计算机辅助制造

1、计算机辅助制造CAD/CAM系统的组成及功能模块有哪些?CAD/CAM系统的组成其中，硬件系统的典型硬件有以下几个组成部 分：中央处理机(CPU)，有运算器与控制器组成。liiJ数控存储器，如磁存储器、光存储器等。CPU 和存储器通常组装在一个机壳内，合称为主 机。输入/输出设备，如键盘、数字化仪、鼠标、 图形显示器、打印机、绘图机等。一般系统软件包括有：操作系统(OS)、程序设 计语言处理系统、数据库管理系统(DBMS)、服务 性程序和计算机网络软件。CAD/CAM系统的功能模块雕塑曲面造型功能、实体造型功能、物体质量特性计算功能、三维运动机构的分析和仿真功 能、二三维图形的转换功能、三维几

2、何模型的显 示处理功能、有限元法网格自动生成功能、优化 设计功能、数控加工功能、信息处理和信息管理 功能。利用网络查找出常见的CAD/CAM软件系统及 其应用。I-DEAS该软件是高度集成化的CAD/CAE/CAM软件系 统。它帮助工程师以极高的效率，在单一数字模 型中完成从产品设计、仿真分析、测试直至数 控加工的产品研发全过程。I-DEAS是全世界制 造业用户广泛应用的大型CAD/CAE/CAM软件。Pro-EngineerPro-Engineer由美国PTC公司推出的 CAD/CAM集成软件。其特点是：参数化特征造型、 统一的数据库、设计修改关联性。UnigraphicsilliJUnig

3、raphics (简称 UG)是美国 EDS PLM Solutions的主导产品，是全球应用最普遍、 富竞争力的计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程(CAD/CAM/CAE )的一体化软件系统之一，广 泛应用于机械、汽车、飞机、电器、化工等各个 行业的产品设计、制造与分析。CimatronECimatronE是以色列公司是面对工模具行业 集成的CAD/CAM 一体解决方案，该软件3D设计 工具功能异常强大，且易于使用，该工具融合了 线框造型、曲面造型和实体造型，使用者可以方 便的处理获得的产品数据模型或者对新产品进 行概念性设计。而且还支持具有高速铣削功能的 2.5轴5轴加工的铣削编程功能基于

4、毛坯残 知识的加工和自动化加工模板，大大缩短了数控 编程和加工的时间。Master CAM该软件是美国的CNC Software公司开发的 基于PC平台的CAD/CAM系统，由于它对硬件要 求不高，并且操作灵活、易学易用并具有良好的 价格性能比，因而深受广大企业用户和工程技术 人员的欢迎，广泛应用于机械加工、模具制造、 汽车工业和航天工业等领域，是目前应用较为广 泛的CAD/CAM软件之一。计算机辅助制造05011104曹雪莹2011300067利用网络查找PDM、CE、CIMS、虚拟制造的相 关资料（定义、发展、应用）。1）PDMI1PDM的中文名称为产品数据管理（Product Data

5、Management）o PDM是一门用来管理所有与 产品相关信息（包括零件信息、配置、文档、CAD 文件、结构、权限信息等）和所有与产品相关过 程（包括过程定义和管理）的技术。随着市场竞争的加剧，缩短产品上市时间、降 低生产成本已经成为企业所面临的严峻挑战，这 种情况直接影响到了企业的产品全生命周期管 理。而虚拟企业概念的提出，更加要求企业具备 一种信息基础环境，使得企业能够实现与供应商 和客户之间交换多种类型的产品数据。每个企业 在产品开发过程中必须全面有效的协作，这种合 作关系从产品的概念设计阶段就要开始，它们不 但要访问产品设计数据，而且要还需要访问制造 过程中的数据，还有其它一些在产

6、品生命周期中 的涉及到的有关产品信息。但是，传统的PDM系 统局限于设计阶段的工程信息管理，不能够很好 的适应敏捷制造和虚拟环境下的产品开发尤其 是制造过程的需要。因此，在虚拟企业概念下的，面向产品生命周期的产品数据管理系统成为研 究的焦点。采用先进的CAD/PDM技术，是提高产品竞争力 的必由之路。在美国，近50%的企业已采用了 PDM 技术，而对于拥有百万企业的中国来说，随着信 息化进程的推进，越来越多的企业将意识到采用 PDM技术来存取和管理生产的重要性，预计在今 后五年内，我国将有30%的企业会使用PDM技术， 国内的PDM市场在2000年会超过5000万元。可 见，PDM技术在我国企

7、业中有着非常广阔的应用 前景。国产PDM产品已经进入国内PDM市场，但大多 是用在图档管理上，尽管在软件的功能、性能及 稳定性方面与国外软件还有一定差距，但在符合 企业需求、价格优势及技术支持等方面已明显地 显示出了国产PDM系统的优势。CECE:光端交换机CE(Communication Edge)设备：通信终端CIMSCIMS 是英文 Computer Integrated Manufacturing Systems 或 contemporary 的缩 写，直译就是计算机/现代集成制造系统。CIMS定义：CIMS是通过计算机硬软件，并综 合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自 动化技术

8、、系统工程技术，将企业生产全部过程 中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与 物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。发展趋势：1、集成化-从当前的企业内部的信息集成发 展到过程集成（以并行工程为代表），并正在步 入实现企业间集成的阶段（以敏捷制造为代表）。2、数字化/虚拟化-从产品的数字化设计开 始，发展到产品全生命周期中各类活动、设备及 实体的数字化。3、网络化-从基于局域网发展到基于 Internet/Intranet/Extranet 的分布网络制造， 以支持全球制造策略的实现。4、柔性化-正积极研究发展企业间的动态联 盟技术、敏捷设计生产技术、柔性可重组机器技 术等，以实现敏捷制造。

9、5、智能化-智能化是制造系统在柔性化和集成化的基础上进一步发展与延伸，引入各类人工 智能技术和智能控制技术，实现具有自律、分布、 智能、仿生、敏捷、分形等特点的新一代制造系 统。6、绿色化-包括绿色制造、环境意识的设计 与制造、生态工厂、清洁化生产等。它是全球可 持续发展战略在制造业中的体现，是摆在现代制 造业面前的一个崭新的课题。应用：1987年至今，已有20多家企业先后被选 作“ 863”CIMS典型工厂，有40多家企业在 10个省（市）开展了 CIMS推广应用工作，这 些企业覆盖了多种类型的机械制造、飞机、汽 车、电子、家电、服装、通讯、石化、冶金、 煤炭、化工等行业。第一批“突破口”企

10、业是:北一数控机床 集团（原北京第一机床厂）、成都飞机制造工 业公司、沈阳鼓风机厂、经纬纺织机械厂等。这 些企业的共同之处是，很早就进行了技术改进, 引进了不少数控机床和计算机，从局部看，虽 然在各个单元技术（如管理信息系统、CAD/CAM 等）和制造设备等方面取得了一定成绩，但始终没有构成一种整体集体优势，使原有的投资 不能发挥应有的效益。其中，北一数控机床集 团是我国最大的铣床制造厂，年生产铣床40 60个品种3 000余台，1990年实施CIMS工程 后，对生产物资进行信息化管理，开发出了与 国外著名机床厂商抗衡的新产品，销售收入逐 年上升，有效地控制了成本，大大提高了国际 竞争力，其超

11、重型数控龙门铣床生产周期由36 个月减少到18个月，加工中心由12个月减少到 6个月；在机床行业疲软形势下，1996年仍取 得2 200万元的利税，1995年获美国制造工程 师协会“工业领先奖”。成都飞机制造工业公 司已成为合格的飞机部件国际承包商，麦道机 头装配周期由12个月减少到6个月，库存积压 下降20%;军用飞机生产周期从18个月减少到 12个月。经纬纺机实施CIMS 一、二期工程后, 流动资金下降60%，细纱机交货期由102天减 少到72天，支持自主设计开发中高档和高档剑 杆织机，实现“两年磨一剑”的战略目标。虚拟制造虚拟现实(Virtual Reality )技术是使用感 官组织仿

12、真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实，使人能 够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型 的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造(Virtual Manufacturing)技术是在一个统一一 模型之下对设计和制造等过程进行集成，它将与 产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、 动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。其目 的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时 地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品 全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预 测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。 从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产，增 强决策与控制水平，有力地降

13、低由于前期设计给 后期制造带来的回溯更改，达到产品的开发周期 和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效 率的最大化。虚拟制造技术的广泛应用将从根本上改变现 行的制造模式，对相关行业也将产生巨大影响， 可以说虚拟制造技术决定着企业的未来，也决定 着制造业在竞争中能否立于不败之地。虚拟制造(VM)是国际上提出的新概念。VM与 AM联系密切。VM的特征是：当市场新的机遇出现时，组织几个有关公司联作，把不同的公司， 不同地点的工厂或车间重新组织协调工作。在运 行之前必须分析组合是否最优，能否协调运行， 以及投产后的效益和风险进行评估，这种联作公 司称虚拟公司。虚拟公司在一定的环境和条件下 通过虚拟制

14、造系统运行，包括物理基础、法律保 障、社会环境和信息技术。因此研究开发虚拟制 造技术(VMT)和虚拟制造系统(VMS)意义重大，美 国称AM为21世纪制造业发展战略。虚拟现实技术 (Virtual Reality Technology)主要包括虚拟制造技术和虚拟企业 两个部分。虚拟制造技术将从根本上改变了设计、试制、 修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真 正制出之前，首先在虚拟制造环境中生成软产品 原型(Soft Prototype)代替传统的硬样品(Hard Prototype)进行试验，对其性能和可制造性进 行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周 期，降低产品的开发成本，提高系统快

15、速响应市 场变化的能力。liiJ虚拟企业是为了快速响应某一市场需求，通 过信息高速公路，将产品涉及到的不同企业临时组建成为一个没有围墙、超越空间约束、靠计算 机网络联系、统一指挥的合作经济实体。虚拟企 业的特点是企业的功能上的不完整、地域上的分 散性和组织结构上的非永久性，即功能的虚拟 化、组织的虚拟化、地域的虚拟化。4.上网查阅东芝门事件。1987年5月27日，日本警视厅逮捕了日本东 芝机械公司铸造部部长林隆二和机床事业部部 长谷村弘明。东芝机械公司曾与挪威康士堡公司 合谋，非法向前苏联出口大型铣床等高技术产 品，林隆二和谷村弘明被指控在这起高科技走私 案中负有直接责任。此案引起国际舆论一片

16、哗 然，这就是冷战期间对西方国家安全危害最大的 军用敏感高科技走私案件之东芝事件。1983年早春的一个深夜，由苏联海运公司开 到日本的万吨货轮“老共产党员”号，从日本芝 浦码头出港，运走了数十箱“五轴联动的数控机 床”的部件。按照日本人的说法，苏联人购买这 些数控机床的用途，除了使潜艇的推进性能改善 之外，还能使当时正在建造中的新型航空母舰的 推进器得到改进。这就是轰动一时的“东芝公司违反巴统输出事件”。这次事件的后果是严重 的：美国海军第一次丧失对苏联海军舰艇的水声 探测优势，直到今天，美国海军仍没有绝对把握 去发现新型的俄罗斯潜艇。l=J=1l=J东芝公司的报价是每部母机10亿日元（按当

17、时汇率，约为500万美元），苏方的反应非常意 外，他们要一次购买4部母机，并超量购买配件， 而杀价的幅度却破天荒地仅为两成。东芝公司的 代表虽然差点高兴得笑出来，表面却还是不肯同 意苏方的价格。为了增加谈判的筹码，东芝公司 的职员说：“除了我们东芝，任何资本主义国家 都不可能有此种胆量!”据说，这是东芝在对苏 贸易中惟一一次吊苏联人的胃口。I三最后，交易以87折成交，东芝都不相信，4 部数控机床能卖到35亿日元。然而，这场交易 中真正得利的还是苏联：他们得到的产品是不能 以价格来衡量的。因为这些技术的应用在海军舰 艇方面使北约和美国一下子失去了原有的优势。本来，东芝公司和苏联的交易确实做得相当

18、 漂亮，包括日本在内的西方国家，无一发现从日 本装运出去的机械竟然对苏联舰艇的制造技术 起到了巨大的推动作用。但是，从上世纪80年III代中期开始，北约各国的海军纷纷报告，苏联潜 艇和军舰螺旋桨的噪声明显下降，跟踪难度加 大，这使得美国开始怀疑，苏联是否获得了什么 先进的技术，但是却苦于没有什么证据。一直到 1985年12月，苏、日秘密协议当事人之一、日 本和光公司的熊谷独因与他的雇主发生纠纷而 辞职，并愤而向“巴统”主席盖尼尔陶瑞格揭 发了东芝事件。陶瑞格立即要求日方调查此事。 日本通产省对东芝公司进行调查时，东芝公司以 预先签署的假合同和其它技术文件为证，对此事 矢口否认。经过进一步调查，

19、1987年初，美国 人掌握了苏联从日本获取精密机床的真凭实据。 在美国的压力下，日本警视厅对东芝公司进行突 击检查，查获了全部有关秘密资料，并逮捕了涉 案人员。在以后的几个月里，美国朝野群情激愤， 再三谴责日本，并对东芝公司进行了制裁。当时 的日本首相中曾根康弘不得不向美国表示道歉， 日本方面还花1亿日元在美国的50多家报纸上 整版刊登“悔罪广告”。心惊胆颤的挪威政府除 了向美国保证今后决不再发生类似事件外，还关 闭了康士堡公司驻莫斯科办事处，并停止了该公 司正在与东欧国家进行的全部贸易。不久后，挪计算机辅助制造05011104曹雪莹2011300067威又以从事窃取科技情报的间谍活动为由，驱

20、逐 了苏联一名外交官和三名贸易代表。5.感兴趣的同学，可以利用网络查看有关：精益 生产(Lean production)、准时生产(JIT/Just in time)的相关资料。1)精益生产精益生产(Lean Production)，简称精 益”，是衍生自丰田生产方式的一种管理哲学。l=Jw精益生产是通过系统结构、人员组织、运行 方式和市场供求等方面的变革，使生产系统能很 快适应用户需求不断变化，并能使生产过程中一 切无用、多余的东西被精简，最终达到包括市场 供销在内的生产的各方面最好结果的一种生产 管理方式。与传统的大生产方式不同，其特色是 “多品种”，“小批量”。包括众多知名的制造企业以及

21、麻省理工大 学教授在全球范围内对丰田生产方式的研究、应 用并发展，促使了精益生产理论和生产管理体系 的产生，该体系目前仍然在不断演化发展当中。 从过去关注生产现场的Kaizen转变为库存控 制、生产计划管理、流程改进(流程再造)、成I=jw本管理、员工素养养成、供应链协同优化、产品 生命周期管理（产品概念设计，产品开发，生产 线设计，工作台设计，作业方法设计和改进）、 质量管理、设备资源和人力资源管理、市场开发 及销售管理等企业经营管理涉及的诸多层面。其中有代表性的包括德国MTM工业工程方 法与精益生产（卓越生产管理系统）结合的经营 理念，目前已在众多产业先锋企业中扮演着前沿 导师和实践先锋的角色。2）准时生产=J准时制（Just in Time，JIT）生产是指：在所 需要的时刻，按所需要的数量生产所需要的产品 （或零部件）的生产模式，其目的是加速半成品 的流转，将资金的积压减少到最低的限度，从而 提高企业的生产效益。准时制生产是一种全方位的系统管理工程。它 象一根无形的链条调度并牵动着企业的各项工 作能按计划安排的进程顺利地实施，因而又称为 一种