CAx集成分析与应用模式.docx

PAGE 1 PAGE 1 CAx集成分析与应用模式  分析CAD/CAM/CAE/CAPP的集成与应用模式，包括以CAD为基础的基于特征技术的计算机辅助各环节(CAx)集成、基于PDM的CAx系统集成、基于CORBA组件技术的ERP/CAx集成、基于本体和产品生命周期管理(PLM)的PDM/CAx集成，以及基于并行工程的集成与集成优化，指出随着工程图形处理、产品建模、数据交换、特征识别和机敏制造等关键技术的发展，将来的CAx系统应用向着网络化、虚拟化和智能化的无缝集成方向发展。  自从1965年Niebel首次提出计算机辅助工艺设计（CAPP）系统的思想，至今CAPP已经历了检索式、派生式、创成式、混合式、专家系统和工具系统等不同的发展阶段，并涌现出一大批CAPP原型系统和商品化CAPP软件。随着企业信息化进程的不断深入，产品数据管理（PDM）系统、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）等现代设计制造技术的应用日益广泛。20世纪90年月初，出现了专用的CAD系统，初步实现CAD信息的集成，随着并行工程（CE）、机敏制造（AM）和虚拟制造（VM）等先进制造理念的发展和应用，以及STEP标准的提出、分布式计算技术的进步和CORBA、JavaRMI技术标准的更加成熟，基于PDM的计算机辅助集成技术的研究和应用获得了快速发展，20世纪90年月末至今，计算机集成制造系统（CIMS）在信息集成和过程集成的基础上，开始强调企业应用集成（EAI）和企业学问集成（EKI）。  1CAx的集成应用模式  CAx系统集成应用的关键是CAD与CAPP的互联，在CIMS中，CAPP是连接设计与制造的重要桥梁和纽带，同时也是制造业企业信息化工程中的关键数据源头，要求CAPP能敏捷集成异构信息源。CAx集成的主要目标是实现工艺系统内部（工艺路线编制，工艺规程设计，材料、工时定额计算，工装设计）的集成，简化工艺预备与工艺文件的管理，为制造资源计划/企业资源计划（MRPII/ERP）供应计算机内部优化，规范工艺设计信息，促进CAPP/MRPII/ERP的集成，为MRPII/ERP实现优化生产管理打下基础，实现CAD/CAPP/数控编程系统（NCP）的集成，为实现以PDM为基础的企业信息集成供应工艺数据。  CAx的集成应用可以由各单元技术系统的单项应用逐步发展到局部集成，进而全部集成应用的水平。CAx集成应用有三个层次：第一层次是面向产品信息的CAPP集成，目标首先是实现工艺部门内部的信息共享及工艺设计与管理的一体化，工艺数据必需做到一次输入，相互关联，全程共享，并具有统一的数据结构。第二层次是CAPP与CAD的集成，CAPP必需能读取CAD产生的产品结构信息与图形信息，避免重复输入，这要求CAD系统应能自动生成设计BOM，为CAPP系统供应完整、全都、正确的BOM信息和图纸数据。第三层次是逐步实现与MRPII/ERP等管理信息系统的集成，为这些系统供应产品结构树、产品零/部件工艺路线表、工时定额表、材料定额表、工装汇总表和工艺明细表等工艺信息。  1.1以CAD为基础的基于特征技术的CAx集成  三维CAD模型包含CAE系统所需的属性，能进行CAE工作的前处理和后处理，将信息便利地与CAE系统进行交换，实现CAD与CAE的集成，提高产品的设计水平和设计质量。CAD能为CAPP和CAM系统供应设计的基础信息，通过特征技术等实现CAD与下游CAPP、CAM等应用系统的信息集成。CAD/CAM系统集成，要求整个产品设计过程中的各个阶段、每一设计步骤都能有效地使用CAD技术，要求设计信息能自动转化为CAM系统的信息，逐步形成一个以CAD/CAM共享工程数据库的CIMS，实现对产品的设计、掌握和制造过程的自动化。  特征识别是将几何模型的某一部分与预定义的特征型相比较，识别出相匹配的特征例，从而实现直接从几何模型数据库中获得所需要的输入信息。特征识别包括形位公差和粗糙度的符号特征识别。外形特征识别的实现包括：搜寻特征库，匹配拓扑/几何模式；从数据库中提取已识别的特征；确定特征参数（如孔径、槽深等）；完成特征的几何模型；将简洁的特征进行组合，以获得高级特征。实现的关键技术主要有：匹配、构形元素（点、线、面等）生长、体积分解和从构造实体几何表示法（CSG树）中识别特征等。采用特征识别技术从CAD中获取CAPP所需信息，基于模式识辨理论的特征技术是实现CAx系统集成的有效方法，它是从产品的实体模型动身，自动识辨出具有一定工程意义的加工特征，进而生成产品的特征模型和制造信息。  文献应用CAD/CAPP/CAM集成进行平滑回转体设计、制造工艺设计，用C