cad外延系统技术的发展回顾

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1、CAD外延系统技术的发展回顾

2、第1...一、计算机辅助工艺设计（CAPP）工艺设计是连接产品设计和产品制造的桥梁，是制造系统的重要环节，对产品质量和制造成本具有重要影响。60年代末，人们开始计算机辅助工艺设计（CAPP：puterAidedProcessPlanning）的研究开发，但由于工艺设计对千差万别的实际生产环境具有很强的依赖性和技术复杂性，CAPP仍然是计算机辅助技术中的薄弱环节。从60年代末到目前的三十年间，先后出现了在设计方式上不同的两类系统，即派生式系统和创成式系统。派生式（Variant

3、）系统已从单纯的检索式发展成为今天具有不同程序的修改、编辑和自动筛选功能的系统，融合了部分创成式的原则和方法。创成式（Generative）系统的研究与开发始于70年代中期，而且很快得到普遍重视，被认为是有前途的方法，但实践的结果并不理想。近年来，这两类系统都在发展中不断改进提高和互相渗透，从80年代开始探索将人工智能（AI）、专家系统技术等应用于CAPP系统的研究和开发，研制成功了基于知识（KnoentAnalysis）已成为计算机辅助工程（CAE）的重要组成部分，是结构分析和结构优化的重要工具，同时也

4、是计算机辅助4C系统（CAD／CAE／CAPP／CAM）的重要环节。有限元法的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。根据经验，有限元分析各阶段所用的时间为：40％－－45％用于模型的建立和数据输入，50％－－55％用于分析结果的判读和评定，而分析计算只占5％左右。针对这种情况采用计算机辅助设计技术来建立有限元分析

5、的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称这一过程为有限元分析的前处理。同样，对有限元分析的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应力、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、应力等分布的动态显示图。我们称这一过程为有限元的后处理。在计算机辅助有限元分析的过程中，前、后处理是最主要的工作。四、CAD技术的集成传统意义上的CAD系统只能产生工程图纸及其有关的技术说明，只有通过工程数据库，STEP、IGES以及有

6、关应用接口，实现CAD／CAPP／CAM的集成，把CAD和生产制造结合成一体，才能进一步提高生产力和加工精度，才能实现设计生产的自动化，进一步发展的趋势是现代集成制造系统（CIMS），用以真正实现企业信息化。1．信息集成从发展的过程来看，CAD／CAE／CAPP／CAM系统的数据交换和集成方式有以下三种：（1）松散集成方式各系统建立的产品模型各不相同，相互间的数据交换需要在每两个系统间进行数据格式转换，因此系统间模型存在无法转换部分，造成产品数据的不完整性。一般只能提供批量数据的传输。（2）中性文件集成方

7、式存在一个与各系统无关的中性文件格式，各系统的数据均转变成标准格式的中性文件，每个系统只与标准格式文件打交道,无需知道别的系统的细节。这种方式为系统开发者和使用者提供了较大的便利，但仍需要解决各系统间模型统一的问题，只有这样才能保证数据交换顺利进行。数据交换的功能也主要提供批量数据的传输。（3）共享数据库方式各个系统在一个统一的产品数据模型指导下，通过数据库存取接口在集成的产品数据库内存取各种产品数据，同一对象的数据在数据库中只存在一份，各系统对它操作的一致性由数据库保证。在这种方式下，各系统间的数据交换

8、和共享达到很高的程度，数据库提供各系统存取产品数据的并发控制，能够使产品开发的各阶段工作在共享数据库上并发进行，实现数据驱动的并行工程。这种集成方式的优点是在统一的产品数据模型指导下集成，数据库提供了强有力的数据建模、存贮、查询、控制等管理功能。CAD／CAE／CAPP／CAM系统的集成技术是随着产品数据交换技术的发展而发展的。在产品数据交换出现以前，CAD系统只能采用松散的集成方式。随着数据交换标准的出现，中性文件交换数据逐渐得到应用。STEP标准的提出，第一步是要解决以文件交换为基础的集成方式，第二步

9、则是以共享数据库的集成方式作为目标。STEP是由国际标准化组织ISO制定的产品数据与交换标准，编号为ISO10303。2．过程集成包括以并行工程哲理推动的CAD／CAPP／CAM交叉并行设计，以及DFX（DFM、DFA……）的研究与实施，其中DFM位在设计阶段，充分进行可制造性分析、性能／价格比的成本分析等。