国家CIMS工程研究中心制造系统实验室

国家ＣＩＭＳ工程研究中心制造系统实验室蔡复之，段广洪（清华大学，国家ＣＩＭＳ工程中心）１．概述国家ＣＩＭＳ工程研究中心是我国＂８６３＂高技术发展计划在＂七五＂期间的重点建设项目之一，从１０８７年６月开始可行性论证到１９９３年３月通过国家鉴定和验收，历...

机械制造工业发展的总趋势与计算机集成制造系统

一、机械制造技术的三次飞跃 如果把用钢铁制成加工设备作为机械工业诞生的标志,那么机械工业的发展至今大约已近240年的历史。机械制造技术已经经历过两次历史性的飞跃,目前正经历着第三次历史性的飞跃。 1.以蒸汽机的广泛应用为特征的第一次飞跃 在瓦特发明蒸汽机以前。

基于特征设计的CAD系统

介绍基于Ｐｒｏ／ＥｎｇｉｎｅｅｒＣＡＤ系统，借助于Ｐｒｏ／Ｄｅｖｅｌｏｐ开发工具二次开发的基于特征设计的ＣＡＤ系统．该系统操作简单方便、设计效率高，可方便地对特征增加附加信息，为后续过程提供了丰富的信息，便于ＣＡＤ与后续过程的信息集成和功能集成．提出广义特征概念，为基于广义特征建立产品集成信息模型打下了良好的基础．

面向并行工程的集成产品信息建模技术研究

针对并行工程的需求提出广义特征概念，基于广义特征和参考ＳＴＥＰ标准，建立了面向并行工程的集成产品信息模型，借助所建立的集成产品信息模型实现ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ的信息集成，从而为实现产品并行开发过程的信息集成和功能集成打下了良好的基础．

集成化面向装配的设计研究

提出用多重装配连接图表示产品中零件之间的多重装配关系， 用模糊连接图中的结点和连接边的模糊度来模糊评价产品可装配性。对产品装配体， 进行自动装配特征识别， 基于所建立的产品装配模型自动产生产品装配数据的中性文件。建立了产品可装配性评价体系； 基于产品装配数据和装配知识， 对产品可装配性进行模糊定量评价， 从而指导产品装配设计， 实现了ＣＡＤ／ＤＦＡ 的信息集成。

夹具设计的并行性研究

本文主要论述了实现产品设计与夹具设计的并行方法，包括不同阶段的产品设计与夹具设计的并行，不同批量的产品设计与夹具设计的并行，不同类型的产品设计与夹具设计的并行。最后介绍了作者开发的面向并行工程的计算机辅助夹具设计系统的原理结构和功能，并给出夹具设计实例。

表面形状为自由曲面零件的装夹设计研究

表面形状为自由曲面零件的夹具设计是机械制造领域中的一个难点问题。但是，该类夹具的设计尚未引起广大夹具设计人员的充分注意，成功的设计范例也为数不多，这一现实已不能满足日益增长的自由曲面零件加工制造的要求。本文结合８６３／ＣＩＭＳ关键技术攻关项目“面向并行工程的计算机辅助夹具设计”的实践并加以扩展，重点讨论了该类夹具设计领域的零件装夹这一难点问题，并根据确定性定位理论与曲面理论给出了自由曲面零件上定位点的选取算法与夹紧点选取策略。

产品并行设计技术研究

本文提出基于集成产品信息模型，实现产品并行设计的体系结构。在产品设计过程中采用分阶段策略，基于知识对产品设计进行评价，及时指导产品设计，从而优化产品及其设计过程。

基于STEP的制造资源能力建模及其应用研究

分析了并行工程对制造资源的需求特点，基于ＳＴＥＰ建立了制造资源能力模型，采用面向对象技术，建立了制造资源库和制造知识库；基于制造资源和制造知识，进行零件可制造性评价与反馈，从而指导产品设计。

基于时间Petri网的实时并行设计过程建模研究

分解与重组基于特征的零件设计与工艺设计的并行过程 ,实现了基于特征的零件设计与工艺设计的实时并行 ;通过增加设计小循环次数来减少设计大循环次数 ,从而减少设计的反复过程和缩短产品开发周期。建立了基于时间Petri网零件设计与工艺设计的实时并行过程模型 ,通过计算设计循环时间 ,定量分析了实时并行过程的时域性 ,理论分析与实际基本一致 ,为实施产品实时并行设计方法提供了可靠的理论依据。

柔性夹具及其设计方法研究

对柔性夹具的设计方法进行了深入的研究，给出了柔性夹具设计分析与评价的计算方法，并提出了夹具柔性度的概念，为不同批次并具有一定形状特征、加工特征相似性零件的柔性夹具设计提供了一个设计参考模式，最后给出了依据该设计模式所设计的柔性夹具实例。

面向并行工程的计算机辅助夹具设计系统研究

在传统的产品制造过程中，夹具设计与准备需要占用较长的时间，并且质量不能保证，导致返工，成为产品开发中的一个“瓶颈”。本文提出基于并行产品开发环境的计算机辅助夹具设计的系统结构模型，并且对该结构模型的实现方法作出了详尽的阐述。依据该结构模型，作者研究开发了ＣＥ－ＣＡＦＤ系统。应用验证表明，该系统能够较好地解决夹具设计这一“瓶颈”，有效缩短了产品开发周期，并且产生了一定的经济效益。

基于广义特征的零件信息模型研究

针对并行工程的需求，基于广义特征和ＳＴＥＰ标准建立了零件信息模型，并在Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ软件二次开发的基础上，实现了一个基于特征的ＣＡＤ系统，该系统可实现自动特征识别。基于所建立的零件信息模型，系统可自动生成ＳＴＥＰ文件，为设计的后续过程提供丰富的零件信息，便于实现ＣＡＤ与后续过程的集成和并行。利用建立的零件信息模型，实现了ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＤＦＭ的信息集成。

光学自由曲面计算机控制加工中的形面检测研究

光学自由曲面可以实现特殊的成像效果，给光学设计提供了更大的自由度，计算机控制加工方法可以在低精度设备上加工出高精度的光学自由曲面。自由曲面的形面检测是决定其最终加工精度的关键因素。本文讨论了自由曲面的形面检测方法，研究了自由曲面的坐标测量法，提出了快速自由曲面坐标测量法，并进行了验证。结果表明采用快速自由曲面测量法可以大大缩短测量时间，测量精度在测量机的精度范围内。

基于特征的零件设计与工艺设计的实时并行方法研究

提出了基于特征的零件设计与工艺设计的实时并行方法；基于特征对零件设计与工艺设计的并行过程进行分解与重组，对重组后的零件设计与工艺设计过程的并行度进行了定量分析，以提高零件设计和工艺设计并行过程的并行度；基于特征实现了零件设计与工艺设计的实时并行，从而实现了零件并行设计过程的信息集成、功能集成和过程集成。

基于广义键的产品可装配性模糊评价方法研究

提出基于广义键的产品可装配性模糊评价方法。采用多重装配连接图描述产品中零件之间的多重装配关系 ,研究基于模糊装配连接图中的结点和连接边的模糊度来描述和评价产品可装配性。建立了产品可装配性评价体系 ;基于产品装配数据和装配知识 ,对产品可装配性进行模糊定量评价 。

并行工程中基于Web的夹具设计评价工具

分析并行工程中计算机辅助夹具设计的需求 ,论述了零件可装夹性评价和夹具综合评价的评价指标 ,针对评价指标具有较强模糊性 ,提出了多专家模糊语义表达评价值的评价方法。利用动态网页开发技术 ,开发基于Web的夹具评价工具 ,使分布在异地的多学科专家通过互联网对夹具设计进行实时协同评价。

集成化面向制造的设计技术研究

集成化面向制造的设计技术研究清华大学精仪系ＣＩＭＳ中心宋玉银，蔡复之，张伯鹏一、引言面向制造的设计ＤＦＭ（ＤｅｓｉｇｎＦｏｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）是并行工程中最重要的研究内容之一，ＤＦＭ是面向并行工程的一种设计方法，即产品设计与工艺设计并行进行...

DFM技术综述

一、引言 随着世界经济的飞速发展和市场全球化,市场竞争日益激烈,因此降低产品成本,提高产品质量,缩短产品开发周期已成为企业生存和发展的关键。作为CIMS的新的发展阶段的并行工程正是解决上述问题最有效的方法之一。

基于知识的集成化CAPP方法研究

研究基于知识的集成化ＣＡＰＰ方法，针对ＣＡＤ／ＣＡＰＰ的实时并行的需求，提出分层规划的零件工艺设计方法。基于知识进行特征工艺设计，基于知识进行定位方案评价和零件工艺过程优化。ＣＡＰＰ系统借助于ＳＴＥＰ文件，自动获取零件设计信息，基于知识进行零件工艺设计，实现了ＣＡＤ／ＣＡＰＰ的信息集成，为实现ＣＡＤ／ＣＡＰＰ的实时并行打下良好的基础。