面向大批量定制的计算机辅助制造系统研究

0 引言
   
    大批量定制是一种将相似性原理、重用性原理和整体性原理与应用实践相结合的生产方式，其主要目的是快速响应市场需求，设计和制造出客户所需要的个性化产品。文献指出了面向大批量定制的产品设计过程，包括定制产品的配置设计和零部件的变型设计两部分，并且提出了基于零部件主模型和主文档的变型设计。文献[2]在文献[1]的基础上，提出了一种基于事物特性表技术的产品变型设计方法，有效地解决了大批量定制产品设计过程中，以较少的产品内部多样化来满足产品外部需求多样化这一问题。本文在文献[1]和文献[2]的基础上，研究与大批量定制产品配置和设计相适应的计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)系统，将大批量定制相似性原理、重用性原理和整体性用于CAM系统中，采用事务特性表、零件主模型和主文档技术，创建基于零件主模型的数控(Numberical Control,NC)主文档，由事务特性表驱动实现NC程序快速成型，同时采用产品数据管理(Product Data Management, PDM)系统和分布式数控(Distributed Numberical Control, DNC)技术，实现NC程序的统一管理和高效加工，使得企业实施快速响应客户需求、进行大批量定制产品设计和配置的同时，也实现快速响应客户需求，实现大批量定制生产。

1 面向大批量定制的计算机辅助制造系统架构
   
    CAM系统是企业实施大批量定制生产过程中的一个关键环节，大批量定制生产对传统的CAM技术提出了挑战，它不再只满足于传统意义的在CAD环境下的加工指令编程。快速响应用户个性化需求、零部件加工信息管理和高度可重用性、有效监控加工过程，是大批量定制的环境下CAM的典型特征，它把与加工制造过程的有关数据的生成、管理、传输和加工等在企业内部集成起来。这要求CAM系统能够和上层企业计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)/PDM/数据库等系统无缝集成，由PDM系统驱动DNC系统，并且DNC系统向企业信息系统反馈车间生产和加工的信息。在大批量定制环境下，大批量定制CAM被拓展成为集NC指令生成、管理和自动传输的一个自动化过程;它从功能上包括NC程序快速成型、加工信息和加工过程的统一管理以及以网络DNC方式的加工指令自动传输和加工等;它是在充分利用大批量定制的相似性、重用性和整体性的基础上，集成了CAD技术、PDM技术、数据库技术、网络技术、DNC技术和NC技术等的一体化快速制造解决方案。面向大批量定制的CAM系统如图1所示。

    1.1快速数控指令生成过程
   
    文献[1]和文献[2]提出了一种基于事物特性表和零件主模型技术的面向大批量定制产品设计。在产品和零部件的设计阶段，对零部件的特征参数进行分析和提取，建立该零部件族的主模型和事物特性表。在产品大批量定制时，利用事物特性表驱动主模型，参数型CAD系统能够快速定制出用户所需要的产品;这时，传统CAM系统的交互式NC生成技术不能适应产品快速定制加工的需要。为此必须在相似性原理和特征分析的基础上，创建属于该零部件族NC主文档，用它来派生出用于加工变型后零件的NC程序，这样在快速响应客户需求、进行零部件变型设计和产品配置的同时，从该零部件族的事物特性表中提取特征参数，用来驱动NC主文档，就可以快速生成能够加工该零部件实例的NC程序，该过程如图2所示。