CAD/CAM系統(tǒng)集成實(shí)際上是指設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的CAD、CAPP和CAM三個(gè)環(huán)節(jié)的軟件集成。本文基于Pro/NC，在PDM平臺(tái)上對(duì)CAD/CAPP/CAM的集成進(jìn)行了研究，給出了集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架和關(guān)鍵集成技術(shù)，在一定程度上簡(jiǎn)化了形成刀位加工文件時(shí)所需要的繁瑣的人機(jī)交互操作。

　　1 前言

　　通常所說(shuō)的CAD/CAM系統(tǒng)集成實(shí)際上是指設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的CAD、CAPP和CAM三個(gè)環(huán)節(jié)的軟件集成。在CAD/CAPP/CAM集成過(guò)程中，CAPP是連接CAD與CAM的橋梁和紐帶。目前，許多的CAD/CAM商品軟件，如Pro/ENGINEER、I-deas、UG、Euclid等在幾何造型、分析計(jì)算和數(shù)據(jù)管理等有很強(qiáng)的功能，也具備N(xiāo)C編程的功能，但是在CAPP方面，這些CAD/CAM軟件需要NC編程人員根據(jù)CAD圖形進(jìn)行繁瑣的人機(jī)交互操作，選擇零件的加工方法、加工對(duì)象、刀具參數(shù)、切削用量和確定加工順序等，才能形成零件加工的刀位文件，轉(zhuǎn)換成NC程序。因此，研究和實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM的集成對(duì)于簡(jiǎn)化人機(jī)交互操作具有十分重要的意義。

　　2 基于PDM的CAD/CAPP/CAM集成開(kāi)發(fā)

　　CAD/CAPP/CAM集成，要求數(shù)控加工程序的生成是以CAPP的工藝設(shè)計(jì)結(jié)果和CAD的零件信息為依據(jù)，自動(dòng)生成具有標(biāo)準(zhǔn)格式的刀位文件(CuttingLocation)文件，然后經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)暮笾锰幚?，將刀位文件轉(zhuǎn)換成NC加工程序，并且該NC加工程序應(yīng)該是針對(duì)不同的數(shù)控機(jī)床和不同的數(shù)控系統(tǒng)的。

　　2.1 CAD/CAPP/CAM集成開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)框架

　　本文通過(guò)對(duì)CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的零件，按照CAPP系統(tǒng)輸出的加工工藝路線(或工藝規(guī)程)，經(jīng)過(guò)建立加工仿真模型，進(jìn)行刀位軌跡規(guī)劃，對(duì)刀位軌跡進(jìn)行加工仿真，通過(guò)后置處理，生成針對(duì)具體機(jī)床的數(shù)控加工代碼，并將輸出的結(jié)果存儲(chǔ)到PDM系統(tǒng)中。所以，可將本系統(tǒng)分為如圖1所示體系結(jié)構(gòu)中的幾個(gè)功能模塊。

　　PDM是一門(mén)用來(lái)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息(包括零件、配置、圖檔、CAD文件、結(jié)構(gòu)、權(quán)限等)和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過(guò)程(包括工作流程、更改流程等)的技術(shù)。它能有效地將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從概念設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、過(guò)程設(shè)計(jì)、加工制造、試驗(yàn)驗(yàn)證、銷(xiāo)售維護(hù)直至產(chǎn)品消亡的整個(gè)生命周期內(nèi)及其各階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，按照一定的數(shù)學(xué)模式加以定義、組織和管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其整個(gè)生命周期內(nèi)一致、、共享和安全。它提供產(chǎn)品全生命周期的信息管理，在企業(yè)為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造建立了一個(gè)并行化的協(xié)作環(huán)境。PDM作為工程領(lǐng)域的信息集成框架，它為產(chǎn)品數(shù)據(jù)及過(guò)程管理、為并行化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、為CAD／CAPP／CAM系統(tǒng)的集成提供了必要的支撐環(huán)境。目前，PDM系統(tǒng)是的3C集成平臺(tái)。它可以把與產(chǎn)品有關(guān)的信息統(tǒng)一管理起來(lái)，并將信息按不同的用途分門(mén)別類(lèi)地進(jìn)行有條不紊的管理。不同的CAD／CAPP／CAM系統(tǒng)都可以從PDM中提取各自所需要的信息，再把結(jié)果放回PDM中，從而真正下實(shí)現(xiàn)3C集成。

　　圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　2.2 系統(tǒng)的功能集成

　　充分利用Pro/ENGINEER的Pro/NC數(shù)控加工模塊的功能，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)的功能集成如圖2所示。

　　2.3 系統(tǒng)的信息流程

　　本文的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)是以Pro/NC加工模塊為支撐軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其系統(tǒng)的信息流程圖如圖3所示。

　　圖2系統(tǒng)功能集成圖

　　圖3基于PDM平臺(tái)的CAPP/CAM集成

　　3 系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)

　　3.1 加工仿真模型的建立

　　在CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)集成過(guò)程中，建立零件的加工仿真模型至關(guān)重要。這個(gè)加工仿真模型應(yīng)該能夠完整地、全面地、準(zhǔn)確地描述零件信息。除了零件的幾何信息、拓?fù)湫畔?、工藝特征信息外，還應(yīng)包含有關(guān)的刀具信息、機(jī)床信息、毛坯信息、夾具信息、加工參數(shù)信息和工序排序信息等，因此，這個(gè)加工仿真模型應(yīng)包括刀具模型、夾具模型、零件模型、機(jī)床平臺(tái)模型及坐標(biāo)系統(tǒng)的定義等。

　　3.2 數(shù)據(jù)交換的接口技術(shù)

　　在CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)集成中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、維護(hù)和傳輸是非常重要的一環(huán)，要求產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以一種安全的電子文本形式存儲(chǔ)產(chǎn)品及設(shè)計(jì)信息并保證對(duì)信息訪問(wèn)的安全性。要建立零件的加工模型，以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)新增的功能，就必須實(shí)現(xiàn)信息集成，這就涉及不同系統(tǒng)間、不同功能模塊間的數(shù)據(jù)交換。通過(guò)使用Pro/ENGINEER的開(kāi)發(fā)工具Pro/Toolkit編寫(xiě)應(yīng)用程序，建立數(shù)據(jù)交換的接口函數(shù)，將用戶從PDM系統(tǒng)中獲取的各種有關(guān)零件的設(shè)計(jì)信息和工藝信息傳遞到Pro/ENGINEER系統(tǒng)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)用戶與系統(tǒng)的信息交換。所以，這些數(shù)據(jù)交換的接口函數(shù)創(chuàng)建工作非常重要，它直接關(guān)系到整個(gè)CAPP/CAM系統(tǒng)集成的成敗。