现代制造工程中的单元信息系统教学提纲.ppt

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1、现代制造工程中的单元信息系统设计、制造及经营管理信息化设计、制造及经营管理信息化产品开发的组织方式：产品开发的组织方式：分离的、顺序的方式分离的、顺序的方式-并行方式并行方式产品设计、制造、经营管理手段：产品设计、制造、经营管理手段：手工操作手工操作-计算机辅助过渡计算机辅助过渡PLM：产品开发产品开发CRM：客户关系管理客户关系管理ERP：生产与交付生产与交付SCM：供应链管理供应链管理CAD/CAE/CAM/底层自动化底层自动化/CAPP/PDM设计制造领域信设计制造领域信息化系统息化系统经营领域信息化经营领域信息化系统系统1.1.制造业设计制造信息化制造业设计制造信息化-CADCADCA

2、D(ComputerAidedDesign,计算机辅助设计计算机辅助设计)l利利用用计计算算机机帮帮助助工工程程设设计计人人员员进进行行设设计计,最最早早的的CADCAD的的含含义义是是计计算算机机辅辅助助绘绘图图,CADCAD的的含含义义发发展展为为现现在在的的计计算算机机辅助设计。辅助设计。创创造造性性的的设设计计需需要要发发挥挥人人的的创创造造性性思思维维能能力力，创创造造出出以以前前不不存存在的设计方案，一般应由人来完成在的设计方案，一般应由人来完成非非创创造造性性的的工工作作是是一一些些繁繁琐琐重重复复性性的的计计算算分分析析和和信信息息检检索索，可可以借助计算机来完成以借助计算机来

3、完成一一个个好好的的计计算算机机辅辅助助设设计计系系统统既既能能充充分分发发挥挥人人的的创创造造性性作作用用，又能充分利用计算机的高速分析计算能力又能充分利用计算机的高速分析计算能力1.1.制造业设计制造信息化制造业设计制造信息化-CADCADl一一个个完完善善的的CADCAD系系统统,应应包包括括交交互互式式图图形形程程序序库库、工工程程数数据据库库和和应应用用程程序序库库。对对于于产产品品或或工工程程的的设设计计,借借助助CADCAD技技术术,可以大大缩短设计周期可以大大缩短设计周期,提高设计效率。提高设计效率。1.1.制造业设计制造信息化制造业设计制造信息化-CADCADl计算机辅助绘图

4、：计算机辅助绘图：用用图图形形支支撑撑软软件件提提供供的的各各种种功功能能，利利用用人人机机交交互互方方式式将将图图形形一一笔笔一一笔笔地地画画出来出来用图形支撑软件提供的尺寸驱动方式进行绘图（又称用图形支撑软件提供的尺寸驱动方式进行绘图（又称参数化绘图参数化绘图）用用图图形形支支撑撑软软件件提提供供的的二二次次开开发发工工具具，将将一一些些常常用用的的图图素素参参数数化化，并并将将这这些些图图素素存存在在图图库库中中。绘绘图图时时，根根据据需需要要从从图图库库中中按按菜菜单单调调用用有有关关图图素素，并并将之拼装成有关的零件图形将之拼装成有关的零件图形用用三三维维造造型型系系统统完完成成零零

5、件件的的三三维维立立体体模模型型，然然后后采采用用投投影影和和剖剖切切方方式式由由三三维维模模型型生生成成二二维维图图形形，最最后后再再对对二二维维图图形形进进行行必必要要的的修修改改和和补补充充并并标标注注尺尺寸、公差和其它技术要求寸、公差和其它技术要求l三三维维几几何何建建模模系系统统，一一般般常常用用三三种种建建模模方方式式：线线框框建建模模、表表面面建建模和模和实体建模实体建模 CAD的应用系统示例-模具设计CAD的应用系统示例-光照设计返回返回（1）应用实例）应用实例-CADCAD一汽对一汽对AutoCAD的应用还不只是辅助制图，他们利用的应用还不只是辅助制图，他们利用AutoCAD

6、具有的辅助几何设计能力，彻底解决了设计方案产生过程中的复杂几具有的辅助几何设计能力，彻底解决了设计方案产生过程中的复杂几何参数求解问题。何参数求解问题。工程师们在工程师们在AutoCAD中论证设计方案，在中论证设计方案，在AutoCAD中讨论产品中讨论产品装配后发生故障的原因。原来用解析法很难求解的问题，在装配后发生故障的原因。原来用解析法很难求解的问题，在AutoCAD中都能迎刃而解，取得满意的结果。中都能迎刃而解，取得满意的结果。一汽的工程师运用一汽的工程师运用VisualLISP/AutoLISP/DCL等二次开发工具来等二次开发工具来编写的专业设计辅助程序，对于提高设计质量、提高设计效

7、率，起到编写的专业设计辅助程序，对于提高设计质量、提高设计效率，起到了极为明显的作用。专业设计辅助程序包括：了极为明显的作用。专业设计辅助程序包括：（1）应用实例）应用实例-CADCAD轿车发动机缸盖密封胶涂胶机控制凸轮曲线设计（解决用解析法轿车发动机缸盖密封胶涂胶机控制凸轮曲线设计（解决用解析法不能正确设计出符合要求的凸轮的技术关键。而使用传统设计方法就不能正确设计出符合要求的凸轮的技术关键。而使用传统设计方法就更困难了）；更困难了）；联动夹紧机构动作分析和关键零件误差分析（解决了机构运动定联动夹紧机构动作分析和关键零件误差分析（解决了机构运动定量分析问题，对于设计结果出现故障的仲裁，起到决

8、定性作用）；量分析问题，对于设计结果出现故障的仲裁，起到决定性作用）；组合记住轴箱中组合记住轴箱中“一带二一带二”齿轮传动设计（解决了传统设计效率齿轮传动设计（解决了传统设计效率低，需要反复校对，很难优化的问题。一个设计方案几秒钟完成，具低，需要反复校对，很难优化的问题。一个设计方案几秒钟完成，具有多个参数的优化设计能力）；有多个参数的优化设计能力）；轿车车身涂装线等的自动设计（提高了设计质量，明显加快了设轿车车身涂装线等的自动设计（提高了设计质量，明显加快了设计效率）；计效率）；散热器辅助设计（解决了许多设计参数求解和图形生成中的难题）散热器辅助设计（解决了许多设计参数求解和图形生成中的难题

9、）；装配工具设计软件（使装配工具设计成为半自动的，高速的过程）装配工具设计软件（使装配工具设计成为半自动的，高速的过程）。（2）选型原则选型原则-CADCAD（1）根据自身需求根据自身需求：本着实用、节约的原则，应购买符合自身需：本着实用、节约的原则，应购买符合自身需求的专业设计辅助软件或通用软件的专业设计模块。求的专业设计辅助软件或通用软件的专业设计模块。（2）以工程数据库为基础以工程数据库为基础：以文件管理为基础的软件存在许多弱：以文件管理为基础的软件存在许多弱点，如：数据冗余度大，占用存贮空间大，缺乏数据安全保护措施，点，如：数据冗余度大，占用存贮空间大，缺乏数据安全保护措施，不利于工程

10、管理、不利于企业全面信息系统的集成、妨碍信息化建设不利于工程管理、不利于企业全面信息系统的集成、妨碍信息化建设的进一步发展等。的进一步发展等。（3）软件的开放性软件的开放性：开放性包含如下含义：开放性包含如下含义：提供二次开发工具，利用该工具开发出适合设计者需求的专业设计模块；提供二次开发工具，利用该工具开发出适合设计者需求的专业设计模块；具有较高的标准化程度，使系统易于集成其它专业设计软件，易于扩展；具有较高的标准化程度，使系统易于集成其它专业设计软件，易于扩展；基础模块的功能较丰富，易于向专业领域的应用扩展。基础模块的功能较丰富，易于向专业领域的应用扩展。（4）界面友好、操作简单、易学易用

11、。界面友好、操作简单、易学易用。（2）选型方法）选型方法-CADCAD（1）设计考题。这样就可以做到有的放矢，掌握选型的）设计考题。这样就可以做到有的放矢，掌握选型的主动权。考题有两种：主动权。考题有两种：一种验证软件的操作性能，即计算、响应是否迅速，图形操作一种验证软件的操作性能，即计算、响应是否迅速，图形操作是否简捷快速，输入输出是否方便简单，各种应用功能是否好是否简捷快速，输入输出是否方便简单，各种应用功能是否好用等。用等。另一种是考察软件对复杂问题的解决能力。这种考题具有一定另一种是考察软件对复杂问题的解决能力。这种考题具有一定的难度，一般要通过用户的典型零件来进行。的难度，一般要通过

12、用户的典型零件来进行。（2）考察软件开发方或供应商考察软件开发方或供应商：若开发该若开发该CAD系统的公司的发展前途和规模存在问题，那么企系统的公司的发展前途和规模存在问题，那么企业在选型时就一定要慎重。业在选型时就一定要慎重。另外还要考察所能提供的技术支持与服务，因为另外还要考察所能提供的技术支持与服务，因为CAD是一项高是一项高技术，需要完备的售后服务与有效的技术支持。技术，需要完备的售后服务与有效的技术支持。2.2.制造业设计制造信息化制造业设计制造信息化-CAECAECAE(ComputerAidedEngineering,计算机辅助工程计算机辅助工程)常见的工程分析包括：常见的工程分

13、析包括：流流体体动动力力学学分分析析、电电磁磁场场分分析析、声声场场分分析析、压电分析以及多物理场的耦合分析压电分析以及多物理场的耦合分析对产品的应力、变形、温度的结构分析等对产品的应力、变形、温度的结构分析等传传统统的的工工程程分分析析与与计计算算一一直直沿沿用用材材料料力力学学、理理论论力力学学和和弹弹性性力力学学所所提提供供的的公公式式来来进进行行。由由于于有有许许多多的的简简化化条条件件，因因而而计计算算精精度度很很低低，或或浪浪费材料，甚至造成结构性能的降低费材料，甚至造成结构性能的降低2.2.制造业设计制造信息化制造业设计制造信息化-CAECAEl有有限限元元方方法法的的基基本本思

14、思想想是是将将结结构构离离散散化化，用用有有限限个个容容易易分分析析的的单单元元来来表表示示复复杂杂的的对对象象，单单元元之之间间通通过过有有限限个个节节点点相相互互连连接接，然然后后根根据据变变形形协协调调条条件件综综合合求解求解l有限元的前置处理：有限元的前置处理：最重要的是最重要的是网格划分网格划分。l分分析析求求解解阶阶段段：定定义义分分析析类类型型、分分析析选选项项、载载荷荷数数据和载荷步选项，然后开始有限元求解据和载荷步选项，然后开始有限元求解 l后后处处理理阶阶段段：后后置置处处理理器器用用来来自自动动处处理理分分析析结结果果，并根据操作者的要求以各种方式并根据操作者的要求以各种

15、方式将结果显示出来将结果显示出来（1）应用实例）应用实例-CAECAE某车辆厂科研设计处运用某车辆厂科研设计处运用CAE软件进行低重心罐车的静强度分析。软件进行低重心罐车的静强度分析。低重心罐车结构上的特点是罐车的筒体在通长上为非圆截面，中部重低重心罐车结构上的特点是罐车的筒体在通长上为非圆截面，中部重心高度较低。此课题的罐车筒体为五节式锥筒，锥筒大端内径心高度较低。此课题的罐车筒体为五节式锥筒，锥筒大端内径3250mm，小端内径，小端内径2700mm。罐车运用三维造型软件生成模型后，。罐车运用三维造型软件生成模型后，运用运用CAE软件，按照对称原则采用软件，按照对称原则采用1/4车体结构，大

16、部分采用四结点车体结构，大部分采用四结点薄壳单元，个别采用三结点薄壳单元。共划分结点薄壳单元，个别采用三结点薄壳单元。共划分结点1842个，单元个，单元1902个。材料材质有个。材料材质有Q235-A、ZG230-450、09V和和20钢，分别赋予其各自钢，分别赋予其各自物理属性，完成有限元离散模型的建立。物理属性，完成有限元离散模型的建立。铁道罐车的静强度分析主要采用铁道罐车的静强度分析主要采用“以静化动以静化动”的原则，分析罐车的原则，分析罐车在承受牵引和冲击两种最恶劣工况时的瞬间受力情况。在受冲击工况在承受牵引和冲击两种最恶劣工况时的瞬间受力情况。在受冲击工况下，罐车一端的后从板座承受接

17、近下，罐车一端的后从板座承受接近25t力的冲击，筒体承受力的冲击，筒体承受0.15MPa的的均布内压、满载介质的静压头以及按照相关标准计算出的冲击引起的均布内压、满载介质的静压头以及按照相关标准计算出的冲击引起的封头压力。现重点是分析这种异形筒体的受力情况，以及牵枕结构如封头压力。现重点是分析这种异形筒体的受力情况，以及牵枕结构如何优化以缓解这种变截面罐体带来的影响。何优化以缓解这种变截面罐体带来的影响。（1）应用实例）应用实例-CAECAE从云图显示的计算结果看，罐车的筒体在形状不连续处出现了较从云图显示的计算结果看，罐车的筒体在形状不连续处出现了较严重的应力集中情况。由云图可以清晰地看出筒

18、体最大应力位于锥筒严重的应力集中情况。由云图可以清晰地看出筒体最大应力位于锥筒缩口上部。牵枕部分最大应力位于牵引梁尾部。虽然锥筒缩口下部的缩口上部。牵枕部分最大应力位于牵引梁尾部。虽然锥筒缩口下部的应力集中情况明显弱于缩口，但仍需要加以关注。此工况的最小主应应力集中情况明显弱于缩口，但仍需要加以关注。此工况的最小主应力云图显示出锥筒缩口下部压应力较大，这也是一种较易导致失效的力云图显示出锥筒缩口下部压应力较大，这也是一种较易导致失效的原因。按照原因。按照CAE提供的变形过程动画功能更使人深刻感受到载荷对模提供的变形过程动画功能更使人深刻感受到载荷对模型的影响。型的影响。在设计师最初的结构设计中

19、，锥筒缩口处正是条焊缝。由于筒体在设计师最初的结构设计中，锥筒缩口处正是条焊缝。由于筒体应力最大点恰好位于此，这无疑是我们最不愿出现的情况。设计师在应力最大点恰好位于此，这无疑是我们最不愿出现的情况。设计师在此处用锥筒的翻边设计成功解决了这个问题。并再次通过计算校核了此处用锥筒的翻边设计成功解决了这个问题。并再次通过计算校核了结构。若不进行有限元分析，按照常规的设计思路，可能就留下了安结构。若不进行有限元分析，按照常规的设计思路，可能就留下了安全隐患。全隐患。设计师对牵枕尾部做出了几种方案。逐一进行了详细分析，并提设计师对牵枕尾部做出了几种方案。逐一进行了详细分析，并提出了改进措施，并最终通过

20、校核验证。通过不断地分析、研究和总结，出了改进措施，并最终通过校核验证。通过不断地分析、研究和总结，设计师最后选定了目前的尾部结构，保证产品的质量并可兼顾可制造设计师最后选定了目前的尾部结构，保证产品的质量并可兼顾可制造性。性。（2）选型选型-CAECAE（1）复杂工程需要大型高度非线性的分析软件，因此需）复杂工程需要大型高度非线性的分析软件，因此需要进行复杂工程分析时应选择要进行复杂工程分析时应选择理论最坚实、方法最完全、能理论最坚实、方法最完全、能够同时进行显式和隐式有限元分析、采用超并行处理的够同时进行显式和隐式有限元分析、采用超并行处理的CAE软件软件。（2）大型商业化通用软件通常包含

21、结构分析、流体动力）大型商业化通用软件通常包含结构分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析等功能，不同的软件所擅长的功能往往不相同，需耦合分析等功能，不同的软件所擅长的功能往往不相同，需要要根据实际进行选择根据实际进行选择。（3）有能力的用户可选择具有）有能力的用户可选择具有开放性的通用软件平台开放性的通用软件平台，进行不同程度的二次开发，以便在建模、分析程式化、结果进行不同程度的二次开发，以便在建模、分析程式化、结果统计评价等方面满足自身的需要。二次开发的专业软件是统计评价等方面满足自身的需要。二次开发的专

22、业软件是CAE的一个发展方向。的一个发展方向。3.3.制造业设计制造信息化制造业设计制造信息化-CAPPCAPPCAPP(ComputerAidedProcessPlanning,计算机辅助工艺规划计算机辅助工艺规划)l也也叫叫计计算算机机辅辅助助工工艺艺过过程程规规划划,是是通通过过向向计计算算机机输输入入被被加加工工零零件件的的几几何何信信息息(图图形形)和和加加工工工工艺艺信信息息(材材料料、热热处处理理、批批量量等等),),由由计计算算机机自自动动生生成成零零件件的的工工艺艺路路线线和和工工序序内容内容等等工艺文件工艺文件的过程。的过程。l简简言言之之,CAPPCAPP就就是是利利用用

23、计计算算机机来来制制定定零零件件的的加加工工工工艺艺过过程程的系统的系统。l目目标标：由由于于熟熟练练的的工工艺艺人人员员日日益益短短缺缺，而而年年轻轻的的工工艺艺人人员则需要时间来积累经验，因此需要计算机的辅助员则需要时间来积累经验，因此需要计算机的辅助 3.3.制造业设计制造信息化制造业设计制造信息化-CAPPCAPP问题问题：1.虽然经过了二十年的发展历程，但至今仍是计算机辅助技术领域的薄弱环节和企业实施推广CIMS的瓶颈所在。2.究其原因，传统CAPP过分强调对零件信息的自动获取，过份强调工艺决策的自动化。3.成功应用CAPP的企业还不多见。CAPP系统功能（1）产品零件信息输入；（2

24、）毛坯选择及毛坯图生成；（3）定位夹紧方案选择；（4）加工方法选择；（5）加工顺序安排；（6）加工设备和工艺装备确定；（7）工艺参数计算；（8）工艺信息（文件）输出 CAPP系统分类系统分类1、检索式、检索式CAPP系统系统2、派生式、派生式CAPP系统系统3、创成式、创成式CAPP系统系统4、半创成式、半创成式CAPP系统系统(1)派生式派生式CAPP系统系统根据根据根据根据成组技术成组技术成组技术成组技术原理将各种零件分类归族，形成零件组；原理将各种零件分类归族，形成零件组；原理将各种零件分类归族，形成零件组；原理将各种零件分类归族，形成零件组；对于每一零件族，选择一个能包含该组中所有零件

25、特征的对于每一零件族，选择一个能包含该组中所有零件特征的对于每一零件族，选择一个能包含该组中所有零件特征的对于每一零件族，选择一个能包含该组中所有零件特征的 零件为标准样件；零件为标准样件；零件为标准样件；零件为标准样件；对标准样件编制成熟的，经过考验的标准工艺规程；然后对标准样件编制成熟的，经过考验的标准工艺规程；然后对标准样件编制成熟的，经过考验的标准工艺规程；然后对标准样件编制成熟的，经过考验的标准工艺规程；然后 将该标准工艺规程存放在数据库中；将该标准工艺规程存放在数据库中；将该标准工艺规程存放在数据库中；将该标准工艺规程存放在数据库中；当要为新零件设计工艺规程时，首先输入该零件的成组

26、技当要为新零件设计工艺规程时，首先输入该零件的成组技当要为新零件设计工艺规程时，首先输入该零件的成组技当要为新零件设计工艺规程时，首先输入该零件的成组技 术代码，也可以输入零件信息，由系统自动生成代码；术代码，也可以输入零件信息，由系统自动生成代码；术代码，也可以输入零件信息，由系统自动生成代码；术代码，也可以输入零件信息，由系统自动生成代码；根具零件的成组技术代码，系统自动判断零件所属的零件根具零件的成组技术代码，系统自动判断零件所属的零件根具零件的成组技术代码，系统自动判断零件所属的零件根具零件的成组技术代码，系统自动判断零件所属的零件 组，并检索出该零件族的标准工艺规程；组，并检索出该零

27、件族的标准工艺规程；组，并检索出该零件族的标准工艺规程；组，并检索出该零件族的标准工艺规程；然后根据零件的结构形状特点和尺寸及公差，利用系统提然后根据零件的结构形状特点和尺寸及公差，利用系统提然后根据零件的结构形状特点和尺寸及公差，利用系统提然后根据零件的结构形状特点和尺寸及公差，利用系统提 供的修改编辑功能，对标准规程进行修改，得到所需的工供的修改编辑功能，对标准规程进行修改，得到所需的工供的修改编辑功能，对标准规程进行修改，得到所需的工供的修改编辑功能，对标准规程进行修改，得到所需的工 艺规程艺规程艺规程艺规程(2)派生式派生式CAPP系统系统可依据工艺决策知识库，自动生成该零件的工艺规程

28、。可依据工艺决策知识库，自动生成该零件的工艺规程。可依据工艺决策知识库，自动生成该零件的工艺规程。可依据工艺决策知识库，自动生成该零件的工艺规程。例如，某类零件半精加工的规则如下：例如，某类零件半精加工的规则如下：例如，某类零件半精加工的规则如下：例如，某类零件半精加工的规则如下：如果加工精度低于如果加工精度低于如果加工精度低于如果加工精度低于E E级，则不精车；级，则不精车；级，则不精车；级，则不精车；如果加工精度高于如果加工精度高于如果加工精度高于如果加工精度高于E E级，且级，且级，且级，且L/D45L/D45，各圆留余量各圆留余量各圆留余量各圆留余量5 5mm 如果加工精度高于如果加工

29、精度高于如果加工精度高于如果加工精度高于E E E E级，且级，且级，且级，且L/D45L/D45L/D45L/D45，各圆留余量各圆留余量各圆留余量各圆留余量4 4 4 4mmmmmmmm；创成式创成式创成式创成式CAPPCAPPCAPPCAPP系统理论目前尚不完善，因此还未出现一个纯粹系统理论目前尚不完善，因此还未出现一个纯粹系统理论目前尚不完善，因此还未出现一个纯粹系统理论目前尚不完善，因此还未出现一个纯粹的创成式的创成式的创成式的创成式CAPPCAPPCAPPCAPP系统。系统。系统。系统。创成式创成式CAPP系统系统(2)创成式创成式CAPP系统系统（3）选型原则）选型原则-CAPP

30、CAPP(1)根据企业的产品特点与需求选择根据企业的产品特点与需求选择合适的系统类型。合适的系统类型。检索式检索式CAPP系统适用于产品种类很少，产品零件变化不大且相似程度很高系统适用于产品种类很少，产品零件变化不大且相似程度很高的情况；的情况；派生式派生式CAPP系统最可靠、成熟，应优先选择；系统最可靠、成熟，应优先选择；创成式创成式CAPP系统适用于产品种类很多，产品零件变化很大且相似程度很低系统适用于产品种类很多，产品零件变化很大且相似程度很低的情况。的情况。(2)CAPP系统的数据存储方式应该基于数据库的方式系统的数据存储方式应该基于数据库的方式。(3)选择选择安装简便、人机界面友好的

31、安装简便、人机界面友好的CAPP系统系统。(4)开放性好的开放性好的CAPP。开放性好的。开放性好的CAPP系统应当满足：系统应当满足：提供用户可以方便地进行二次开发，构造适合于本企业制造环境的提供用户可以方便地进行二次开发，构造适合于本企业制造环境的CAPP平平台系统；台系统；当用户实际的经验与系统的解答不一致时，系统的推理和决策方法能方便当用户实际的经验与系统的解答不一致时，系统的推理和决策方法能方便的被用户修改。的被用户修改。（3）选型原则）选型原则-CAPPCAPP(5)能满足集成要求。集成化发展是现代制造业的发展趋势，也是能满足集成要求。集成化发展是现代制造业的发展趋势，也是CAPP

32、系统的发展趋势，因此目前应用系统的发展趋势，因此目前应用CAPP应注意应注意CAPP系统的系统的底层数据结构能否满足集成要求。底层数据结构能否满足集成要求。(6)基于产品结构。在企业中，一切生产活动都是围绕产品而展开基于产品结构。在企业中，一切生产活动都是围绕产品而展开的。产品的生产过程也就是产品属性的生成过程。工艺文件作为的。产品的生产过程也就是产品属性的生成过程。工艺文件作为产品的属性之一，应在工艺设计计划指导下，围绕产品结构（基产品的属性之一，应在工艺设计计划指导下，围绕产品结构（基于装配关系的产品零于装配关系的产品零/部件明细表）展开。基于产品结构进行工艺部件明细表）展开。基于产品结构

33、进行工艺设计，可以直观、方便、快捷的查找和管理工艺文件。设计，可以直观、方便、快捷的查找和管理工艺文件。(7)具有工艺管理功能。在工艺工作中，工艺管理是非常重要的一部具有工艺管理功能。在工艺工作中，工艺管理是非常重要的一部分，它包括产品级的工艺路线设计、材料定额汇总等。对于工艺分，它包括产品级的工艺路线设计、材料定额汇总等。对于工艺设计和成本核算起着指导性的作用。设计和成本核算起着指导性的作用。(8)具有工艺设计功能。这是工艺工作的核心工作，具有工艺设计功能。这是工艺工作的核心工作，CAPP应高效率、应高效率、高质量的保证工艺设计的完成，一般包括：工艺过程卡和工序卡高质量的保证工艺设计的完成，

34、一般包括：工艺过程卡和工序卡的编制、工序图的绘制等。的编制、工序图的绘制等。（3）选型原则）选型原则-CAPPCAPP(9)具有对资源的利用和管理功能。在工艺设计的过程中，需要用到具有对资源的利用和管理功能。在工艺设计的过程中，需要用到企业资源，所谓资源就是工艺设计需要支配工艺资源数据（设企业资源，所谓资源就是工艺设计需要支配工艺资源数据（设备、工装物料和人力等），需要应用工艺技术支撑数据（工艺规备、工装物料和人力等），需要应用工艺技术支撑数据（工艺规范、国家范、国家/企业技术标准），需要参考工艺技术基础数据（工艺样企业技术标准），需要参考工艺技术基础数据（工艺样板、工艺档案）。各个企业的资源

35、是不同的，并且使用资源的方板、工艺档案）。各个企业的资源是不同的，并且使用资源的方式也是不同的。式也是不同的。CAPP系统应广泛而灵活的提供资源内容和资源使系统应广泛而灵活的提供资源内容和资源使用方式以及资源的管理与维护。用方式以及资源的管理与维护。(10)具有工艺汇总功能：也是工艺工作的一部分。工艺汇总卡片中的具有工艺汇总功能：也是工艺工作的一部分。工艺汇总卡片中的数据基于工艺规程，工艺规程中的工艺数据修改后，必须修改汇数据基于工艺规程，工艺规程中的工艺数据修改后，必须修改汇总卡片中的相关内容。总卡片中的相关内容。(11)能对工艺设计进行管理。诸如能对工艺设计进行管理。诸如“工艺设计目录工艺

36、设计目录”、“工艺设计文工艺设计文件件封面封面”、“工夹具申请单工夹具申请单”等的填写对于规范工艺文件管理有着极等的填写对于规范工艺文件管理有着极为为重要的意义。重要的意义。（3）选型原则）选型原则-CAPPCAPP(12)能对工艺流程进行管理。工艺设计要经过设计、审核、能对工艺流程进行管理。工艺设计要经过设计、审核、批准、会签等的工作流程。批准、会签等的工作流程。CAPP系统应能实现这种工系统应能实现这种工艺工作中流程作业。艺工作中流程作业。(13)具有工艺设计的后处理功能。对定型产品的工艺进行分具有工艺设计的后处理功能。对定型产品的工艺进行分类归档，以及归档后的有效利用。类归档，以及归档后

37、的有效利用。(14)具有标准工艺：具有标准工艺：CAPP系统中应有标准或称典型工艺的系统中应有标准或称典型工艺的存储、查存储、查询和利用。在工艺设计中根据相似零件具有相询和利用。在工艺设计中根据相似零件具有相似工艺的原理，常常有作为以后进行类似工艺设计的参考似工艺的原理，常常有作为以后进行类似工艺设计的参考或模板。手工设计时，称其为或模板。手工设计时，称其为“哑工艺哑工艺”。企业各个专业企业各个专业工艺设计的基本要求是大同小异的。工艺设计的基本要求是大同小异的。4.4.制造业设计制造信息化制造业设计制造信息化-CAMCAMCAM(Computer Aided Manufacturing,计算机

38、辅助制造)4.4.制造业设计制造信息化制造业设计制造信息化-CAMCAMl广广义义：利利用用计计算算机机来来进进行行生生产产设设备备管管理理、控控制制和和操作的过程操作的过程l狭狭义义：根根据据来来自自CADCAD的的零零件件几几何何信信息息和和来来自自CAPPCAPP的的零零件件工工艺艺信信息息自自动动或或在在人人工工干干预预下下生生成成数数控控代代码的过程码的过程，即，即数控（数控（NCNC）编编程程 数控编程方式数控编程方式1.手工编程。手工编程。2.数控语言编程。数控语言编程。3.图形交互式编程。图形交互式编程。4.自动编程。自动编程。加工环境设计：加工环境设计：加工环境设计：加工环境

39、设计：要建立三维的实际的加工环境；数控机床要建立三维的实际的加工环境；数控机床要建立三维的实际的加工环境；数控机床要建立三维的实际的加工环境；数控机床参数设置；刀具与夹具元件建库，刀具与夹具建模；加工毛参数设置；刀具与夹具元件建库，刀具与夹具建模；加工毛参数设置；刀具与夹具元件建库，刀具与夹具建模；加工毛参数设置；刀具与夹具元件建库，刀具与夹具建模；加工毛坯设计；坯设计；坯设计；坯设计；CADCAD模型检查和简化设计；模型检查和简化设计；模型检查和简化设计；模型检查和简化设计；加工方案概念设计：加工方案概念设计：加工方案概念设计：加工方案概念设计：在已建立的加工环境上，按工艺方案在已建立的加工

40、环境上，按工艺方案在已建立的加工环境上，按工艺方案在已建立的加工环境上，按工艺方案的要求，筛选最适用的加工方法，拟定刀具的进入路径、切的要求，筛选最适用的加工方法，拟定刀具的进入路径、切的要求，筛选最适用的加工方法，拟定刀具的进入路径、切的要求，筛选最适用的加工方法，拟定刀具的进入路径、切削路径、退出路径。刀具在运动中可能发生干涉的部位，并削路径、退出路径。刀具在运动中可能发生干涉的部位，并削路径、退出路径。刀具在运动中可能发生干涉的部位，并削路径、退出路径。刀具在运动中可能发生干涉的部位，并及时地进行加工环境调整。及时地进行加工环境调整。及时地进行加工环境调整。及时地进行加工环境调整。优化：

41、优化：优化：优化：在满足工艺要求的前提下使切削路径最捷。最佳方在满足工艺要求的前提下使切削路径最捷。最佳方在满足工艺要求的前提下使切削路径最捷。最佳方在满足工艺要求的前提下使切削路径最捷。最佳方案需要多次对与路径相关的各项参数进行优化才能得到。如：案需要多次对与路径相关的各项参数进行优化才能得到。如：案需要多次对与路径相关的各项参数进行优化才能得到。如：案需要多次对与路径相关的各项参数进行优化才能得到。如：提高空刀运行速度，缩短空刀运动距离等。提高空刀运行速度，缩短空刀运动距离等。提高空刀运行速度，缩短空刀运动距离等。提高空刀运行速度，缩短空刀运动距离等。后处理：后处理：后处理：后处理：根据具

42、体的加工单元系统，生成根据具体的加工单元系统，生成根据具体的加工单元系统，生成根据具体的加工单元系统，生成NCNC代码文件并提代码文件并提代码文件并提代码文件并提供刀具路径图形输出。供刀具路径图形输出。供刀具路径图形输出。供刀具路径图形输出。CAM系统操作过程需要解决的矛盾：切削效率与表面质量1 1 1 1 分阶段切削，不同阶段设置不同的加工参数及刀具分阶段切削，不同阶段设置不同的加工参数及刀具分阶段切削，不同阶段设置不同的加工参数及刀具分阶段切削，不同阶段设置不同的加工参数及刀具2 2 2 2 分区域切削，不同的曲面设置不同的加工参数及刀具分区域切削，不同的曲面设置不同的加工参数及刀具分区域

43、切削，不同的曲面设置不同的加工参数及刀具分区域切削，不同的曲面设置不同的加工参数及刀具（1）应用实例）应用实例-CAMCAM某车辆厂需要对锻模进行数控加工。对于所做的锻模来说，它的某车辆厂需要对锻模进行数控加工。对于所做的锻模来说，它的整体形状是较为平坦的。加工方案思路为等高粗加工、曲面区域加工。整体形状是较为平坦的。加工方案思路为等高粗加工、曲面区域加工。粗加工采用等高粗加工，精加工采用曲面区域按粗加工采用等高粗加工，精加工采用曲面区域按45方向加工。在加方向加工。在加工中当刀具轨迹平行于某个面而这个面又较陡时，会使加工的质量下工中当刀具轨迹平行于某个面而这个面又较陡时，会使加工的质量下降，

44、降，45方向加工将会提升更多的面的加工质量，这是在实际加工中方向加工将会提升更多的面的加工质量，这是在实际加工中经常采用的方法。为了使数控加工达到加工效率与质量综合最优，需经常采用的方法。为了使数控加工达到加工效率与质量综合最优，需要选择适当的能互补的粗、精加工方式。要选择适当的能互补的粗、精加工方式。等高粗加工刀具轨迹生成依靠加工方案设计模块的等高粗加工命等高粗加工刀具轨迹生成依靠加工方案设计模块的等高粗加工命令，通过定义粗加工参数，根据使用的刀具直径为令，通过定义粗加工参数，根据使用的刀具直径为20mm的带圆角平的带圆角平底刀，然后设置切削用量参数，粗加工时走刀路径的行距、步距较宽，底刀，

45、然后设置切削用量参数，粗加工时走刀路径的行距、步距较宽，以达到加工高效率目标。以达到加工高效率目标。精加工时采用精加工时采用R5mm球刀，走刀路径的行距、步距较窄，以达到球刀，走刀路径的行距、步距较窄，以达到加工高质量目标。最后用加工高质量目标。最后用R2mm球刀进行清根，以满足图纸的最终加球刀进行清根，以满足图纸的最终加工要求。工要求。（2）选型）选型-CAMCAM1.明确自己的需求。明确自己的需求。主要包括系统将解决现阶段所遇到的什么问题？结合企业未主要包括系统将解决现阶段所遇到的什么问题？结合企业未来的发展方向，将解决将来会遇到的什么问题？从解决问题来的发展方向，将解决将来会遇到的什么问

46、题？从解决问题的角度确定的角度确定CAM的实施规模和档位，不受其他非需求因素的实施规模和档位，不受其他非需求因素的影响。比如铣削加工，目前大多数企业的加工方式只涉及的影响。比如铣削加工，目前大多数企业的加工方式只涉及到三轴联动，四轴联动的加工一般只是将来的需求。并且有到三轴联动，四轴联动的加工一般只是将来的需求。并且有些四轴联动的问题，也可以用三轴联动很好的解决。至于五些四轴联动的问题，也可以用三轴联动很好的解决。至于五轴联动，在现阶段一般都没有需求。支持五轴四联动的加工轴联动，在现阶段一般都没有需求。支持五轴四联动的加工中心在国内很少见，五轴五联动的更是凤毛麟角。因此，在中心在国内很少见，五

47、轴五联动的更是凤毛麟角。因此，在选择选择CAM软件方面，企业应该结合自己实际的需求，选择软件方面，企业应该结合自己实际的需求，选择最经济实用的软件系统，没有必要追求支持五轴五联动编程最经济实用的软件系统，没有必要追求支持五轴五联动编程的高档的高档CAM软件，购买超前消费的系统。软件，购买超前消费的系统。（2）选型）选型-CAMCAM2.系统的数据输入接口。系统的数据输入接口。大多数的国外大多数的国外CAM软件都能提供多种格式的数据输入接口，软件都能提供多种格式的数据输入接口，比如比如IGES、DXF、STL、SAT等通用接口，有的还针对一等通用接口，有的还针对一些著名的些著名的CAD软件如软件

48、如Pro/E、UG、CATIA等提供专门的接等提供专门的接口。但不同的口。但不同的CAM软件所软件所“专长专长”的数据格式不同，支持的数据格式不同，支持的程度也有所差异，这就需要作进一步的了解，最好是找几的程度也有所差异，这就需要作进一步的了解，最好是找几个有代表性的零件，对个有代表性的零件，对CAM系统支持的数据格式做实验，系统支持的数据格式做实验，检查其是否能正确读取数据信息。根据本企业已采用的检查其是否能正确读取数据信息。根据本企业已采用的CAD系统来选择系统来选择CAM系统，构建系统，构建CAD/CAM一体化系统。一体化系统。（2）选型）选型-CAMCAM3.加工支持的走刀方式以及其他

49、一些工艺适应性。加工支持的走刀方式以及其他一些工艺适应性。机械加工中，加工工艺支持非常重要。比如走刀形式跟加机械加工中，加工工艺支持非常重要。比如走刀形式跟加工出来的表面质量有很大关系。铣削加工，单纯的往复走刀工出来的表面质量有很大关系。铣削加工，单纯的往复走刀行切，对于平面轮廓加工的质量还可以，但是对于曲面轮廓，行切，对于平面轮廓加工的质量还可以，但是对于曲面轮廓，需要沿轮廓线进行环形走刀行切才可以达到较高的表面加工需要沿轮廓线进行环形走刀行切才可以达到较高的表面加工质量，而且对于同一个零件，可能在不同的部位需要不同的质量，而且对于同一个零件，可能在不同的部位需要不同的走刀方式。又如，对于零

50、件两个面之间的衔接部分，系统是走刀方式。又如，对于零件两个面之间的衔接部分，系统是否提供良好的否提供良好的“清根清根”编程。除了走刀方式之外，也要注意编程。除了走刀方式之外，也要注意软件是否提供过切保护、刀杆的干涉检查甚至是加工过程的软件是否提供过切保护、刀杆的干涉检查甚至是加工过程的模拟仿真等辅助功能。模拟仿真等辅助功能。（2）选型）选型-CAMCAM4.后置处理。后置处理。不同的机床或加工中心，对于相同的加工，代码格式也可能不同的机床或加工中心，对于相同的加工，代码格式也可能各不相同，这就要求各不相同，这就要求CAM软件能够提供不同机床的后置处软件能够提供不同机床的后置处理。好的理。好的C