CADCAM集成技术

1、第八章 CAD/CAM集成技术8.1 CAD/CAM8.1 CAD/CAM集成系统总体结构集成系统总体结构8.2 8.2 产品定义数据模型产品定义数据模型8.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准8.4 8.4 基于基于PDMPDM平台的平台的CAD/CAMCAD/CAM集成技术集成技术8.5 8.5 网络化制造技术网络化制造技术8.1 8.1 CAD/CAM集成系统总体结构集成系统总体结构与关键技术与关键技术1 1、CAD/CAMCAD/CAM集成系统总体结构集成系统总体结构2 2、CAD/CAMCAD/CAM信息集成方式信息集成方式3、CAD/CAM集成的关键技术集成的关键技术1 1

2、、CAD/CAMCAD/CAM集成系统总体结构集成系统总体结构2 2、CAD/CAMCAD/CAM信息集成方式信息集成方式 1) 1) 专用格式文件方式专用格式文件方式 2) 2) 中性数据文件集成方式中性数据文件集成方式 3) 3) 工程数据库集成方法工程数据库集成方法1)1)专用格式文件方式专用格式文件方式: :特点：特点：集成原理简单，接口程序易于实现，运行效率高集成原理简单，接口程序易于实现，运行效率高，但，但需要设计较多需要设计较多的专用格式转换接口的专用格式转换接口，适于，适于小范围、结构简单的小范围、结构简单的CAD/CAM系统系统的信息集成。的信息集成。通过专用格式数据文件的集

3、成方法 2)2)中性数据文件集成方式中性数据文件集成方式：特点特点：数据转换接口数数据转换接口数少少，便于应用系统的开发和使用，便于应用系统的开发和使用，是目前是目前CAD/CAM集成系统应用较多的有效方法之一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)3)工程数据库集成工程数据库集成方法方法特点特点：各子系统通过用户接口直接存取或操作数据库各子系统通过用户接口直接存取或操作数据库，大，大大提高了集成系大提高了集成系统的运行速度，提高了系统集成化程度。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集成的关键技术集成的关键技术8.28.2

4、产品定义数据模型产品定义数据模型1 1、零件信息模型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：零件层：主要反映零件的总体信息；主要反映零件的总体信息；特征层特征层：包含零件各类特征信息及其相互间关系；：包含零件各类特征信息及其相互间关系；几何层：几何层：记录了零件的点、线、面等几何信息和拓扑信息。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基于特征的零件信息模型实例 轴的零件图轴的零件图 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 2、产品信息模型、产品信息模型零件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，仅限于单个零件

5、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。关系、相互间的约束、以及产品的装配工艺信息等。产品信息模型产品信息模型：指产品从毛坯到成品的整个设计和制造过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。息模型组合而成的复合模型。产品结构树产品结构树产品结构信息：产品结构信息：工程图形信息工程图形信息 装配图对应的是产品、部件、组件，装配图对应的是产品、部

6、件、组件， 零件图对应的是零件；零件图对应的是零件；基本属性信息基本属性信息 包括产品、部件、组件及零件的图号、名称、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、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；数量、计量单位等；装配信息装配信息 用以描述产品与部件、部件与组件、组件与零件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。之间的装配结构关系。产品零部件的自动编码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数字码编码规则 产品结构的可视化处理产品结构的可视化处理产品工艺信息模型产品工艺信息

7、模型 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准一、产品数据交换标准的发展一、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（年美国国家标准技术局（NIST）制定产品数据交换规范）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年法国宇航局制定数据交换规范SET；1989年欧共体发布年欧共体发布CAD Interface标准标准CAD*I；ISO在在PDES基础上开发产品模型数据交换标准基础上开发产

8、品模型数据交换标准STEP，受到广泛的重视，受到广泛的重视，目前仍在发展完善之中。目前仍在发展完善之中。IGES数据交换原理数据交换原理: 通过通过IGES中性数据文件进行图形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数据的交换，系统应备有前置处理和后置处理模块。后置处理模块。IGES标准存在的不足标准存在的不足：仅对图形信息进行交换，无法描述工艺信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；息以及产品模型其它信息；数据格式过于复杂，可读型差；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。标准定义不严密，时有数据丢失现象。三、三、S STEP标准标准S

9、TEP是什么：是什么： STEP(STandard for the Exchange of Product Model Data)STEP(STandard for the Exchange of Product Model Data)是一种是一种产品模型数据交换标准。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。行了描述。 STEP由一系列独立的标准文件组成，

10、可独立地进行开发和发布。由一系列独立的标准文件组成，可独立地进行开发和发布。 众多软件公司是众多软件公司是STEP标准的制定单位，标准的制定单位，CAD/CAM软件系统均己把软件系统均己把STEP列为数据交换接口，并利用列为数据交换接口，并利用STEP最新成果不断改进完善自身系统。最新成果不断改进完善自身系统。STEP的构成的构成：由五大部分7个系列文件组成。 1 1）标准描述语言（）标准描述语言（1,101,10） 专用描述语言专用描述语言EXPRESSEXPRESS，该语言参考了多种语言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。的功能，有强大的信息模型描述能力。 2）集成资源

11、）集成资源(40,100） 是是STEPSTEP的核心，采用的核心，采用ExpressExpress语言描述。语言描述。 通用集成资源：独立于具体产品信息；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。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 3）应用协议（）应用协议（200200） 用以说明各个应用领域的产品数据模型文本，用以说明各个应用领域的产品数据模型文本， 以满足以满足各类不同各类不同工业应用的需求。工业应用的需求。 4 4）实现形式（）实现形式（2020）规定具体的方法或格式实现产品信息的交换，分为规定具体的方

12、法或格式实现产品信息的交换，分为4 4级。级。 第一级第一级中型中型文件交换文件交换； 第二级第二级工作格式工作格式交换，即产品数据结构在内存中的表现形式；交换，即产品数据结构在内存中的表现形式； 第三级第三级数据库交换数据库交换，满足数据共享的需要；，满足数据共享的需要； 第四级第四级知识库交换知识库交换，为满足未来发展需要的一种交换形式。，为满足未来发展需要的一种交换形式。 5 5）一致性测试（）一致性测试（3030） 即即测试测试其数据交换是否符合原来意图其数据交换是否符合原来意图。STEP的应用的应用 产品开发部门的需求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

13、算机辅助应用系统供应商的需求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 基于基于PDM平台的平台的CAD/CAM集成技术集成技术 PDMPDM系统系统： 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。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。PDMPDM是理想的是理想的CAD/CAMCAD/CAM集成平台和工具集成平台和工具： 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可以集成或封装多种开发环境和工具，按不同

14、的用途和目的分门别类地进行信息集成和管理，实现真正意义上的门别类地进行信息集成和管理，实现真正意义上的CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM无无缝集成。缝集成。l 电子资料室管理和检索电子资料室管理和检索 PDMPDM最基本的功能，最基本的功能，PDMPDM核心。核心。l l 产品配置管理产品配置管理 以电子资料室为底层支持，以物料清单以电子资料室为底层支持，以物料清单BOMBOM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。互关系管理。l l 工作流程管理工作流程管理 实现产品设计与修改过程的跟踪与控制，包实

15、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。制、自动通知控制等。l l 项目管理功能项目管理功能 实现项目实施过程中的计划、人员以及相关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。数据的管理与配置，进行项目运行状态监控，完成计划反馈。PDMPDM功能功能基于基于PDMPDM平台平台CAD/CAMCAD/CAM系统集成模式系统集成模式 应用封装 包括应用工具以及由其产生文件的封装，例如：在包括应用工具以及由其产生文件的封装，例如：

16、在PDMPDM系统系统中可启动封装后二维中可启动封装后二维CADCAD系统，进行图形修改。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。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。 接口交换接口交换 是将共享的数据模型抽取出来，将其定义到是将共享的数据模型抽取出来，将其定义到PDMPDM整体模型中整体模型中去，例如：三维去，例如：三维CADCAD系统与系统与PDMPDM建立交换后，其产品结构树将保持一致。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。特点：难度大大高于应用封装，要了解两者组织结构。 紧密集成紧密

17、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。跟之随动。特点：难度最大，取决于双方的开放性，如特点：难度最大，取决于双方的开放性，如EDSEDS公司的公司的UGIIUGII和和IMANIMAN集成。集成。基于基于PDM平台的平台的CAD/CAM集成系统体系结构集成系统体系结构PDMPDM与与CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM集成信息流集成信息流 8.5 网络化制造技术网络化制造技术

18、1、网络制造的内涵和功能结构、网络制造的内涵和功能结构网络化制造：网络化制造：制造性企业利用制造性企业利用InternetInternet进行产品的协同设计及制造过程。进行产品的协同设计及制造过程。网络化制造技术：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。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：网络化制造功能目的：分享核心竟争优势；分享核心竟争优势；缩短产品投放市场所需时间；缩短产品投放市场所需时间；协同产品开发和合作；协同产品开发和合作； 增加市场占有份额，快速进入市场。增

19、加市场占有份额，快速进入市场。 网络制造功能结构网络制造功能结构 2 2、网络制造中的共享信息、网络制造中的共享信息1 1）制造资源信息）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。品、企业设备、工艺能力等。2 2）产品设计与制造信息）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、有限元分析、应力分析、快速原型制造、虚验，如实体建模、有限元分析、应力分析、快速原型制造、虚 拟现实、加工和制造仿真等。拟现实、加工和制造仿真等。3 3）管理信息）

20、管理信息 包括办公自动化、物流管理、经营管理、生产管理、销包括办公自动化、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。售管理、人事管理、成本管理和财务管理等。4 4）质量信息）质量信息 产品质量指标、质量计划、保证体系、检验手段装备。产品质量指标、质量计划、保证体系、检验手段装备。5 5）业务信息）业务信息 产品订单、产品样本、技术参数等。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3 3、网络制造的关键技术、网络制造的关键技术1 1）网络设计的关键技术）网络设计的关键技术网络设计描述语言网

21、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。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。识的纵向整合，提高产品设计中专业化知识的可用度。基于基于WEBWEB的高效可视化的高效可视化 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，建立基于网络系统的核心，建立基于网络3D3D数据可视化的知识驱动机制，实现基于数据可视化

22、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。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在网络设计语言基础上，构建网络设计的协同化整体框架整体框架, , 实现设计参与性、知识构造与知识利用的协同化。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。立新的网络化设计流程模型，与生产、流通进行无缝连接。3 3）网络信息共享的关键技术）

23、网络信息共享的关键技术硬件网关硬件网关 网关功能是捕捉网关功能是捕捉MAPMAP和和TCP/IPTCP/IP网卡以及现场总线的连接网卡以及现场总线的连接，实现，实现TCPTCPIPIP与与MAPMAP、现场总线的信息共享，为此需要开发专用的、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。软件，以建立一条透明可靠的传输通道。CGICGI技术技术 由于由于CGICGI（通用网关接口）自身存在的不易开发、纠错、（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，因而变更成本高等缺陷，因而CGICGI只能进行一些简单的数据事务处理。只能进行一些简单的数据事务处理。JAVAJAVA技术技术 用用JAVAJAVA语言编写客户方程序，完成报文的转换。语言编写客户方程序，完成报文的转换。ISAPI ISAPI ISAPI ISAPI（应用程序接口）是微软提供的一套面向（应用程序接口）是微软提供的一