交互式访问可用性是必不可少的。 网络设计数据获取与在线决策支持 在线决策支持可加强对专业化知识的纵向整合，提高产品设计中专业化知识的可用度。 基于WEB的高效可视化 可视化与知识系统的信息交换成为产品设计系统的核心

13、，建立基于网络3D数据可视化的知识驱动机制，实现基于知识的可视化设计是未来网络设计研究的一个重点。 在线协同设计模型 在网络设计语言基础上，构建网络设计的协同化整体框架, 实现设计参与性、知识构造与知识利用的协同化。 设计流程重组 包括设计环节的重组和增删面向网络的设计环节，建立新的网络化设计流程模型，与生产、流通进行无缝连接。,2）网络制造的关键技术 产品模型的人机工程评价 将对产品的可用性进行评价，从而减少产品设计缺陷所带来的损失。 生产数据管理 定义产品数据管理构架，整合数据的流转模型，完善不同的数据接口，为设计与生产提供良好的数据与知识表示接口。 计算机辅助工艺规划 工艺规划作为生产中

14、的一个重要环节，其关键问题是如何实现与生产数据的无缝接口与协同。 供应链管理 需要建立和优化供应链结构模型，要研究供应链系统的信息支撑技术。 生产业务流程重组 生产过程由于涉及的环节较多，必须对原有业务进行系统化重组，包括生产过程的智能数据响应、网络的授权与访问控制、产品定制与生产、品质保证等一系列问题。,3）网络信息共享的关键技术 硬件网关 网关功能是捕捉MAP和TCP/IP网卡以及现场总线的连接，实现TCPIP与MAP、现场总线的信息共享，为此需要开发专用的软件，以建立一条透明可靠的传输通道。 CGI技术 由于CGI（通用网关接口）自身存在的不易开发、纠错、变更成本高等缺陷，因而CGI只能进行一些简单的数据事务处理。 JAVA技术 用JAVA语言编写客户方程序，完成报文的转换。 ISAPI ISAPI（应用程序接口）是微软提供的一套面向Internet服务的 API接口，它能实现CGI提供的全部功能。 ADO技术 ADO（Active Data Object）是在OLEDB标准的基础上定义的一种面向对象、与语言无关的数据库应用编程接口，特别适合于非关系型数据库或WEB环境下数据库的访问。,