企业设计与加工自动化选型.doc

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1、1/6企业设计与加工自动化选型浅析企业设计与加工自动化选型浅析 摘要摘要 本文介绍了在网络操作系统平台上，充分整合本文介绍了在网络操作系统平台上，充分整合 CADCAD（计算机辅助设计（计算机辅助设计),),CAPPCAPP（计算（计算机辅助工艺机辅助工艺）、CAMCAM（计算机辅助制造计算机辅助制造）三部分资源三部分资源，完成机械生产企业的设计完成机械生产企业的设计工艺工艺制造一体化。制造一体化。关键词关键词 CADCAD，CAPPCAPP，CAMCAM1.引言近年来，随着网络化的发展，产业界也正面临着更激烈的竞争、对中丽制机化纤工程技术（原中国纺织科学研究院机械厂，简称“中丽制机”）这样的

2、制造业企业也提出了更高的要求：一个产品必须从最初的概念构思到制造完成再到销售所需的时间要尽量短；产品质量尽可能优良，制造成本要尽量低于是我们很快统一了思想：要想在未来的制造市场竞争中占领一席之地，保持持续稳定的发展，就必须要狠抓产品创新，尤其是新品的开发。作为一个成熟的机械加工企业，不但要有高素质的设计人员和先进的加工设备，还要有适合自己企业发展的设计加工软件。我们进行了大量的市场调查和分析，试图选择一个能适应这种新发展需求的三维设计系统，适应企业的发展需要以下作简单介绍2.构建网络结构图根据中丽制机的具体情况，我对我公司的网络进行了如下设计：（1）把该公司网络主要分为三大部分：设计部门网络、

3、生产工艺部门网络和生产加工部门网络，并在各个部门部以星形结构将其互连(2)以一条高速总线以总线结构完成对几个小局域网络的互连。(3）画出结构图如图 1 所示。2/6以上只是完成了硬件部分的建设，但企业设计与加工自动化的实现要依赖于软件的支撑，下面就具体介绍一下软件方面的选择。3.3.设计加工自动化网络各软件的选择设计加工自动化网络各软件的选择（1)三维 CAD 软件的选择随着传统 CAD 系统在工业界的应用普与以与现代设计问题的复杂化、智能化，人们不再仅仅满足于用计算机取代人进行手工绘图。所幸随着计算机图形学、人工智能、计算机网络等基础技术的发展和计算机集成制造、并行工程、协同设计等现代设计理

4、论和方法的研究，使得 CAD 系统也由单纯二维绘图向三维智能设计、物性分析、动态仿真方向发展，参数化设计向变量化和 VGX（超变量化）方向发展，几何造型、曲面造型、实体造型向特征造型以与语义特征造型等方向发展；另一方面，伴随着 CAD 软件复杂程度的增加和各个不同应用系统间互操作的现实需要，人们希望 CAD 系统具有极佳的开放性同时又能“搭积木”似的自由拼装形成不同的功能配置，软件工程技术特别是组件开发技术的研究应用和逐渐成熟为解决这一问题提供了坚实的基础现在市场上的三维 CAD 软件很多，但试用过几种软件后效果并不理想。后来在了解到CAXA 推出了体现“创新设计”思想的 CAXA 实体设计软

5、件，被她所代表的创新设计方法和方便的操作性所吸引，通过对该软件的考察和评测，我认为 CAXA 实体设计使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限制。CAXA 实体设计支持网络环境下的协同设计，可以与 CAXA 协同管理或者其它主流 CPC/PLM 软件集成工作。另外它丰富的标准件库，拖放式的设计，二维与三维的联动转换、不仅方便、易学，而且高效、灵活。(2)CAPP-计算机辅助工艺设计（Computer Aided Process Planning）利用计算机技术辅助工艺人员设计零件从毛坯到成品的制造方法，是将企业产品设计数据转换为产品制造数据的一种技术，是计算机集成制造系统（CIMS）

6、的重要组成部分。传统的 CAPP 系统按其原理可分为派生式和创成式两大类，国自 80 年代初就开始CAPP 的应用研究，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。究其原因，传统 CAPP 过分强调对零件信息的自动获取，过分强调工艺决策的自动化。近几年，CAPP 的研究开始注重工艺基本数据结构与基本设计功能，开发重点从注重工艺过程的自动生成，转向从整个产品工艺设计的角度，为工艺设计人员提供辅助工具，同时为企业的信息化建设服务。这直接导致了 CAPP 软件产品的迅速发展，产生了人机交互为主的新一代 CAPP 工具系统，并在企业实际应用中

7、取得了良好的3/6成效。总的来说，国企业 CAPP 应用尚属起步推广阶段，成功应用 CAPP 的企业还不多见，但随着 CAD 甩图板工程的结束，随着 CAPP 软件产品的不断成熟，CAPP 应用需求日益迫切，越来越多的企业开始关注 CAPP，酝酿、策划实施 CAPP，这表明 CAPP 应用正在蓬勃兴起。CAPP 在现代制造业中，具有重要的理论意义和广泛迫切的实际需求。因为 CAPP 系统的应用，不仅可以提高工艺规程设计效率和设计质量，缩短技术准备周期，为广大工艺人员从繁琐、重复的劳动中解放出来提供了一条切实可行的途径，工艺人员可以更多地投入工艺试验和工艺攻关，而且可以保证工艺设计的一致性、规化

8、，有利于推进工艺的标准化。更重要的是工艺 BOM 数据是指导企业物资采购、生产计划调度、组织生产、资源平衡、成本核算等的重要依据，CAPP 系统的应用将为企业数据信息的集成打下坚实的基础。CAPP 软件的选择工艺设计是机械制造生产过程技术准备工作的一个重要容，是产品设计与车间实际生产的纽带，是经验性很强且随环境变化而多变的决策过程CAPP是 CAD/CAM 一体化集成的桥梁，随着企业 CAD,CAM 等技术的成功应用，工艺库、知识库的完善，将来 CAPP 也会有相应的发展，逐步实现 CAD-CAPP-CAM 按科学意义上的一体化集成传统的工艺设计方法，已经远远不能满足自动化和集成化要求。计算机

9、辅助工艺设计克服了传统工艺设计的上述缺点。借助计算机技术，完成从产品设计到原材料加工成产品所需的一系列加工动作，与其对资源需求的数字化描述它对机械制造业技术进步具有重要意义，其主要表现如下：(1）可以将工艺设计人员从大量繁琐、重复的手工劳动中解放出来，使他们能集中精力从事新产品开发、工艺装备的改进与新工艺的研究等创新的工作；(2)可以大缩短工艺设计周期，保证工艺设计的质量，提高产品在市场上的竞争能力；(3)利于发挥有经验的工艺设计人员的经验，提高企业工艺的继承性，特别是在当前国外机械制造企业有经验的工艺设计人员日益短缺的情况下，它具有特殊意义：（4)可以提高企业工艺设计的标准化，并有利于工艺设

10、计的最优化工作；（5)为适应当前日趋自动化的现代制造业的需要和实现计算机集成制造系统，建立必要的集成技术基础，是企业管理信息系统的技术基础数据源。(2)CAM 软件的选择近年来制造业新技术的最大热点是高速加工技术。据最新的工艺研究表明，高速加工技术在简化生产工艺与工序，减少后续处理工作量、提高加工效率、提高表面质量等几个方面，能够极提高产品质量、降低生产成本、缩短生产周期CAM 作为整个集成系统的重要一级，向上与 CAD,CAPP 实现无缝集成，向下方便、快捷、智能、高效地为数控生产服务，这是 CAM 技术发展永远不变的主题很多 CAM 的基本特点是面向局部曲面的加工方式，表现为编程的难易程度

11、与零件的复杂程度直接相关，而与产品的工艺特征、工艺复杂程度等没有直接相关关系。但北航的 CAXA4/6制造工程师以其独有的“创新设计”思维和优异的曲线成形技术的支持赢得了我的好感，而其基于 Windows 98 平台的安装又使它具有广泛的适用性。4.CAD/CAPP/CAM/CAPP/CAM 与与 PDMPDM 的集成分析的集成分析由于在一个企业中，可能存在着不同的 CAD，CAPP，CAM 系统或这些系统的不同版本，也可能存在这些系统与供应商、不同合作商之间的产品模型信息交换，同时还可能存在每天由 CAD/CAPP/CAM 系统产生的大量的数据和文档。在这样复杂的环境中，PDM 作为集成平台

12、，一方面要为 CAD/CAPP/CAM 系统提供数据管理与协同工作的环境，同时还要为 CAD/CAPP/CAM 的运行提供支持。CAD 系统产生的二维图纸、三维模型、零部件的基本属性、产品明细表、产品零部件之间的装配关系、产品数据版本与其状态等，需要交由 PDM 系统来管理，而 CAD 系统也需要从 PDM 系统获取设计任务书、技术参数、原有零部件图纸、资料以与更改要求等信息。CAPP 系统产生的工艺信息，如工艺路线、工序、工步、工装夹具要求以与对设计的修改意见等，交由 PDM 进行管理，而 CAPP 也需要从 PDM 系统中获取产品模型信息、原材料信息、设备资源信息等。CAM 则将其产生的刀

13、位文件、NC 代码交由 PDM 管理，同时从 PDM 系统获取产品模型信息、工艺信息等。2.1 CAD 与 PDM 的集成分析CAD 与 PDM 的集成是具体实施中要求最高、难度最大的一环。其关键在于需保证 CAD 的数据变化与 PDM中的数据变化的一致性。从用户考虑，CAD 与 PDM 的集成应达到真正的紧密集成。CAD 与 PDM 的应用封装只解决了 CAD 产生的文挡管理问题。零部件描述属性、产品明细表则需要通过接口交换倒入 PDM。同时，通过接口交换，实现 PDM 与 CAD 系统间上述数据的双向异步交换。但是，这种交换仍然不能完全保证接口数据在 CAD 与 PDM 中的一致性。所以要

14、真正解决这一问题，必须实现 CAD 与 PDM 之间的紧密集成，与在 CAD 与 PDM 之间建立共享产品数据模型，实现互操作，保证 CAD 中的修改与 PDM 中的修改的互动性和一致性，真正做到双向同步一致性。2.2 CAPP 与 PDM 的集成分析CAPP 与 PDM 之间除了文档交流还要从 PDM 系统中获取设备资源信息、原材料信息等。而 CAPP 产生的工艺信息也需要分成基本单元存放于工艺信息库中。所以 CAPP 与 PDM 之间的集成需要接口交换，与在实现应用封装的基础上，进一步开发信息交换接口，使 CAPP 系统可通过接口从 PDM 中直接获取设备资源、原材料信息的支持，并将其产生

15、的工艺信息通过接口直接存放于 PDM 的工艺信息库中。2.3 CAM 与 PDM 的集成分析由于 CAM 与 PDM 系统之间只有刀位文件、NC 代码、产品模型等文档信息的交流，CAM 与 PDM 之间采用应用封装就可以满足二者的集成要求。5/65.5.网络设计加工自动化的实现网络设计加工自动化的实现网络技术的发展使 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM 集成化体系摆脱空间的约束，能够更好地适应现代企业的生产布局与生产管理的要求系统的智能化、自动化、专业化被推到一个新的高度，更快地满足现有生产与管理的特定要求，同时新手段的引入也会使管理方式发生相应的变化，使生产过程更规、更合理。新一代在网

16、络下的 CAM 系统与 CAD 系统集成，充分利用了 CAD 几何信息，又能按专业化分工，合理地安排系统在空间的分布。降低人员的综合性要求，提高了专业化要求，会使操作人员的构成发生相应的变化；同时，由于 CAM 系统专业化、智能化、自动化水平的提高，将导致机侧编程（Shop Programming)方式的兴起，改变 CAM编程与加工人员与现场分离的现象。1)首先选择一个合适的网络操作平台，它是设计和加工软件运行的基础。我们选择了分布式计算机结构下最流行的 Novell5.11 来作为我们的网络平台。Novell 5.11 网络平台操作维护简便，运行安全可靠，效率高、并且功能强大，具有很强的伸缩

17、性和灵活性，便于将来实现全球化虚拟加工网络2)在设计网络组中安装航空航天大学出品的 CAXA 实体设计；在加工网络组中安装航空航天大学出品的 CAXA 制造工程师；在工艺网络组中安装 CAPP 软件。3)在 Novell 操作系统下利用 Novell 目录服务系统(NDS)划分各个分组的网络权限以与托管关系。这样在网络平台的基础上，充分的整合 CAD/CAPP/CAM 各部分资源。利用 CAD 软件完成产品的创新设计，并且从产品的概念设计到详细设计到制造前设计全流程集成；利用 CAPP软件来进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。通过向计算6/6机输入被加工零件的几何信

18、息（形状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序容等工艺文件；承接以上两步利用 CAM 软件按照工艺要求（CAPP 要求）自动识别并提取所有的工艺特征与具有特定工艺特征的区域，连接数控设备进行生产加工，使 CAD/CAPP/CAM 的集成化、一体化、自动化、智能化成为可能，完成了机械设计、加工的自动化。6.6.结论结论CAD/CAPP/CAM 集成制造系统是当今制造业广泛推崇的先进制造系统采用这项技术是企业提高产品质量、降低成本、缩短产品上市时间的一条根本途径。我们在网络平台上使用CAD/CAM 软件的意图就是，借助计算机把企业中与制造有关的各种技术系统地集成起来，进而提高企业适应市场竞争的能力。只有充分发挥 CAD/CAM 系统的潜力，缩短新产品的开发周期，提高产品的设计、制造质量，才能实现产品设计、制造的最优化，以真正的实现企业信息化。网络环境下的 CAD/CAM 集成系统是未来的发展方向。虚拟工厂，虚拟制造是 CAD 技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向。虚拟制造可以让你实现世界级的制造和供应网络。