三维环境下CAD/CAPP集成方法研究与实践

    3.2 基于产品数据管理(PDM)的集成

    基于PDM的CAD/CAPP案成方式如图2所示。PDM(ProductDataManagement)技术是以软件技术为核心，通过计算机网络和数据库技术，将所有产品相关信息和过程集成在同一数据平台上，进行统一的管理。

    在该集成方式下，CAD和CAPP系统之间的数据传输由PDM来承担。但是 PDM仅仅实现了子系统间信息传递的管理和控制，信息的载体仍然是文本。文本的表现形式可以是专用文件(面向特定的CAD和CAPP系统)，也可以是通用文件(按照统一的数据交换标准建立的中间文件)。

    3.3 直接集成

    这种集成方式针对特定的CAD和CAPP系统，把CAD和CAPP作为一个整体来规划和开发。CAD系统不再是基于几何造型的系统，而是基于特征造型的系统，对特定 CAD系统生成的零件几何特征模型。通过特征识别系统提取出其中的几何信息和特征信息，转化成CAPP系统中零件数据专用格式。CAPP的功能直接在CAD平台上进行开发实现，整个系统高度集成。对于CAD生成的零件模型中没有而CAPP系统中需要的加工工艺信息，以人机文互方式输入。

    4 集成方法分析和比较

    上述几种集成方法都有各自的优缺点，在具体应用时应该针对不同的情况进行恰当的选择。下面对各种方法分别进行分析。

    (1)基于中间文件的集成方式优点在于通用性好，非常灵活。由于采用相同的数据交换标准，各个子系统之间是独立的，CAD和CAPP系统可以独立开发。在开发过程中，不需要考虑子系统间的配合，只需遵守集成系统统一的数据交换标准。如果一个CAD系统发生变化，只要保证它的零件模型数据按照相同的中间文件格式，则接口几乎不需要修改。而且其他子系统不需要作相应的调整;如果一个CAPP系统有所变化，也只需要修改原有的转换程序或者加人新的转换程序，接口和其他子系统也无需修改。

    由于中间文件的数据交换标准非常的复杂，使得系统开发的工作量大，研制周期长，开发成本较高。该集成方式实现了CAD/CAPP系统的数据交换，也就是信息集成，但是不能够实现系统的过程集成和功能集成。这样的集成方式适合于多个CAD系统和多个CAPP系统的用户。

    (2)基于PDM的集成方式的核心思想是设计数据的有效，设计过程的优化和资源共享。其优点在于有效、实时地控制产品各种复杂的数字化信息，能够提供准确的文档查询，提高数据传输速率，增加文档数据的利用率，有效地实现文档管理，增加数据的安全性。通过PDM,CAPP和CAD系统不再是孤立的模块，而是在产品开发环境下的有机组成部分。设计人员和工艺人员通过PDM传递信息，接受信息，控制各自系统的数据。在CAD系统中，设计人员能够实时查看工艺人员的工艺数据，利用PDM系统中已经管理了的数据资源;在CAPP系统中，工艺人员能够随时了解整个开发项目中的进展情况，调整自己的工作进度。

    这样在产品设计阶段实现“资源共享”和“协同工作”.有效地实现了CAD/CAPP系统的信息集成和过程集成，将产品设计过程和工艺开发过程有机地结合起来。

    由于PDM管理的是系统间传输的文本，从信息集成的角度上来说，PDM并不能提供新的集成手段，信息集成的方式仍然是基于中间文件。

    (3)直接集成最大的特点在于CAD和CAPP是一个高度集成的整体。由于子系统的功能都是集成在CAD软件平台上.有效地实现了CAD/CAPP系统的信息集成和功能集成。其优点是针对专用的CAD/CAPP系统研制专用接口，包括专用的特征识别程序的研制以及专用零件定义数据格式的设计，相对简单，工作量小，研制周期短，运行效率高。其缺点是依赖于特定的特征造型技术，有一定的局限性;不够灵活，已有的CAD或CAPP系统发生变化时，整个集成系统需要修改或者重新研制。

    这种集成方式适合已有某种三维造型CAD系统及CAPP系统，并且面向某种类型零件的用户。

    5 实例

    作者及所在的课题组应用直接集成的方法。研究与开发了一个基于三维CAD的CAPP原型系统。三维CAD系统选用Uigraphics软件，系统集成框架如图3所示。

    CAD/CAPP系统的集成接口通过UG/OPENAP[技术实现。UG提供了强大的特征建模功能，其部件文件(prt文件)在某种程度上是一个数据库，不仅包含了零件的几何信息，而且包含了大量的非几何信息，UG将这些信息以对象的形式存储在部件文件中。UG/OPEN API技术提供了很好的功能支持，能够对部件文件以及文件中的对象进行创建、访问和修改，用户可以自定义对象，添加对象属性。对部件文件的对象操作也就是对数据库中的零件信息的操作。添加对象属性提供了加工工艺数据输入的功能。

    整个系统的开发在UG上围绕产品信息模型进行。在设计阶段根据设计特征完成几何特征模型的建立。利用UG/OPENAPI的UDO和UF_ATTR，通过人机交互的手段在几何特征模型上添加加工工艺要求，生成完整的产品信息模型。然后遍历模型得到其中的几何信息以及加工工艺信息。生成CAPP数据文件，为CAPP子系统提供完整的零件信息。

    6 小结

    基于三维CAD进行工艺设计，是CAPP系统的一个重要发展方向。其关键问题之一是解决三维设计信息在CAD/CAPP之间的传递问题。这里介绍的是CAD/CAPP集成方法，除此之外，还有很多值得研究的内容，包括三维CAD的二次开发环境和工具，基于三维的工艺知识资源库，基于三维特征的工艺性评价等等。