机械CADCAM技术第9章

第九章CAD/CAM集成技术9.1CAD/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9.1CAD/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：①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；②基本属性信息包括产品、部件、组件及零件的图号、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；③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CADInterface标准CAD*I；•ISO在PDES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。(InitialGraphicsExchangeSpecification)07279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(STandardfortheExchangeofProductModelData)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（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①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；②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，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，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TCP／IP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。•ISAPIISAPI（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（ActiveDataObject）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。