制造信息化技術(shù)

制造信息化技術(shù)江蘇科技大學機械工程學院現(xiàn)代制造技術(shù)研究所景旭文教授1課程計劃1.CIMS工程設(shè)計分系統(tǒng)（EDIS）的概念2.EDIS的單元技術(shù)3.EDIS的擴展技術(shù)4.EDIS的集成技術(shù)5.EDIS的發(fā)展趨勢21EDIS的概念EDIS是CIMS中的一個重要的子系統(tǒng)，是利用計算機軟、硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，輔助產(chǎn)品設(shè)計、制造準備及產(chǎn)品性能測試等產(chǎn)品開發(fā)過程的功能系統(tǒng)。產(chǎn)品開發(fā)活動包括產(chǎn)品的概念設(shè)計、工程與結(jié)構(gòu)分析、詳細設(shè)計、工藝設(shè)計與數(shù)控編程。通常將它們劃分為CAD、CAE、CAPP和CAM四部分。32EDIS的的單元技術(shù)工程設(shè)計技術(shù)群以三維CAD為代表的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計,通過產(chǎn)品設(shè)計手段與設(shè)計過程的數(shù)字化，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，提高企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力。42EDIS的的單元技術(shù)工程設(shè)計技術(shù)群管路設(shè)計強度分析結(jié)構(gòu)分析數(shù)字預裝配CAM裝配過程仿真裝配過程仿真造型設(shè)計52EDIS的的單元技術(shù)工程設(shè)計技術(shù)群數(shù)據(jù)/信息原料設(shè)備廠房產(chǎn)品實際制造人員報廢品設(shè)計虛擬樣機評價反饋信息虛擬加工虛擬裝配虛擬檢測市場信息62.1CAD2.1.1CAD的概念

在設(shè)計過程中，利用計算機作為工具，幫助工程師進行設(shè)計的一切實用技術(shù)的總和稱為計算機輔助設(shè)計（CAD，ComputerAidedDesign）。 計算機輔助設(shè)計包括的內(nèi)容很多，如：概念設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元分析、計算機仿真、計算機輔助繪圖、計算機輔助設(shè)計過程管理等。

隨著Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)和并行、高性能計算及事務(wù)處理的普及，異地、協(xié)同、虛擬設(shè)計及實時仿真也得到廣泛應用。點擊播放72.1CAD2.1.2CAD技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過程準備和醞釀時期（50－60年代初）CAD技術(shù)處于被動式的圖形處理階段；

蓬勃發(fā)展和進入應用時期（60年代）提出了計算機圖形學、交互技術(shù)、分層存儲符號的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想，從而為CAD技術(shù)的發(fā)展和應用打下了理論基礎(chǔ)；

廣泛使用的時期（70年代）

1970年美國Applicon公司第一個推出完整的CAD系統(tǒng)。出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的CAD／CAM商品化系統(tǒng)；

突飛猛進的時期（80年代）

CAD／CAM技術(shù)從大中企業(yè)向小企業(yè)擴展；從用于產(chǎn)品設(shè)計發(fā)展到用于工程設(shè)計和工藝設(shè)計。

開放式、標準化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展時期（90年代）

82.1CAD2.1.2CAD技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過程92.1CAD2.1.3CAD硬件組成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)關(guān)網(wǎng)卡交換機CAD系統(tǒng)的硬件基本組成

102.1CAD2.1.4CAD軟件組成軟件分為兩大類：支撐軟件和應用軟件。

應用軟件，利用支撐軟件系統(tǒng)開發(fā)的解決本工程領(lǐng)域特定問題的應用軟件系統(tǒng)。應用軟件系統(tǒng)包括：設(shè)計計算方法庫（常用數(shù)學方法庫、統(tǒng)計數(shù)學方法庫、常規(guī)設(shè)計計算方法庫、優(yōu)化設(shè)計方法庫、可靠性設(shè)計軟件、動態(tài)設(shè)計軟件等）和各種專業(yè)程序庫（常用機械零件設(shè)計計算方法庫、常用產(chǎn)品設(shè)計軟件包等）。112.1CAD2.1.5CAD系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)122.1CAD2.1.6計算機輔助繪圖類型

第一種是直接利用圖形支撐軟件提供的各種功能，利用人機交互方式將圖形一筆一筆地畫出來;

第四種方法是采用三維造型系統(tǒng)完成零件的三維立體模型，然后采用投影和剖切方式由三維模型生成二維圖形，最后再對二維圖形進行必要的修改和補充并標注尺寸、公差和其它技術(shù)要求。

第三種是利用圖形支撐軟件提供的二次開發(fā)工具，將一些常用的圖素參數(shù)化，并將這些圖素存在圖庫中。繪圖時，根據(jù)需要從圖庫中按菜單調(diào)用有關(guān)圖素，并將之拼裝成有關(guān)的零件圖形;

第二種是利用圖形支撐軟件提供的尺寸驅(qū)動方式進行繪圖（又稱參數(shù)化繪圖）;132.1CAD2.1.7CAD系統(tǒng)的核心技術(shù)—幾何建模技術(shù)

線框建模線框建模是最簡單的建模系統(tǒng)，物體只通過棱邊（直線、圓弧、園）來描述，所需信息量少，所占存貯空間也最少。但沒有面的信息。142.1CAD2.1.7CAD系統(tǒng)的核心技術(shù)—幾何建模技術(shù)

線框建模152.1CAD2.1.7CAD系統(tǒng)的核心技術(shù)—幾何建模技術(shù)

表面建模表面建模是通過對物體各種表面或曲面進行描述的建模方法。這種系統(tǒng)的重點在于由給出的離散數(shù)據(jù)構(gòu)造曲面，使該曲面通過或逼近這些點，一般都采用插值、逼近和擬合算法。常用的算法有Bezier曲線、B樣條曲線、Coons曲面、Bezier曲面和最近幾年發(fā)展起來的NUBERS曲面。表面建模還可以用于有限元網(wǎng)格劃分、多坐標數(shù)控編程、計算刀具的運動軌跡等。表面建模的缺點是不存在各個表面之間相互關(guān)系的信息，如果要同時考慮各個表面時，就不能采用表面建模方法。162.1CAD2.1.7CAD系統(tǒng)的核心技術(shù)—幾何建模技術(shù)

表面建模172.1CAD2.1.7CAD系統(tǒng)的核心技術(shù)—幾何建模技術(shù)

三維實體建模實體建模生成物體的方法有體素法、輪廓掃描法（二維平面封閉輪廓在空間平移或旋轉(zhuǎn)形成實體）和實體掃描法（剛體在空間運動以產(chǎn)生新的物體）。是目前應用最多的一種技術(shù)，它在運動學分析、物理特性計算、裝配干涉檢驗、有限元分析方面都已成為不可缺少的工具。三維實體建模在計算機內(nèi)部的表達方式（數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)）有多種，常用的邊界表示法Brep，構(gòu)造立體幾何法CSG，混合模式Brep＋CSG和空間單元表示法。邊界表示法采用“坐標值－點－邊－面－物體”的方式表示物體，能提供較全面的關(guān)于點、邊、面的信息。182.1CAD2.1.7CAD系統(tǒng)的核心技術(shù)—幾何建模技術(shù)

三維實體建模192.1CAD2.1.7CAD系統(tǒng)的核心技術(shù)—幾何建模技術(shù)

特征建模常用的特征信息主要包括：（1）形狀特征（2）精度特征（3）技術(shù)特征（4）材料特征（5）裝配特征其中形狀特征按幾何形狀形狀的構(gòu)造特點可分為：通道、凹陷、凸起、過渡、面域、變形局部修正特征；交特征類：基本特征和附加特征相關(guān)的性質(zhì)；總體開頭類：整個零件的屬性；寵類：基本類復合。202.1CAD2.1.8國內(nèi)外目前CAD主流軟件產(chǎn)品AutoCAD及MDT,美國Autodesk公司；Pro/Engineer,美國參數(shù)技術(shù)公司。(3)CATIA,

法國達索(Dassault)飛機公司。(4)Unigraphics(UG),SilidEdge

美國麥道(MD)公司。(5)SolidWorks,

美國SolidWorks公司(6)PICAD,

中科院凱思軟件集團及北京凱思博宏應用工程公司；(7)高華CAD,

北京高華計算機有限公司。(8)開目CAD,華中科技大學機械學院開發(fā)(9)CAXA,北京華正模具研究所。

212.2CAE

2.2.1CAE的概念現(xiàn)代產(chǎn)品正朝著高效、高速、高精度、低成本、節(jié)省資源、高性能等方面發(fā)展，傳統(tǒng)的計算分析方法遠遠無法滿足要求。20年來，伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了計算機輔助工程分析這一新興學科（ComputerAidedEngineering）。采用CAE技術(shù)，即使在進行復雜的工程分析時也無須作很多簡化，并且計算速度快、精度高。

常見的工程分析包括：對質(zhì)量、體積、慣性力矩、強度等的計算分析；對產(chǎn)品的運動精度，動、靜態(tài)特征等的性能分析；對產(chǎn)品的應力、變形（FiniteElementMethod)等的結(jié)構(gòu)分析。222.2CAE

2.2.2有限元（FiniteElementMethod）有限元方法的基本思想是將結(jié)構(gòu)離散化，用有限個容易分析的單元來表示復雜的對象，單元之間通過有限個節(jié)點相互連接，然后根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件綜合求解。由于單元的數(shù)目是有限的，節(jié)點的數(shù)目也是有限的，所以稱為有限元法。這種方法靈活性很大，只要改變單元的數(shù)目，就可以使解的精確度改變，得到與真實情況無限接近的解。有限元方法的基本理論要用到數(shù)學、力學方面的各種知識。232.2CAE

2.2.3

CAE

分析

流程零件三維建模網(wǎng)格自動生成或人工生成顯示修改細化輸入材料數(shù)據(jù)給定載荷有限元分析滿意否顯示、輸出修改來自CAD有限元分析程序結(jié)束YN242.2CAE

2.2.4CAE分析實例－發(fā)動機分析1.整體幾何建模252.2CAE

2.2.4CAE分析實例－發(fā)動機分析2.劃分網(wǎng)格262.2CAE

2.2.4CAE分析實例－發(fā)動機分析3.加邊界約束條件272.2CAE

2.2.4CAE分析實例－發(fā)動機分析4.靜力分析整體應力分布MISES282.2CAE

2.2.4CAE分析實例－發(fā)動機分析5.靜力分析局部應力分布292.2CAE

2.2.4CAE分析實例－發(fā)動機分析6.溫度變化時程曲線302.2CAE

2.2.4CAE分析實例－發(fā)動機分析7.改進方案的溫度變化時程曲線312.3CAPP2.3.1CAPP的概念計算機輔助工藝設(shè)計（ComputerAidedProcessPlanning),從本質(zhì)上來說就是模擬人的編程工藝方式，代替人完成編程工藝的工作。零件幾何信息加工工藝信息CAPP輸入輸出零件工藝路線工序內(nèi)容故：制造系統(tǒng)中，CAD→CAPP→CAM，CAPP是橋梁322.3CAPP2.3.2CAPP發(fā)展過程CAPP的研究是以1966年在巴黎的國際生產(chǎn)工程研究會（CIRP）年會上成立的CAPP工作組為標志開始的。綜觀CAPP技術(shù)30多年的研究歷程，可以將其分為三個有代表性的發(fā)展階段332.3CAPP

基于成組技術(shù)基礎(chǔ)上的派生式工藝發(fā)展階段第一代CAPP系統(tǒng)表性的設(shè)計模式：檢索式和派生式。第一代CAPP系統(tǒng)以零件族為特征，工藝規(guī)劃模式：檢索+編輯=工藝規(guī)劃。工藝規(guī)程庫輸入編碼或圖號修改工藝規(guī)程輸出工藝規(guī)程檢索工藝規(guī)程342.3CAPP

基于成組技術(shù)基礎(chǔ)上的派生式工藝發(fā)展階段第一代CAPP系統(tǒng)表性的設(shè)計模式：檢索式和派生式。第一代CAPP系統(tǒng)以零件族為特征，工藝規(guī)劃模式：檢索+編輯=工藝規(guī)劃。輸入零件編碼修改標準工藝輸出工藝規(guī)程檢索標準工藝決策邏輯零件信息標準工藝庫352.3CAPP

基于人工智能技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)成式工藝發(fā)展階段第二代CAPP系統(tǒng)代表性的設(shè)計模式：創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)和CAPP專家系統(tǒng)。第二代CAPP系統(tǒng)以信息集成與智能決策為特征，工藝規(guī)劃模式為：信息集成+人工智能=自動工藝規(guī)劃。

輸入零件信息工藝過程創(chuàng)成輸出工藝規(guī)程工藝數(shù)據(jù)庫工藝知識庫推理機制362.3CAPP

第二代CAPP系統(tǒng)實例372.3CAPP

基于網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的分布式、工具化CAPP發(fā)展階段第三代CAPP系統(tǒng).基于網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的分布式、工具化CAPP發(fā)展階段第三代CAPP系統(tǒng).第三代CAPP系統(tǒng)以分布式網(wǎng)絡(luò)化與智能混合決策為特征，工藝規(guī)劃模式為：分布式信息集成+人工智能+人的智能=自動工藝規(guī)劃。382.3CAPP

基于網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的分布式、工具化CAPP發(fā)展階段第三代CAPP系統(tǒng).盟主企業(yè)操作界面盟員企業(yè)操作界面

系統(tǒng)配置系統(tǒng)維護資源定制模塊信息輸入模塊工藝設(shè)計模塊制造資源維護工藝結(jié)果維護制造資源定制設(shè)計方式定制信息輸入定制集成輸入CADCAPPD零件編碼輸入檢索式設(shè)計派生式設(shè)計創(chuàng)成式設(shè)計工藝文件輸出設(shè)備清單輸出定制后的CAPP系統(tǒng)

WebServer(IIS4.0/HTML/ASP/Vbscript/Jscript)Http://www.abc.aspHTMLwebpage………….Internet/Intranet盟員n瀏覽器盟主瀏覽器盟員i瀏覽器

制造資源數(shù)據(jù)庫LAN/WANDatabaseServer(

ADO/ODBC/SQL)……..工藝輸出工藝規(guī)劃信息輸入資源定制392.3CAPP

第三代CAPP實例（1）CAPP系統(tǒng)CAPP構(gòu)造平臺數(shù)據(jù)模型知識表達應用數(shù)據(jù)/知識工藝設(shè)計決策/系統(tǒng)功能工具集CAPP工具系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)操作界面零件、特征描述庫工藝知識庫設(shè)備資源庫工藝結(jié)果庫

工藝決策推理檢索匹配推理……

工藝結(jié)果輸出存儲編輯……

零件信息輸入編碼基于特征提取……CAPP通用功能結(jié)構(gòu)圖知識決策402.3CAPP

第三代CAPP實例（2）Internet數(shù)據(jù)庫防火墻防火墻防火墻Intranet盟主企業(yè)Modem用戶數(shù)據(jù)庫WEB服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器盟員企業(yè)nWEB服務(wù)器IntranetWEB服務(wù)器Intranet盟員企業(yè)i數(shù)據(jù)庫RR-CAPP系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)412.3CAPP

第三代CAPP實例（3）制造資源庫，模塊化組件庫資源支持層

制造資源定制器工序生成規(guī)則工序排序規(guī)則工藝計算規(guī)則實列匹配規(guī)則零件特征信息實列匹配特征工序生成零件工序排序工藝參數(shù)計算特征參數(shù)提取資源組織層功能實現(xiàn)層RR-CAPP系統(tǒng)的邏輯控制結(jié)構(gòu)圖制造資源設(shè)備設(shè)備選擇422.3CAPP

第三代CAPP實例（4）盟主企業(yè)操作界面盟員企業(yè)操作界面

系統(tǒng)配置系統(tǒng)維護資源定制信息輸入工藝規(guī)劃工藝輸出資源定制模塊信息輸入模塊工藝設(shè)計模塊制造資源維護工藝結(jié)果維護制造資源定制設(shè)計方式定制信息輸入定制集成輸入CADCAPPD零件編碼輸入檢索式設(shè)計派生式設(shè)計創(chuàng)成式設(shè)計工藝文件輸出設(shè)備清單輸出定制后的CAPP系統(tǒng)

WebServer(IIS4.0/HTML/ASP/Vbscript/Jscript)Http://www.abc.aspHTMLwebpage………….Internet/Intranet盟員n瀏覽器盟主瀏覽器盟員i瀏覽器

制造資源數(shù)據(jù)庫LAN/WANDatabaseServer(ADO/ODBC/SQL)……..系統(tǒng)的框架體系結(jié)構(gòu)圖432.3CAPP

第三代CAPP實例（5）LegacyCADActiveXDBMSProcessPlanningmodelProcessPlanningFounctionModulesJDBCDriverWWWServerApplicationServerDCOMServerWEBBrowserInternetDCOMFTPhttpJDBCSOLLAN/WANClientMachineServerMachineXMLParserDOMXSL系統(tǒng)的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)ADO442.3CAPP

第三代CAPP實例（6）452.3CAPP

第三代CAPP實例（7）462.3CAPP2.3.3CAPP的基本工作原理檢索式設(shè)計：輸入零件編碼或圖號，從工藝規(guī)程庫中調(diào)出該工藝，對工藝進行人工交互式修改。工藝規(guī)程庫輸入編碼或圖號修改工藝規(guī)程輸出工藝規(guī)程檢索工藝規(guī)程472.3CAPP2.3.3CAPP的基本工作原理派生式設(shè)計：零件按結(jié)構(gòu)與工藝的相似性分類歸族，為每一族零件設(shè)計相應的標準工藝過程，零件按結(jié)構(gòu)工藝特征進行編碼，計算機檢索相應零件族的標準工藝，按決策邏輯與零件信息對標準工藝進行自動修改。輸入零件編碼修改標準工藝輸出工藝規(guī)程檢索標準工藝決策邏輯零件信息標準工藝庫482.3CAPP2.3.3CAPP的基本工作原理創(chuàng)成式設(shè)計：計算機內(nèi)存入決策規(guī)則及相應的決策參考信息（各種數(shù)據(jù)庫）－－輸入零件幾何與工藝信息－－按照一定的推理機制自動創(chuàng)制一個新的優(yōu)化的工藝過程。輸入零件信息工藝過程創(chuàng)成輸出工藝規(guī)程工藝數(shù)據(jù)庫工藝知識庫推理機制492.3CAPP2.3.3CAPP的基本工作原理綜合式設(shè)計：綜合式（半創(chuàng)成式）＝派生式＋創(chuàng)成式工序設(shè)計－－派生式工步設(shè)計－－創(chuàng)成式。502.3CAPP2.3.4CAPP的的發(fā)展趨勢

進一步研究人工智能技術(shù)在CAPP系統(tǒng)中的應用

應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決傳統(tǒng)CAPP系統(tǒng)中最困難的知識獲取問題，應用模糊理論對工藝設(shè)計中不確定性推理方法進行決策，提高決策的合理性，將會繼續(xù)成為CAPP領(lǐng)域研究的熱點;；

面向各種先進制造技術(shù)模式的CAPP技術(shù)研究一步研究并行工程模式下的CAPP系統(tǒng)、適用于敏捷環(huán)境下的CAPP系統(tǒng)等。近階段隨著對網(wǎng)絡(luò)化制造模式研究的深入，研究以人、技術(shù)和組織相融合的分布式網(wǎng)絡(luò)化快速工藝規(guī)劃系統(tǒng)將成為CAPP熱點。

集成化、通用化的CAPP工具系統(tǒng)的研究

隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，基于“軟總線”技術(shù)的成熟與應用，研究基于模塊化、組件重構(gòu)技術(shù)基礎(chǔ)上的工具化CAPP系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)功能的“即插即用”，將推動CAPP通用化的進程。512.4CAM2.4.1CAM的概念CAM是計算機在產(chǎn)品制造方面有關(guān)應用的統(tǒng)稱，可有廣義的CAM和狹義的CAM之分。廣義CAM指利用計算機完成從毛坯到產(chǎn)品制造過程中的直接和間接的活動。其中工藝裝備包含了CAPP、計算機輔助工裝設(shè)計與制造，計算機輔助數(shù)控編程（NCP），工時定額和材料定額的編制等內(nèi)容。狹義CAM常指工藝準備或它的某些活動中應用計算機來進行，大多指數(shù)控程序的編制。點擊播放522.4CAM2.4.2數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程

NC.零件的加工信息是存儲在數(shù)控紙帶上的，通過光電閱讀機讀取數(shù)控紙帶上的信息，實現(xiàn)機床的加工控制。

CNC.在計算機上編程，或者直接接收來自CAPP的信息，實現(xiàn)自動編程

加工中心.具有

(1)多坐標軸聯(lián)動控制;(2)刀具位置補償;(3)系統(tǒng)故障診斷;(4)在線編程;(5)加工、編程并行作業(yè);(6)加工仿真;(7)刀具管理和監(jiān)控;(8)在線檢測等功能。

532.4CAM2.4.3數(shù)控系統(tǒng)功能542.4CAM2.4.4數(shù)控編程根據(jù)來自CAD的零件幾何信息和來自CAPP的零件工藝信息自動或在人工干預下生成數(shù)控代碼的過程。數(shù)控編程方式手工編程；數(shù)控語言編程；CAD/CAM系統(tǒng)編程；自動編程下面將對這4種編程方式做進一步的介紹552.4CAM

手工編程手工編程是編程人員按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的加工程序段和指令格式，手工編寫出待加工零件的數(shù)控加工程序。手工編程的主要步驟如下：

（1）根據(jù)零件圖紙對零件進行工藝分析；

（2）確定加工路線和工藝參數(shù)（裝夾順序、表面 加工先后順序、切削參數(shù)）；

（3）確定刀具移動軌跡（起點、終點、運動形 式）；

（4）計算機床運動所需要數(shù)據(jù)；

（5）書寫零件加工程序單；

（6）紙帶穿孔562.4CAM

數(shù)控語言編程使用數(shù)控語言編程往往被稱為“自動編程”，這種叫法來源于APT（AutomaticallyProgrammedTools）數(shù)控編程語言。事實上，它并不是自動化的編程工具，只是比手工編程前進一步，實現(xiàn)了用“高級編程語言”來編寫數(shù)控程序。572.4CAM

數(shù)控語言編程582.4CAMCAD/CAM系統(tǒng)編程采用數(shù)控語言編程雖比手工編程簡化許多，但仍需要編程人員編寫源程序，仍比較費時。為此，后來又發(fā)展了CAD/CAM編程技術(shù)。到目前幾乎所有大型CAD/CAM應用軟件都具備數(shù)控編程功能。在使用這種系統(tǒng)編程時，編程人員不需要編寫數(shù)控源程序，只需要從CAD數(shù)據(jù)庫中調(diào)出零件圖形文件，并顯示在屏幕上，采用多級功能菜單作為人機界面。編程過程中，系統(tǒng)還會給出大量的提示。這種方式操作方便，容易學習，又可大大提高編程效率。一般CAD/CAM系統(tǒng)編程部分都包括下面的基本內(nèi)容：查詢被加工部位圖形元素的幾何信息；對設(shè)計信息進行工藝處理；刀具中心軌跡計算；定義刀具類型；定義刀位文件數(shù)據(jù)592.4CAMCAD/CAM系統(tǒng)編程CAD系統(tǒng)CAD系統(tǒng)后處理程序連接模塊（零件工藝規(guī)劃）EXAPT系統(tǒng)工作文件EXAPT程序接口IGES工具數(shù)據(jù)NC源程序NC數(shù)據(jù)602.4CAM

自動編程

上述CAD/CAM系統(tǒng)編程仍需要編程人員過多地干預才能生成數(shù)控源程序。隨著CAPP技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控自動編程成為可能。系統(tǒng)從CAD數(shù)據(jù)庫獲取零件的幾何信息，從CAPP數(shù)據(jù)庫獲取零件加工過程的工藝信息，然后調(diào)用NC源程序生成數(shù)控源程序，再對源程序進行動態(tài)仿真，如果正確無誤，則將加工指令送到機床進行加工。CADCAD數(shù)據(jù)庫CAPP數(shù)據(jù)庫CAPP幾何信息工藝信息NC源程序生成器后置處理程序動態(tài)仿真正確NC機床修改NC代碼庫612.4CAM

自動編程左上圖：3D實體動態(tài)模擬左下圖：參數(shù)選擇右圖：代碼自動生成①②③623EDIS的擴展技術(shù)3.1智能CAD3.2概念設(shè)計3.3面向X的設(shè)計3.4并行工程3.5快速原型法3.6反求工程技術(shù)3.7綠色設(shè)計633EDIS的擴展技術(shù)3.1.1智能CAD智能CAD是將人工智能技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)應用與工程設(shè)計的過程。643EDIS的擴展技術(shù)3.1.2智能CAD功能該系統(tǒng)能智能地支持設(shè)計者，即在知識庫的支持下，系統(tǒng)具有搜索、推理決策的能力，包括理解設(shè)計者的意圖、設(shè)計條件和約束，提出各種可行的設(shè)計方案及結(jié)構(gòu)，能正確解釋設(shè)計者提出的問題，查找并改正設(shè)計錯誤。這就要求系統(tǒng)具有一個內(nèi)容豐富的知識庫和一個進行理解推理和決策的模塊。系統(tǒng)具備相應的設(shè)計資料數(shù)據(jù)庫和計算分析程序庫，還應有圖形支撐系統(tǒng)和文件產(chǎn)生系統(tǒng)。系統(tǒng)具有自學習能力，即能夠不斷地總結(jié)經(jīng)驗，自動地從知識庫將過時的、不合理的知識刪除掉，并能不斷地吸收新的知識。653EDIS的擴展技術(shù)3.1.3智能CAD組成結(jié)構(gòu)圖663EDIS的擴展技術(shù)3.1.4示例－基于PRO的快速設(shè)計系統(tǒng)（1）673EDIS的擴展技術(shù)3.1.4示例－基于PRO的快速設(shè)計系統(tǒng)（2）683EDIS的擴展技術(shù)3.2概念設(shè)計2.1概念設(shè)計它是根據(jù)產(chǎn)品總的功能要求，創(chuàng)造出相應的原理方案來。一般有兩種方法：功能分析法和創(chuàng)造性思維法。而概念設(shè)計專家系統(tǒng)都是基于功能分析法上的。輸入設(shè)計要求功能分解確定總功能功能元求解功能元組合成多個方案選擇分析與評價最佳原理方案黑箱法功能樹功能分解知識庫設(shè)計目錄數(shù)據(jù)庫形態(tài)學矩陣評價方法庫專家規(guī)則知識庫設(shè)計流程693EDIS的擴展技術(shù)3.3面向X的設(shè)計(1)面向X設(shè)計的概念該方法克服傳統(tǒng)設(shè)計方法中只注重產(chǎn)品的功能要求的思想，強調(diào)在設(shè)計階段就開始考慮產(chǎn)品生命周期的各個階段、各方面的因素的要求，采用“teamwork”的工作方式，設(shè)計出好造、好修、好用…..的產(chǎn)品。(2)面向X設(shè)計的內(nèi)容面向制造的設(shè)計;面向裝配的設(shè)計;面向維修的設(shè)計;

面向回收的設(shè)計;面向質(zhì)量的設(shè)計;面向包裝運輸?shù)脑O(shè)計;

面向壽命的設(shè)計;面向環(huán)保的設(shè)計;面向可靠性的設(shè)計;703EDIS的擴展技術(shù)3.4并行工程3.4.1傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)方法產(chǎn)品總是從一個部門遞交給下一部門，每次都根據(jù)各自需要進行修改?！靶庐a(chǎn)品在各部門間的拋接”是早期電子工業(yè)的生動寫照。無法加工裝配困難713EDIS的擴展技術(shù)3.4.2并行設(shè)計的概念并行設(shè)計是一種系統(tǒng)化、集成化的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，它以計算機作為主要技術(shù)手段，除了通常意義下的CAD、CAPP、CAM、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（ProductDataManagementSystem——PDMS）等單元技術(shù)的應用外，還要著重解決以下一些關(guān)鍵技術(shù)問題:

產(chǎn)品并行開發(fā)過程建模及優(yōu)化。

支持并行設(shè)計的計算機信息系統(tǒng)模擬仿真技術(shù)。產(chǎn)品性能綜合評介和決策系統(tǒng)。并行設(shè)計中的管理技術(shù)723EDIS的擴展技術(shù)3.4.3并行設(shè)計方法的組成DFX是并行工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。FX是CE的思想核心，是CE的支撐工具。而CE是DFX在產(chǎn)品生命周期上的拓展.733EDIS的擴展技術(shù)3.5快速原型法3.5.1快速原型(RPM)概念快速原型制造技術(shù)是由CAD模型直接驅(qū)動的快速制造任意復雜形狀三維實體的技術(shù)總稱。它的特征是：

1）可以制造任意復雜的三維幾何實體。

2）CAD模型直接驅(qū)動。

3）成形設(shè)備無需專用夾具或工具。

4）成形過程中無人干預或較少干預743EDIS的擴展技術(shù)3.5快速原型法3.5.2快速原型法的原理和過程快速原型技術(shù)采用離散/堆積成型的原理，其過程是：先由三維CAD軟件設(shè)計出所需要零件的計算機三維曲面或?qū)嶓w模型（亦稱電子模型），然后根據(jù)工藝要求，將其按一定厚度進行分層，把原來的三維電子模型變成二維平面信息（截面信息），即離散的過程；再將分層后的數(shù)據(jù)進行一定的處理，加入加工參數(shù)，產(chǎn)生數(shù)控代碼，在微機控制下，數(shù)控系統(tǒng)以平面加工方式有序地連續(xù)加工出每個薄層并使它們自動粘接而成形，這就是材料堆積的過程。753EDIS的擴展技術(shù)3.5快速原型法3.5.2快速原型法的原理和過程763EDIS的擴展技術(shù)3.5快速原型法3.5.2快速原型法的原理和過程CAD模型層面信息處理Z軸向離散化（分層）層面加工與粘接層層堆積后處理分解過程組合過程計算機信息處理成型機堆積成型773EDIS的擴展技術(shù)3.5快速原型法3.5.3快速原型法的應用領(lǐng)域783EDIS的擴展技術(shù)3.6反求工程技術(shù)3.6.1反求工程技術(shù)的概念反求工程(ReverseEngineering)是針對現(xiàn)有三維實物（樣品或模型），在沒有技術(shù)文檔的情況下，利用三維數(shù)字化測量設(shè)備準確、快速測得輪廓的幾何數(shù)據(jù)，并加以建構(gòu)、編輯、修改生成通用輸出格式的曲面數(shù)字化模型，再送入通用CAD/CAM系統(tǒng)中，作進一步的處理，從而生成NC加工路徑或RP所需的模型截面輪廓數(shù)據(jù)，最后復制出實物或其原型的過程。793EDIS的擴展技術(shù)3.6反求工程技術(shù)3.6.2關(guān)鍵技術(shù)它所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括：三維實體幾何形狀數(shù)據(jù)的快速獲取，大型密集離散數(shù)據(jù)處理及其三維實體模型重構(gòu)，快速原型及快速加工等技術(shù)。803EDIS的擴展技術(shù)3.6反求工程技術(shù)3.6.3反求工程工作流程813EDIS的擴展技術(shù)3.7綠色設(shè)計3.7.1綠色產(chǎn)品概念綠色設(shè)計是由綠色產(chǎn)品的誕生所引申的一種設(shè)計方法，因此，要進行綠色設(shè)計，首先有必要弄清什么樣的產(chǎn)品是綠色產(chǎn)品？綠色產(chǎn)品就是在其生命周期全程中，符合特定的環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率最高，能源消耗最低的產(chǎn)品。823EDIS的擴展技術(shù)3.7綠色設(shè)計3.7.2綠色設(shè)計的定義綠色設(shè)計是這樣一種設(shè)計，即在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性（可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等），并將其作為設(shè)計目標，在滿足環(huán)境目標要求的同時，保證產(chǎn)品應有的基本功能、使用壽俞、質(zhì)量等。綠色設(shè)計要求，在設(shè)計產(chǎn)品時必須按環(huán)境保護的指標選用合理的原材料、結(jié)構(gòu)和工藝，在制造和使用過程中降低能耗、不產(chǎn)生毒副作用，其產(chǎn)品易于拆卸和回收，回收的材料可用于再生產(chǎn)。833EDIS的擴展技術(shù)3.7綠色設(shè)計3.7.3綠色設(shè)計的主要內(nèi)容綠色產(chǎn)品的描述與建模綠色設(shè)計的材料選擇與管理產(chǎn)品的可回收性設(shè)計產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計綠色產(chǎn)品的成本分析843EDIS的擴展技術(shù)3.7綠色設(shè)計3.7.4綠色設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)綠色產(chǎn)品評價體系、方法的研究;

綠色設(shè)計模型的建立;

綠色設(shè)計數(shù)據(jù)資料的收集整理與數(shù)據(jù)庫的建立;

綠色設(shè)計方法的系統(tǒng)研究及知識庫的建立。853EDIS的擴展技術(shù)3.7綠色設(shè)計綠色設(shè)計可拆卸性、可回收性等評價環(huán)境、經(jīng)濟性評價評價結(jié)果評價結(jié)果環(huán)境特征信息綠色設(shè)計數(shù)據(jù)庫綠色設(shè)計數(shù)據(jù)庫環(huán)境數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫……3.7.5綠色產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)框圖864EDIS的集成技術(shù)4.1EDIS的集成技術(shù)產(chǎn)生及存在的問題集成度低。由于CAD、CAPP、CAM是相互獨立發(fā)展起來