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1制造信息系统概论制造信息系统概论制造信息系统概论制造信息系统概论题目：计算机集成制造系统中的CAD/CAPP/CAM技术班级：姓名：学号：教师：2计算机集成制造系统中的CAD/CAPP/CAM技术计算机集成制造系统(ComputerIntegratedManufacturingSystem，CIMS)是现代制造业的一种模式，是一种新型的制造理念。它包括技术信息系统（TechnicalInformationSystem，TIS)、管理信息系统（ManagementInformationSystem，MIS)、制造自动化系统（ManagementAutomationSystem，MAS)和质量控制系统（QualityControlSystem，QCS)4个功能子系统以及数据库和网络2个支撑子系统，是人、物流、信息的综合集成系统。随着现代机械工业的发展,TIS(技术信息系统)中的计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,CAD)、计算机辅助工艺规程设计(ComputerAidedProcessPlanning，CAPP)和计算机，辅助制造(ComputerAidedManufacturingCAM),正在得到广泛的应用,并且已经显出巨大的潜力。本文主要对CAD/CAPP/CAM集成系统及其自动加工系统进行探讨。1CAD/CAPP/CAM集成系统1.1CAD/CAPP/CAM集成系统平台CAD/CAPP/CAM的集成是在CIMS网络的沟通下进行的，此外可以将MAS、QCS、MIS以及专家系统数据库集成在一起。目前CIMS环境中，MAP/TOP（制造自动化协议/技术和办公协议）是以OSI（开放系统互连）参照模型为基础提出的网络协议。TOP适用于网络中CAD/CAPP/CAM系统的应用，在相关协议的基础上，实现了各站的信息通讯和服务平台。其特点在于：异构性：制造系统中的数据处理和存储环境具有异构性，具体表现在不同硬件平台和网络环境，以及不同操作系统（CAD系统、CAPP系统以及设备G代码系统），因此要求统一的接口、标准协议支持。分布性：产品的技术文件生成CAD、产品的工艺文件生成CAPP，以及设备加工指令在地域上，时间上是分布的。即使加工的智能化设备之间也存在地域分布特性。1.2CAD/CAPP/CAM集成系统流程3现代制造系统要求设计、工艺、制造等部门之间，实现适时的动态数据传输，在一个环境中协调运作，这就要求CAD/CAPP/CAM按并行模式集成。图1是CAD/CAPP/CAM集成系统的流程图。产品性能要求选择设计方案三维几何造型修改设计强度刚度设计优化设计运动仿真满足要求工程数据库CAD绘图CAPP制表绘数控自动编程加工仿真满足要求产品加工检验图1CAD/CAPP/CAM集成系统的流程图下图2为网络环境下CAD/CAPP/CAM集成系统的流程图。主要有以下两个模块：总体工艺分析模块：该模块能根据本企业产品类型特点，提取总体工艺信息，形成粗略的工艺方案。同时，对设计部门的CAD实施工艺服务。4协调系统模块：该模块连接CAPP和CAM。产品信息通过工艺分析，生成虚拟的工艺卡或CAM直接接受的指令，同时通过网络协调CAM中各独立单元的工作。工艺信息提取制定加工规程CAPP设计部协调系统CAM制造部总体工艺分析CAD设计部工艺指导加工信息提取图2网络环境下CAD/CAPP/CAM集成系统的流程图1.3数据交换CAD/CAPP/CAM集成是CIMS的核心，其中CAPP是连接的桥梁，其关系如下所示。输入输出CAD系统CAPP系统CAM系统CAD和CAPP进行数据交换，并转换成CAM接受的信息，生产出产品。这就主要涉及到CAD/CAPP/CAM集成的自动加工系统。2CAD/CAPP/CAM集成的自动加工系统2.1CAD/CAPP/CAM集成的自动编程系统现代制造系统要求设计、工艺、制造等部门之间,要形成一个完整高效的信息传输、反馈以及反应实施系统,从而实现适时的动态数据传输,在一个环境中协调运作。这就要求此中的CAD/CAPP/CAM要按照一定的并行模式集成为一体.而这一切,完全可以通过现代网络技术、数据库以及相应的专家系统来实现。如下图3所示就是由CAD/CAPP/CAM集成的自动编程系统的组成框图.由图中可以看出,系统首先从CAD数据库获取零件的几何信息,再从CAPP数据库获取零件加工过程的工艺信息,然后调用NC源程序生成器生成数控源程序,经后置处理后自动生成数控加工程序,并同时进行加工程序动态仿真.如经过验证结果正确无误,则将加工程序指令直接送到NC机床进行加工。5CADCAD数据库CAPP数据库CAPP几何信息工艺信息NC源程序生成器后置处理器动态仿真修改正确？NC机床NC代码库图3CAD/CAPP/CAM集成的自动加工系统2.2数控加工数控加工技术在现代机械制造业中已经得到了广泛的应用,如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件,但要达到预期的加工效果,编制出高质量的数控程序是一个必不可少的重要前提条件。因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程,而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于工艺过程比较简单的零件,一般采用手工编程的方法；而对于工艺过程比较复杂的零件,往往需要借助于一些专用的计算机软件编制加工程序。数控编程者可首先利用CAD软件进行建模,在计算机上构建出所要加工零件的几何形状,然后针对零件图样进行工艺分析,确定加工方案,并利用计算机软件的辅助制造(CAM)功能,完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数的设定。一旦指定出零部件的被加工部位和参考面,程序就能自动计算出刀具的加工路径并生成刀位轨迹文件,还可模拟加工状态,显示刀具路径和刀具形状以检验走刀轨迹,如发现错误,可以立即修正。利用计算机的后处理功能即可以生成指定数控系统用的数控加工程序。在CAD/CAM系统软件中，首先对所设计加工的零件绘制出几何图形及建模,然后进行加工工艺分析,以合理的加工步骤得到刀具路径,通过程序的后处理功6能生成数控加工指令代码,最后将得到的数控加工指令代码编辑调试后输入到数控机床,即可进行相应的数控加工过程。其中可以利用软件的仿真功能模拟出零件的仿真图,软件的加工仿真功能可以交互式地模拟演示材料按数控刀轨数据被去除的过程。进入加工模块,设置好刀具及加工路径后,利用软件提供的零件加工模拟功能,能够观察切削加工的过程,检测工艺参数的设置是否合理,零件在数控实际加工中是否存在干涉,设备的运行动作是否正确等,对加工前应完成的加工操作进行验证。然后就可以连接数控机床进行相应的加工。3总结CAD/CAPP/CAM系统集成是计算机辅助设计、计算机辅助工艺规程设计和计算机辅助制造以及零件加工等信息实现自动传递和转换的技术。伴随着经济和科技的发展，现代制造业面临个性化，多样化的要求，以及产品周期越来越短的现象，要求产品的设计、工艺设计等协同进行。因此，CAD/CAPP/CAM集成技术在计算机集成制造系统中的应用将会越来越广泛。参考文献[1]孙延明,赖朝安.现代制造信息系统[M].北京:机械工业出版社,2005.[2]赵良才.计算机辅助工艺设计[M].北京:机械工业出版社,1994.[3]孙志辉.计算机集成制造技术[M].南京:东南大学出版社,1997.[4]王秋成.机械CAD/CAM基础[M].北京:高等教育出版社,2004.[5]孙春华.CAD/CAPP/CAM技术基础及应用[M].北京:清华大学出版社,2004.