先進制造系統(tǒng)

1、1第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)第第 1 章章 先進制造系統(tǒng)總論先進制造系統(tǒng)總論第第 2 章章 先進制造系統(tǒng)基本原理先進制造系統(tǒng)基本原理第第 3 章章 先進制造模式先進制造模式 第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)第第 5 章章 先進制造裝備及技術(shù)先進制造裝備及技術(shù) 第第 6 章章 先進制造工藝技術(shù)先進制造工藝技術(shù) 第第 7 章章 綠色設(shè)計與制造綠色設(shè)計與制造第第 8 章章 典型產(chǎn)品的制造系統(tǒng)典型產(chǎn)品的制造系統(tǒng) 第第 9 章章 制造系統(tǒng)展望制造系統(tǒng)展望 2第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)第第4章提要章

2、提要 先進設(shè)計技術(shù)是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)。先進設(shè)計技術(shù)是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)。制造系統(tǒng)制造系統(tǒng)設(shè)計包括設(shè)計包括產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計、過程系統(tǒng)設(shè)計過程系統(tǒng)設(shè)計、組織系統(tǒng)組織系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計、生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計和和信息系統(tǒng)設(shè)計信息系統(tǒng)設(shè)計。本章將從產(chǎn)本章將從產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計的角度，介紹制造系統(tǒng)中一些最基本的品系統(tǒng)設(shè)計的角度，介紹制造系統(tǒng)中一些最基本的單元技術(shù)：計算機輔助技術(shù)單元技術(shù)：計算機輔助技術(shù)（CADCADCAPPCAPPCAMCAMCAFDCAFD），），面向產(chǎn)品主要性能的設(shè)計技術(shù)面向產(chǎn)品主要性能的設(shè)計技術(shù)（DFMDFMDFADFADFCDFCDFQDFQ），模塊化設(shè)計，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技，模塊化

3、設(shè)計，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)。術(shù)。3第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)第第4章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)4.1 4.1 先進設(shè)計技術(shù)的定義、內(nèi)容與特點先進設(shè)計技術(shù)的定義、內(nèi)容與特點4.2 4.2 計算機輔助計算機輔助X X（CAXCAX）4.3 4.3 面向面向X X的設(shè)計（的設(shè)計（DFXDFX） 4.4 4.4 模塊化設(shè)計（模塊化設(shè)計（MDMD）4.5 4.5 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDMPDM）4第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)4.1 4.1 先進設(shè)計技術(shù)的定義、內(nèi)容與特點先進設(shè)計技術(shù)的定義、內(nèi)容與特點4.1.1 先進設(shè)計技術(shù)

4、的定義先進設(shè)計技術(shù)的定義4.1.2 先進設(shè)計技術(shù)的基本內(nèi)容先進設(shè)計技術(shù)的基本內(nèi)容 4.1.3 先進設(shè)計技術(shù)的特點先進設(shè)計技術(shù)的特點 5第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)先進設(shè)計技術(shù)是指融合最新科技成果，適應(yīng)當(dāng)今社會需求變化的，新的、高級水平的各種設(shè)計方法和手段。AMS中的先進設(shè)計系統(tǒng)包括設(shè)計硬件、設(shè)計軟件和設(shè)計人員三方面 。4.1.1 先進設(shè)計技術(shù)的先進設(shè)計技術(shù)的定義定義6第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)(1)(1)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù) 是指傳統(tǒng)的設(shè)計理論與方法，包括運動學(xué)、靜力是指傳統(tǒng)的設(shè)計理論與方法，包括運動學(xué)、靜力學(xué)、動力學(xué)、材料

5、力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、工程數(shù)學(xué)等。學(xué)、動力學(xué)、材料力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、工程數(shù)學(xué)等。(2)(2)主體技術(shù)主體技術(shù)計算機輔助計算機輔助X（X指產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、數(shù)控指產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、數(shù)控編程、工裝設(shè)計等）編程、工裝設(shè)計等）面向面向“X”的設(shè)計（的設(shè)計（X指加工、裝配、成指加工、裝配、成本、質(zhì)量本、質(zhì)量等），優(yōu)化設(shè)計，有限元分析，模擬仿真，虛擬設(shè)計，等），優(yōu)化設(shè)計，有限元分析，模擬仿真，虛擬設(shè)計，工程數(shù)據(jù)庫，快速響應(yīng)設(shè)計，智能設(shè)計等。工程數(shù)據(jù)庫，快速響應(yīng)設(shè)計，智能設(shè)計等。(3)(3)支撐技術(shù)支撐技術(shù) 為設(shè)計信息的處理、加工、推理與驗證提供了多為設(shè)計信息的處理、加工、推理與驗證提供了多種理論、

6、方法和手段的支撐。種理論、方法和手段的支撐。(4)(4)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)為了實用而派生的各類具體產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)，為了實用而派生的各類具體產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)，如機床、汽車、工程機械、精密機械等設(shè)計的知識和技術(shù)。如機床、汽車、工程機械、精密機械等設(shè)計的知識和技術(shù)。 4.1.2 先進設(shè)計技術(shù)的基本內(nèi)容先進設(shè)計技術(shù)的基本內(nèi)容7第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng) 數(shù)字化：數(shù)字化：所有信息通過數(shù)字化后均可為計算機所用。所有信息通過數(shù)字化后均可為計算機所用。大大提高了設(shè)計的準(zhǔn)確性和效率，修改設(shè)計極為方大大提高了設(shè)計的準(zhǔn)確性和效率，修改設(shè)計極為方便。便。 智能化：智能化：以計

7、算機為主模仿人的智能活動，解決以計算機為主模仿人的智能活動，解決 極復(fù)雜的問題，做出高度智能化設(shè)計。極復(fù)雜的問題，做出高度智能化設(shè)計。 動態(tài)化：動態(tài)化：在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上考慮生產(chǎn)中實際存在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上考慮生產(chǎn)中實際存 在的多種變化量的影響。在的多種變化量的影響。 系統(tǒng)性：系統(tǒng)性：把產(chǎn)品的整機作為一個系統(tǒng)；把產(chǎn)品的把產(chǎn)品的整機作為一個系統(tǒng)；把產(chǎn)品的設(shè)計過程作為一個系統(tǒng)。設(shè)計過程作為一個系統(tǒng)。4.1.3 先進設(shè)計技術(shù)的特點先進設(shè)計技術(shù)的特點8第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng) 優(yōu)化性：優(yōu)化性：重視綜合集成，在性能、技術(shù)、經(jīng)濟、制重視綜合集成，在性能、技術(shù)、經(jīng)濟、制

8、造工藝、使用、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展等各種約束條件造工藝、使用、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展等各種約束條件下，和廣泛的學(xué)科領(lǐng)域。下，和廣泛的學(xué)科領(lǐng)域。 創(chuàng)新性：創(chuàng)新性：突出創(chuàng)新意識，采用多種可行的創(chuàng)新方法，突出創(chuàng)新意識，采用多種可行的創(chuàng)新方法，不斷要求最優(yōu)方案。不斷要求最優(yōu)方案。 社會性：社會性：先進設(shè)計技術(shù)要先進設(shè)計技術(shù)要綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟和綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟和社會因素社會因素，產(chǎn)品開發(fā)過程要，產(chǎn)品開發(fā)過程要以面向社會、面向市場以面向社會、面向市場為主導(dǎo)思想為主導(dǎo)思想，要考慮滿足人機環(huán)境等之間的協(xié)，要考慮滿足人機環(huán)境等之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，強調(diào)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量（物質(zhì)功能）的實用性調(diào)關(guān)系，強調(diào)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量（物質(zhì)功能）的實

9、用性與外觀質(zhì)量（精神功能）的藝術(shù)性的統(tǒng)一。與外觀質(zhì)量（精神功能）的藝術(shù)性的統(tǒng)一。4.1.3 先進設(shè)計技術(shù)的特點先進設(shè)計技術(shù)的特點9第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)4.1 END10第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)4.2 4.2 計算機輔助計算機輔助X X（CAXCAX）4.2.1 計算機輔助設(shè)計（計算機輔助設(shè)計（CAD） 4.2.2 計算機輔助工藝設(shè)計（計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP） 4.2.3 計算機輔助制造（計算機輔助制造（CAM） 11第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計（計算機輔助

10、設(shè)計（CAD）。在設(shè)計活動中，利用計算機在設(shè)計活動中，利用計算機系統(tǒng)系統(tǒng)幫助幫助設(shè)計者進行設(shè)計的設(shè)計者進行設(shè)計的建立、修改、分析或優(yōu)化等建立、修改、分析或優(yōu)化等一切技術(shù)的總和。一切技術(shù)的總和。計算機輔助工程（計算機輔助工程（CAE）。）。工程設(shè)計中借助計算機系統(tǒng)進行分析工程設(shè)計中借助計算機系統(tǒng)進行分析計算與分析仿真。計算與分析仿真。CAE核心技術(shù)是有限元技術(shù)和虛擬樣機技術(shù)。核心技術(shù)是有限元技術(shù)和虛擬樣機技術(shù)。計算機輔助工藝設(shè)計計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP）。）。利用計算機系統(tǒng)對產(chǎn)品及加工利用計算機系統(tǒng)對產(chǎn)品及加工零件工藝參數(shù)進行合理選擇。零件工藝參數(shù)進行合理選擇。計算機輔助制造計算機輔助制造（

11、CAM）。）。按零件形狀及按零件形狀及CAPP的數(shù)控代碼進行的數(shù)控代碼進行數(shù)控加工，考慮刀具補償?shù)群筇幚砑凹庸み^程仿真、機器人控制數(shù)控加工，考慮刀具補償?shù)群筇幚砑凹庸み^程仿真、機器人控制計算機輔助工裝設(shè)計計算機輔助工裝設(shè)計（CAFD）它是指利用計算機系統(tǒng)進行夾具它是指利用計算機系統(tǒng)進行夾具建模、分析與設(shè)計，達到縮短夾具設(shè)計與生產(chǎn)準(zhǔn)備時間的目的。建模、分析與設(shè)計，達到縮短夾具設(shè)計與生產(chǎn)準(zhǔn)備時間的目的。 4.2 4.2 計算機輔助計算機輔助X X的涵義的涵義12第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)4.2.1 計算機輔助設(shè)計（計算機輔助設(shè)計（CAD） 1. CAD的發(fā)展的

12、發(fā)展2. CAD的過程與原理的過程與原理3. 計算機輔助繪圖計算機輔助繪圖4. CAD系統(tǒng)的造型方法系統(tǒng)的造型方法13第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng) CAD技術(shù)思想起源于技術(shù)思想起源于20世紀(jì)世紀(jì)60年代末，美國麻省年代末，美國麻省理工學(xué)院理工學(xué)院Sutherland博士的研究工作。博士的研究工作。40多年來，多年來，CAD技術(shù)已發(fā)展成為以技術(shù)已發(fā)展成為以“計算機技術(shù)計算機技術(shù)”和和“計算機圖計算機圖形學(xué)形學(xué)”為技術(shù)基礎(chǔ)，并融合各應(yīng)用領(lǐng)域中的設(shè)計理論為技術(shù)基礎(chǔ)，并融合各應(yīng)用領(lǐng)域中的設(shè)計理論與方法的一種高新技術(shù)。與方法的一種高新技術(shù)。 在工業(yè)化國家如美國、日本和

13、歐洲各國，在工業(yè)化國家如美國、日本和歐洲各國，CAD已已廣泛應(yīng)用于設(shè)計與制造領(lǐng)域，如飛機、汽車、機械、廣泛應(yīng)用于設(shè)計與制造領(lǐng)域，如飛機、汽車、機械、模具、建筑、集成電路，已實現(xiàn)模具、建筑、集成電路，已實現(xiàn)100%的計算機繪圖。的計算機繪圖。機械產(chǎn)品機械產(chǎn)品CAD軟件的功能越來越完善，越來越強大。軟件的功能越來越完善，越來越強大。1. CAD的發(fā)展（略）的發(fā)展（略）4.2.1 計算機輔助設(shè)計（計算機輔助設(shè)計（CAD） 14第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)圖圖4-1 4-1 傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計過程傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計過程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書任務(wù)書任務(wù)書分析分析條件協(xié)商條件協(xié)商

14、確定設(shè)計參數(shù)確定設(shè)計參數(shù)資料的調(diào)研和分析資料的調(diào)研和分析總體結(jié)構(gòu)方案擬定總體結(jié)構(gòu)方案擬定方案論證方案論證更改更改設(shè)計設(shè)計調(diào)整調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計與繪圖結(jié)構(gòu)設(shè)計與繪圖編寫技術(shù)文件編寫技術(shù)文件交付交付制造制造2. CAD的過程與原理的過程與原理(1)傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計過程傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計過程4.2.1 計算機輔助設(shè)計（計算機輔助設(shè)計（CAD） 在傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計過程中，每在傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計過程中，每一個環(huán)節(jié)都是由設(shè)計者以手工一個環(huán)節(jié)都是由設(shè)計者以手工方式完成的，如圖方式完成的，如圖4-1所示。所示。15第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計的傳統(tǒng)設(shè)計的特點是：特點是：設(shè)計者通過類比

15、分析法或經(jīng)驗公式來確定設(shè)計方案；設(shè)計者通過類比分析法或經(jīng)驗公式來確定設(shè)計方案；設(shè)計工作周期長，效率低。設(shè)計者繪制裝配圖和零部設(shè)計工作周期長，效率低。設(shè)計者繪制裝配圖和零部件工作圖的時間約占設(shè)計時間的件工作圖的時間約占設(shè)計時間的70%左右；左右；設(shè)計質(zhì)量受人工計算條件的限制。設(shè)計質(zhì)量受人工計算條件的限制。 4.2.1 計算機輔助設(shè)計（計算機輔助設(shè)計（CAD） (1)傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計過程傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計過程(2)CAD技術(shù)的內(nèi)涵技術(shù)的內(nèi)涵CAD是一種用是一種用計算機硬、軟件系統(tǒng)計算機硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對輔助人們對“產(chǎn)品產(chǎn)品”進行設(shè)計的方法與技術(shù)，包括進行設(shè)計的方法與技術(shù)，包括分析分析、計算計算、繪圖

16、繪圖、仿真仿真、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和和性能性能的優(yōu)化以及文檔制作等設(shè)計活動。的優(yōu)化以及文檔制作等設(shè)計活動。16第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)CAD硬件硬件: 由計算機及外圍設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境組成。由計算機及外圍設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境組成。CAD軟件軟件:支撐軟件支撐軟件：操作系統(tǒng)，程序設(shè)計語言及其編輯系統(tǒng)，：操作系統(tǒng)，程序設(shè)計語言及其編輯系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，圖形支撐系統(tǒng)，還有網(wǎng)絡(luò)通信軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，圖形支撐系統(tǒng)，還有網(wǎng)絡(luò)通信軟件。應(yīng)用軟應(yīng)用軟件：件：幫助設(shè)計者去完成各種設(shè)計任務(wù)設(shè)計計算方法庫和各種應(yīng)幫助設(shè)計者去完成各種設(shè)計任務(wù)設(shè)計計算方法庫和各種應(yīng)用程序庫用

17、程序庫設(shè)計者設(shè)計者 與與CAD系統(tǒng)的軟硬件一起組成的能協(xié)同完成系統(tǒng)的軟硬件一起組成的能協(xié)同完成設(shè)計任務(wù)的人機系統(tǒng)。設(shè)計任務(wù)的人機系統(tǒng)。 (3)CAD系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成4.2.1 計算機輔助設(shè)計（計算機輔助設(shè)計（CAD） (4)CAD過程模型過程模型 將設(shè)計過程中能用將設(shè)計過程中能用CAD技術(shù)來實現(xiàn)的活動集合在一起就技術(shù)來實現(xiàn)的活動集合在一起就構(gòu)成了構(gòu)成了CAD過程。過程。圖圖4-2表示產(chǎn)品表示產(chǎn)品CAD過程模型，虛線以上為過程模型，虛線以上為手工設(shè)計進程，虛線以下為手工設(shè)計進程，虛線以下為CAD方法。目前，設(shè)計過程中的方法。目前，設(shè)計過程中的每個設(shè)計活動都要盡可能采用并行工作方式。每個設(shè)計活

18、動都要盡可能采用并行工作方式。 17第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)(4)CAD過程模型過程模型圖圖4-2 CAD過程模型過程模型 CAD系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計經(jīng)驗經(jīng)驗專家專家知識知識決策決策能力能力設(shè)計者設(shè)計者提出設(shè)提出設(shè)計任務(wù)計任務(wù)確定設(shè)確定設(shè)計目標(biāo)計目標(biāo)建立設(shè)建立設(shè)計模型計模型設(shè)計設(shè)計綜合綜合分析分析計算計算審核審核檢驗檢驗表達設(shè)表達設(shè)計結(jié)果計結(jié)果產(chǎn)品產(chǎn)品模型模型工程工程分析分析動態(tài)動態(tài)模擬模擬自動自動繪圖繪圖計算機硬件與軟件計算機硬件與軟件數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫知識庫知識庫圖形庫圖形庫4.2.1 計算機輔助設(shè)計（計算機輔助設(shè)計（CAD） 18第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)

19、先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)計算機輔助繪制二維圖形常用的方法有四種：計算機輔助繪制二維圖形常用的方法有四種：(1)人機交互式繪圖人機交互式繪圖 早期的早期的CAD系統(tǒng)都是采用這種方式，速度慢，系統(tǒng)都是采用這種方式，速度慢，繪圖工作量大。繪圖工作量大。 3. 計算機輔助繪圖計算機輔助繪圖（繪圖工作量的40%60%是各種標(biāo)注）4.2.1 計算機輔助設(shè)計（計算機輔助設(shè)計（CAD） (2)參數(shù)化繪圖參數(shù)化繪圖 利用尺寸驅(qū)動方式利用尺寸驅(qū)動方式 繪圖。較先進的圖形支撐系統(tǒng)繪圖。較先進的圖形支撐系統(tǒng)都提供這種功能。這種方式大大提高了繪圖效率，也支持快速的都提供這種功能。這種方式大大提高了繪圖效率，

20、也支持快速的概念設(shè)計。概念設(shè)計。(3)利用圖形庫繪圖利用圖形庫繪圖 將一些常用圖素參數(shù)化，存在圖庫中。需要將一些常用圖素參數(shù)化，存在圖庫中。需要時調(diào)用時調(diào)用 ，并將之拼成所需要的零件圖形。，并將之拼成所需要的零件圖形。 此法可提高繪圖效率此法可提高繪圖效率(4)利用實體造型繪圖利用實體造型繪圖 建立三維立體模型，再生成二維圖形，最建立三維立體模型，再生成二維圖形，最后再進行修改和補充并標(biāo)注尺寸、公差和其他技術(shù)要求。后再進行修改和補充并標(biāo)注尺寸、公差和其他技術(shù)要求。 19第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)造型技術(shù)又稱建模技術(shù)造型技術(shù)又稱建模技術(shù)(1)幾何造型（幾何造

21、型（Geometry Modellng） 也稱為也稱為幾何建模幾何建模，對于，對于現(xiàn)實世界中的物體，按人們的想象輸入計算機，而計算機以現(xiàn)實世界中的物體，按人們的想象輸入計算機，而計算機以一定的方式將模型存儲起來。一定的方式將模型存儲起來。4. CAD系統(tǒng)的造型方法系統(tǒng)的造型方法4.2.1 計算機輔助設(shè)計（計算機輔助設(shè)計（CAD） 線框模型表面模型實體模型20第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)(2)特征造型特征造型（Feature Modellng） 幾何造型幾何造型詳細(xì)描述了物詳細(xì)描述了物體的幾何信息與拓?fù)湫朋w的幾何信息與拓?fù)湫畔?，但缺乏明顯的工程息，但缺乏明顯的

22、工程含義，如材料、精度、含義，如材料、精度、表面粗糙度和其他技術(shù)表面粗糙度和其他技術(shù)要求等。而要求等。而特征造型特征造型不不僅包含了上述，還包含僅包含了上述，還包含了物體與制造工藝相關(guān)了物體與制造工藝相關(guān)的信息。的信息。4.2.1 計算機輔助設(shè)計（計算機輔助設(shè)計（CAD） 4. CAD系統(tǒng)的造型方法系統(tǒng)的造型方法123 4 5678圖圖4-9 特征特征造型示例造型示例1端面（自由表面） 2端面倒角 3、5外圓柱面（自由表面） 4過渡圓角 6均布軸向通孔（螺釘過孔） 7端面（配合面） 8端面（配合面）21第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)4.2.2 計算機輔助工藝設(shè)

23、計（計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP） 1. 工藝設(shè)計的任務(wù)和內(nèi)容工藝設(shè)計的任務(wù)和內(nèi)容 2. CAPP的設(shè)計與開發(fā)的設(shè)計與開發(fā) 3. 案例：案例：CE環(huán)境下的環(huán)境下的CAPP22第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)任務(wù)任務(wù)：在給定的資源（機床、刀具、夾具等）約束：在給定的資源（機床、刀具、夾具等）約束下，為實現(xiàn)期望的目標(biāo)（可行的工藝計劃，優(yōu)化的下，為實現(xiàn)期望的目標(biāo)（可行的工藝計劃，優(yōu)化的費用等），選擇和確定詳細(xì)的工藝過程，使零件毛費用等），選擇和確定詳細(xì)的工藝過程，使零件毛坯經(jīng)過確定的形狀、性質(zhì)和表面質(zhì)量的改變，能夠坯經(jīng)過確定的形狀、性質(zhì)和表面質(zhì)量的改變，能夠成為所需的

24、成品。成為所需的成品。 1. 工藝設(shè)計的任務(wù)和內(nèi)容工藝設(shè)計的任務(wù)和內(nèi)容 4.2.2 計算機輔助工藝設(shè)計（計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP） 23第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)工藝設(shè)計的主要內(nèi)容包括以下7方面：選擇機床 質(zhì)量、生產(chǎn)率、經(jīng)濟性、規(guī)格數(shù)據(jù)必需滿足零件要求。選擇刀具 加工方法參數(shù)（通用刀具、專用刀具）。 4.2.2 計算機輔助工藝設(shè)計（計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP） 1. 工藝設(shè)計的任務(wù)和內(nèi)容工藝設(shè)計的任務(wù)和內(nèi)容P205 確定定位裝夾方案 定位裝夾方案直接影響零件的加工精度、加工時間及加工成本等。確定工步序列 主要是對工藝路線的細(xì)化。 確定切削參數(shù) 切削速

25、度、進給量和切削深度。生成工藝文件 工序單、工時定額材料清單等文件。數(shù)控編程準(zhǔn)備 按NC編程系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化格式要求，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，使NC編程系統(tǒng)能夠接受和利用。 24第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)(1)CAPP系統(tǒng)的設(shè)計方法系統(tǒng)的設(shè)計方法 檢索式檢索式是是CAPP最初采用的方法，它實際上是一個對已有的最初采用的方法，它實際上是一個對已有的標(biāo)準(zhǔn)工藝文件的管理系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)工藝文件的管理系統(tǒng)。派生式派生式成組技術(shù)成組技術(shù)相似性去相似性去典型工藝典型工藝工藝文件。工藝文件。創(chuàng)成式創(chuàng)成式的基本原理是應(yīng)用人工智能技術(shù)，依靠決策邏輯和制的基本原理是應(yīng)用人工智能技術(shù)，依靠決策邏輯

26、和制造工程數(shù)據(jù)信息，根據(jù)輸入的零件信息自動生成新零件的工造工程數(shù)據(jù)信息，根據(jù)輸入的零件信息自動生成新零件的工藝過程。由于創(chuàng)成法仍不成熟，所以出現(xiàn)了一些比較實用的藝過程。由于創(chuàng)成法仍不成熟，所以出現(xiàn)了一些比較實用的半創(chuàng)成式系統(tǒng)。半創(chuàng)成式系統(tǒng)。 2. CAPP的設(shè)計與開發(fā)的設(shè)計與開發(fā) 4.2.2 計算機輔助工藝設(shè)計（計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP） 25第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)CAPP系統(tǒng)設(shè)計方法系統(tǒng)設(shè)計方法檢索式檢索式派生式派生式創(chuàng)成式創(chuàng)成式基于基于標(biāo)準(zhǔn)工藝文件標(biāo)準(zhǔn)工藝文件的設(shè)計的設(shè)計基于基于典型工藝文件典型工藝文件的設(shè)計的設(shè)計基于基于規(guī)則知識規(guī)則知識的設(shè)計

27、的設(shè)計圖圖4-10 CAPP系統(tǒng)設(shè)計方法系統(tǒng)設(shè)計方法4.2.2 計算機輔助工藝設(shè)計（計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP） 2. CAPP的設(shè)計與開發(fā)的設(shè)計與開發(fā) 26第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)(2)CAPP系統(tǒng)通用模型的構(gòu)造思想系統(tǒng)通用模型的構(gòu)造思想1)多元化組合式多元化組合式CAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 集檢索式、派生式和創(chuàng)成式設(shè)計方法為一體。 4.2.2 計算機輔助工藝設(shè)計（計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP） 2. CAPP的設(shè)計與開發(fā)的設(shè)計與開發(fā) 2)基于原型的漸進式工藝設(shè)計過程模型基于原型的漸進式工藝設(shè)計過程模型 隨著零件信息不斷調(diào)整、完善整個零件的工藝設(shè)計。3)CAP

28、P工具系統(tǒng)和平臺工具系統(tǒng)和平臺 以研究通用化的軟件開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境為出發(fā)點，來構(gòu)造各種CAPP工具系統(tǒng)和平臺。27第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)4.2.3 計算機輔助制造（計算機輔助制造（CAM）1.CAM的發(fā)展的發(fā)展2.CAM的概念的概念3.CAM的內(nèi)容的內(nèi)容 4.數(shù)控技術(shù)的內(nèi)涵數(shù)控技術(shù)的內(nèi)涵 28第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)20世紀(jì)世紀(jì)50年代數(shù)控機床誕生后首先在飛機制造中得到應(yīng)用，年代數(shù)控機床誕生后首先在飛機制造中得到應(yīng)用，主要是加工飛機整體蒙皮和骨架。主要是加工飛機整體蒙皮和骨架。1. CAM的發(fā)展的發(fā)展 4.2.

29、3 計算機輔助制造計算機輔助制造 （CAM） 圖圖4-13是廣義是廣義CAM的分級結(jié)構(gòu)。狹義的分級結(jié)構(gòu)。狹義CAM的其內(nèi)涵是根據(jù)的其內(nèi)涵是根據(jù)被加工零件的技術(shù)特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求，確定被加工零件的技術(shù)特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求，確定加工方法、加工路線和工藝參數(shù)，進行數(shù)值計算獲得刀位數(shù)加工方法、加工路線和工藝參數(shù)，進行數(shù)值計算獲得刀位數(shù)據(jù)文件。然后，根據(jù)刀具尺寸、刀具中心軌跡、位移量、切據(jù)文件。然后，根據(jù)刀具尺寸、刀具中心軌跡、位移量、切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、刀具進給量、切削深度等）以及輔助功削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、刀具進給量、切削深度等）以及輔助功能（主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)等），按數(shù)控機床

30、所采用的代能（主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)等），按數(shù)控機床所采用的代碼及程序格式，編制出工件的數(shù)控加工指令程序。碼及程序格式，編制出工件的數(shù)控加工指令程序。 2. CAM的概念的概念 29第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)圖圖4-13 廣廣義義CAM的的分分級級結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 財務(wù)計劃財務(wù)計劃會計會計 供銷供銷 機床機床 裝配機械裝配機械 質(zhì)量管理質(zhì)量管理生產(chǎn)生產(chǎn)管理管理研究與發(fā)展研究與發(fā)展 資料選擇資料選擇草圖設(shè)計草圖設(shè)計 試驗試驗中央管理中央管理生產(chǎn)說明書生產(chǎn)說明書 規(guī)范規(guī)范 零件數(shù)控編程零件數(shù)控編程 確定工具確定工具庫存管理庫存管理 供應(yīng)與分配供應(yīng)與分配 生產(chǎn)控制生產(chǎn)控

31、制 設(shè)備維修設(shè)備維修工程工程設(shè)計設(shè)計工程工程生產(chǎn)生產(chǎn)工程工程生產(chǎn)生產(chǎn)過程過程控制控制財務(wù)財務(wù) 一級一級 二級二級 三級三級 計算機計算機4.2.3 計算機輔助制造計算機輔助制造 （CAM） 2. CAM的概念的概念 30第第 4 章章 先進設(shè)計技術(shù)先進設(shè)計技術(shù)先進制造系統(tǒng)先進制造系統(tǒng)圖圖4-14 數(shù)控自動編程過程數(shù)控自動編程過程修改修改數(shù)控程序系統(tǒng)數(shù)控程序系統(tǒng)計算機計算機零件加工程序單零件加工程序單數(shù)控紙帶數(shù)控紙帶零件圖形零件圖形接口接口數(shù)控語言數(shù)控語言零件圖紙零件圖紙確定工藝過程和工藝參數(shù)確定工藝過程和工藝參數(shù)零件源程序零件源程序源程序紙帶源程序紙帶4.2.3 計算機輔助制造計算機輔助制造 （CAM） 3. CAM的內(nèi)容的內(nèi)容 31第