第3章 机械制造业的信息化与产品数字化
3.1 机械制造业信息化的内涵与产品数字化
3.2 产品数字化与产品数据管理
本章 教学安排
第3章 机械制造业的信息化与产品数字化
一、本章重点 3.2 产品数字化与产品数据管理 二、本章难点 产品数据管理
三、知识扩展
机械制造业信息化的内涵 与产品数字化
3.1 机械制造业信息化的内涵与产品数字化
信息化的内涵
一是产品的信息化，要用信息技术改造传统的产品 结构。
二是产品开发过程的信息化，要用信技术改造传统的
产品设计与工艺设计方法。
三是企业管理的信息化，要用信息技术改造传统的 企业生产、经营、管理的决策效率与水平。
四是为了达到以上几个方面的信息化首先必须实 现产品数字化。
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3.1 机械制造业信息化的内涵与产品数字化
1. 产品信息化
2．产品开发过程的信息 化与产品数字化
1. 产品信息化
在产品设计中充分应用信息技术(计算机技术、微电子技术、 通信网络技术、自动控制技术等)可提高传统机械产品的性能、功 能、质量，价格性能比与自动化水平，提供最先进的装备。
国际上
先进国家在20世纪中期开始应用信息技术于传统机械产品。 1945年生产出第一台数控机床，并将信息技术用于其他传统机械 产品，包括装备工业产品和其他机械产品，使传统机械产品更新 换代，不但满足用户需求，而且提高了机械产品技术的含量，增 加了产品附加值，成为传统机械制造业发展方向。
三是要开发制造国产数控系统。 目前我国生产的机床数控系统基本上是国外的，国内数控系统还 无法满足用户需求，也制约了我国机床工业的发展。其他机械设 备也必须采用信息技术提高其性能、功能、质量、价格性能比与 自动化水平。
2．产品开发过程的信息化与产品数字化
▲什么是产品开发过程的信息化？ 用信息技术改造传统的产品设计与工艺设计方法，把信息技术与 传统的产品设计与工艺方法结合起来，形成先进的设计方法与设计 过程，这就是产品开发过程的信息化。
⑦ 建立应用软件 ⑧建立工程数据管理系统
④ 建立方法库 ⑤ 建立知识库
⑨ 建立与其他系统的接口 Next
P78图3—5是二次开发示意图
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二次开发的方法与策略为：
① 应用系统开发方法，二次开发虽然不是从头开始，是在通用软 件基础上进行，但是由于机械产品的复杂性，必须按系统开发步骤对 企业情况进行调查分析，进行系统设计，才能决策二次开发的内容， 开发的方法和步骤，制订二次开发计划。由于工作量大，不是短时间 能完成，所以必须根据应用需求，根据人力、财力统筹安排，制订详 细实施计划，并组织实施。凡是能外购尽可能外购，防止重复开发， 开发过程中充分应用成熟技术，如成组技术、国标、行标、国际标准。
▲为什么产品开发过程的信息化必形成产品数字化？ 产品开发过程的信息化必然带来产品数字化，因为用计算机技术
开发的产品不但以传统的图纸资料、工艺文件出现，而且以计算机 内部存储的各种格式数据出现，所以出现产品数字化的概念。
▲产品开发过程的信息化所包括的内容 产品开发过程的信息化包括：CAD／CAE，CAPP以及为使CAD， CAPP，ERP集成的对数字化产品进行管理的PDM(PLM)。
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国内
产品的信息化以机床行业为例。
一是要改造产业结构，把以生产传统机床为主调整生产数控机床 为主，提高产品的数控率，先进国家机床数控率已达到30％～50 ％，我国不到10％。
二是要提高数控机床的水平，目前我国生产数控机床以中低档为 主，许多高档的还需进口，国际市场上高档数控机床市场我们还 没有进入。
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(4) CAD技术应用的关键
CAD技术的发展，形成了许多商品化的软件，它们提供一般机械设 计功能，称为支撑软件。但是由于机械产品品种成千上万，所以要 使商品化的CAD系统能满足一定的机械产品设计的要求，必须进行 二次开发。其主要内容包括：
① 完善图形处理功能
⑥ 建立报价数据库
②建立产品开发数据库 ③ 建立产品图形库
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1) 计算机辅助产品设计
2) 计算机辅助工艺设计
3) 计算机辅助生产管理 技术CAPM
1) 计算机辅助产品设计
(1) 概 况
(2) 计算机辅助产品设 计及其类型
(3) CAD系统的发展
(4) CAD技术应用的 关键
计算机辅助产品设计 (1) 概 况
▲20世纪60年代开始，应用计算机技术辅助产品设计(CAD)，从设计计 算开始发展到二维绘图，与成组技术、模块技术相结合，出现检索式CAD， 绘图与计算相结合，称为计算机辅助工程CAE，实现零部件优化设计。 ▲到80年代开始二维绘图发展为三维几何造型，设计与制造相结合，被称 为计算机辅助设计与制造CAD／CAM，又发展为三维参数化造型及面向 制造设计DFM、面向装配设计DFA及动态仿真等。 ▲90年代开发基于特征的产品模型、统一产品设计与工艺设计的模型，为 了 实 现 产 品 设 计 数 据 共 享 出 现 产 品 数 据 管 理 PDM ， 实 现 CAD ／ CAE ／ CAPP／CAM的集成。这些技术与并行工程CE相结合，创建产品开发环境 CAPE。
▲90年代后期发展动态仿真建模与虚拟技术相结合，实现虚拟产品开 发环境。
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(2) 计算机辅助产品设计及其类型
现代CAD系统已贯穿整个产品设计过程，P75图3—1说明产品设计过程与CAD系统， P76图3—2～图3-4说明CAD系统种类。
(3)CAD系统的发展
① 二维CAD系统的初步应用，大大改变了传统产品设计工作，提高了设计效 率和图纸质量，但没有进一步解决产品设计中优化、标准化，把传统产品设计中复 杂的分析计算与建立几何模型结合起来，把现代产品设计中先进设计方法结合起来。
② 三维CAD的应用。三维CAD系统解决了二维CAD系统不能解决的问题，使 CAD技术的应用得到进一步发展。目前三维CAD系统不但能生成三维模型，而且能 生成二维图形、轴测图、剖面图，能在装配状态下进行零件设计、模拟装配设计， 为实现DFA创造了条件，解决了与CAM软件集成运行。
③ 与其他先进制造技术结合，创造现代产品开发环境。现代CAD技术与成组 技术GT、模块化技术、并行工程CE、面向制造设计DFM、质量功能配置QFD、产 品数据管理PDM以及CAD／CAE／CAPP／CAM的集成，构造现代产品开发环境。