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1、第八章 CAD/CAM集成技术,8.1 CAD/CAM集成系统总体结构 8.2 产品定义数据模型 8.3 产品数据交换标准 8.4 基于PDM平台的CAD/CAM集成技术 8.5 网络化制造技术,8.1 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,8.2 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
3、何层: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、
4、名称、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,8.3 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PD
5、ES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。,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 Product 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、
6、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STEP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
7、(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,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 。,8.4 基
8、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,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
9、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PDM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
10、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,8.5 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
11、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
12、统环境 网络环境,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,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
13、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。,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。,