CAXA数字化设计制造
CAXA数字化设计制造
一、CAXA数字工厂网络化、数字化的软硬件架构
数字化、网络化设计制造技术是现代设计技术的发展方向,也是设计制造技术的一次深刻的革命。它包括目前各种功能强大、人性化强的设计类、工艺类、制造类、管理类软件,可全面进行产品开发、设计、生产、管理的数字化操作,而三维CAD是数字化设计制造的基础。对应于这些新软件而出现的新的设计理念和新的设计方法也在不断的推陈出新,对此我校机械专业的学生应紧跟技术发展的潮流,适应这种新的变化。这一点在毕业设计中体现的较为重要,因此我们必须适当的改进我们毕业设计的中所采用的一些传统的设计方法,进一步提高毕业设计的质量和创新成份。
下面以我们国家具有自主知识产权的CAXACAD/CAM一体化软件为例,研究如何进一步应用数字化、网络化设计制造技术,提高我校机械专业的毕业设计质量,增加毕业设计中的创新成份CAXACAD/CAM一体化集成软件包含:管理类:CAXA图文档;设计类:CAXA电子图板、CAXA实体设计;工艺类:CAXA工艺图表、CAXA工艺汇总表;制造类:CAXA制造工程师、CAXA网络DNC。其中CAXA实体设计提供了一个三维创新设计的平台,支持概念设计总体设计、详细设计、工程设计、分析仿真、数控加工的应用等,还提供了参数化设计和拖放设计操作方法[1],并能生成符合国家标准的二维图纸,可有效提高设计的效率,利于创新设计。
CAXA数字化工厂
（1）、搭建实训车间的数字化网络：
将实训车间的数控设备与CAXA数据管理平台相连，进而实现对数控设备网络化管理。（2）、打造无纸化生产场景：
通过数据查询终端登陆系统，即可看到当期实训的任务零件及相关信息（零件材料、毛坯尺寸、加工尺寸、加工工艺、加工示范及加工注意事项），改变传统的教学模式，实现与现代化的企业的生产流程接轨。对外加工用到的软件及编完的工艺和程序，通过数据查询终端可以直接传输到机床上进行加工，实现无纸化的设计与生产模式。
（3）、建设一体化讨论区：在讨论区中，通过网络及大屏幕投影技术，可以将学生在体验中心中做的基于工作过程的项目实例调出来，可以看到产品的设计图纸、包括三维或二维图，工艺卡片、加工模型及刀路轨迹、数控仿真的结果，可以看到编完的加工程序。同时，也可在此区域内看到车间数控机床的面板操作及机床内部视频。通过展示软件模型结果及机床操作视频，实现理论与实践的一体化。
（4）、视频采集（数控机床视频采集）：
通过视频可以看到老师或学生在工作台上的操作，包括工件装夹情况、如何找到基准点、如何对刀，以及机床加工情况。
（5）、数控设备网络化管理：
【1】代码文件的传输（断点续传，自动应答、文件列表）。【2】三色灯直接采：集黄灯：待机状态绿灯：加工状态红灯：报警状态
【3】机床信息采集（开机/关机、循环启动/循环停止、报警/正常、主轴负载情况、感应电压、工作电流）。
【4】统计分析（统计设备生产日、运行日志、报警日志。效率统计、开机率利用率、对比分析）。
二、CAXA产品设计、工艺、仿真及制造一体化过程
（一）CAXA产品设计：
CAXA实体设计采用拖放图素的方式设计，就如同搭积木一样直观简单，可以随意拉伸、缩短，能轻松有趣的完成设计，并不需要花费很长时间去学习。
CAXA实体设计是一种基于创新设计的三维设计软件。它以智能图素为主体，通过添加、拖放智能图素，可以高效快速的完成产品的设计。它还具有的智能渲染和智能动画功能，通过智能渲染可使产品以电子样机的形式完美的展现在客户面前，通过智能动画可将产品的现场工作过程演示给客户。快速完美的方案使得与客户的交流更直接、更容易，在招标等场合能为中标增加筹码。
CAXA实体设计在设计方法上更加贴近设计人员的设计思路，它可以将设计人员的模糊。或不成熟的想法在三维环境下直接、快速的表达出来，然后再按自己的思路做动态修改（通过智能图素的添加、拖放来实现），最终形成产品。这应该是它与其它一些三维设计软件最大的区别，也应该是较之其它软件最大的优势。而其它三维软件要求设计人员必须在头脑里先有一个清晰的产品模型，然后从二维草图开始，按部就班的进行拉伸、旋转、扫描或放样等特征形成实体，如此依次添加零件，形成最后产品。
下面依次从零件设计、装配设计、渲染动画及设计元素库、三维球、包围盒的用法等方面谈谈我的感受：
1、零件设计
CAXA实体设计在进行零件设计时对于可以直接从图素中拖放形成；也可以对已拖入的
简单图素进行“编辑截面”，重新生成较为复杂的零件；还可以用生成工具（拉伸、旋转、扫描、图素特征）在三维空间找一点绘制草图生成造型；另外其特征设计功能更强，可以完成更为复杂的零件设计。修改时可以通过修改其智能图素的包围盒来实现，方便易行；
2、装配设计
CAXA实体设计的装配设计与零件设计是一个设计环境下完成，可以自由组合、解散装
配体。其装配分为无约束装配和约束装配，无约束装配可快速定位零件，并且可以根据设计意图修改、解除、改变装配。约束装配可保留配合关系。其装配设计比较快速、自由，动态修改方便（尤其是将一个零件调整到另一个装配体时更为方便）。
CAXA在添加螺栓联结时很方便，找到需要添加的点，可以直接将螺栓、垫圈、螺母作为一个装配体加到适当的位置。
3、渲染和动画
CAXA通过智能渲染和智能动画工具，可以作出具有相当水平的渲染效果和演示动画。
这些在新产品的设计、模拟演示及与客户的直接沟通时非常有用。尤其是与客户交流时，最直接的动态效果显示，不仅可消除与客户沟通上的障碍，并可增强客户对产品设计能力的信心。CAXA动画制作也很简单，将动画设计元素中动作加到相应的零部件上，通过智能动画编辑器设置其动画属性，可以很容易的完成动画效果。
4、目录式设计元素库
CAXA实体设计的目录式设计元素库使设计很快捷。设计人员可以很方便的从屏幕右侧
的库中将想要添加的元素拖放到设计环境中。用户可以建立自己的设计元素库，将自己的图速和零部件保存到新的设计元素中，以便于以后的调用。
CAXA标准件图库很丰富，但其型钢件的尺寸是只有英制，没有公制，这一点用起来不是太方便。其紧固件图库很方便，在向孔中添加的时候可以自己识别孔的大小添加相应的螺栓联结（包括螺栓、螺母、垫圈）。
5、三维球和包围盒
三维球和包围盒是CAXA实体设计特有的工具。运用三维球可实现零部件及特征的空间
定位、旋转、移动、复制、链接及生成直线风格，三维球的操作很方便，也很简单，它可以实现精确的定位和其他操作。编辑包围盒可以实现特征的修改。编辑包围盒时通过修改不同方向上的操作柄可以实现所要求方向上的修改。掌握好三维球技术和包围盒的编辑方法会对设计有很大帮助。
6、其它方面
CAXA实体设计的工程图设计，不能在剖视图上进行再次剖切。在一个三维界面上，设
计人员可以像画师一样，以鼠标和键盘为画笔，以各种设计元素为原料，随意表达自己的构思，并通过动态修改，获得满意的设计结果。这种创作的过程本身就是一种乐趣。所以，CAXA实体设计是一种真正意义的设计软件，能够实现真正的创新设计。
（二）CAXA工艺仿真：
对加工过程进行模拟仿真，仿真过程中可以随意进行发大，缩小，旋转，以便于观察细节。
能显示多道加工轨迹的加工结果。仿真过程中可以调节仿真速度。
仿真过程中可以检查刀柄干涉，快速一移动过程（G00）中的干涉，刀具无切削刃部分的干涉情况。
可以把切削仿真结果与零件理论性状进行比较，切削残余量用不同的颜色表示。基于虚拟现实的工艺仿真能够在三维沉浸感的虚拟环境中真实再现一个具体的工艺过程，并且允许用户实时操作工艺设备或改变相关参数。它是产品设计与制造过程的有力辅助工具，它能够使得用户在产品开发或生产规划阶段对产品的工艺过程进行仿真和评估，从而能够检验既定生产工艺和优化生产工艺。此外产品的工艺过程仿真展示也广泛用于培训、教育、宣传、召投标等多个方面。
生产工艺仿真的核心技术主要包括复杂过程的实时可视化、复杂几何模型的实时处理。在不同的工艺过程中，可能产生各类不同的现象，如闪光、爆炸、烟雾、气流、水流等等复杂现象，仿真系统必需能够实时、逼真、可控地显示这些现象，因此必需解决各类复杂过程的实时生成和控制技术，本公司基于数据场可视化；此外在工艺仿真中还可能伴随着各种几何模型的生成、消亡、变形、破碎等现象，这要求仿真系统能够快速地构造、修改、删除各种类型的几何模型，如锻造过程的毛坯变形、石块破碎过程的石块对象生成和消亡，而目前虚拟现实系统几何模型构造、变形、破碎恰是瓶颈之一，为此本公司基于底层的几何元素构造和显示研发了各类几何体的构造、拓扑和几何参数控制技术，能够解决各类欧式几何或非欧几何对象的快速构造和处理问题，从而为各类生产过程的仿真提供有力支撑。
制造流程：下达任务→产品订单→产品设计→工艺设计→数控编程及仿真→生产派工→检验→进度跟踪→工时核算
（三）管理一体化：
文档管理系统（CAXAvault）让企业的技术管理有了可靠的保证，目前图纸，工艺及其他技术文件实现了网上传输，网上查询，网上审核，效果明显。以前大量的cad图纸和设计文件虽然是电子版，但均是按照手工管理化方式，没有进行电子化管理，导致大量技术文件在管理上存在安全隐患。实施图文档管理系统后尽力气基于数据库系统的企业产品数据库，建立起激素文件的电子化管理。目前已经建立起了许多装置的文档结构，建立产品的结构树。非常方便的实现了图纸共享与查询，实现了各种bom表的自动汇总，并实现了产品bom结构和erp的传递，使生产检验部门对报表的需要，使所有与产品开发，生产准备，生产制造相关的人员在整个产品生命周期中共享与产品相关的数据。图纸的查阅时间大幅提高，查询时间特高了50%以上，数据的准确率提高了90%以上。
CAXA具有不同的cad软件，但主要操作和设计理念上都有共同之处。
三、体会和心得
据我查询的资料和实际体会，我了解到：多年来，CAXA在为中国汽车企业实施产品全生命周期管理（PLM）的经验来看，我国汽车业今后迫切需要将研发技术、制造技术、管理技术、信息技术和自动化技术有机地结合起来，通过有效的应用，带动汽车研发模式和设计理念的创新、汽车制造模式和方法的创新、企业管理模式和业务流程的创新、供应链协同商务模式的创新和供应链条下双赢机制的创新等
通过CAXA的学习和了解，在网上搜索了很多资料，我了解到了CAXA在生产过程中优点如下：
1：文档管理网络化
彻底解决产品数据、文档等的版本/数据存储安全/权限控制/流程控制及可溯性追踪等问题。实现对产品数据或过程的有效、有序管理，消除信息孤岛、提高信息集成度，在各信息系统之间建立合理的数据传输通道。2：数据传输自动化
彻底解决机床端代码、机床参数等数据录入/上传问题（DNC通信）。实现数控自动编程和自动传输，实现车间代码和加工数据的集中管理。3：生产过程无纸化
建立生产过程管理平台，理顺设计、工艺与生产之间交互的数据模型，提升企业的整体信息化水平。生产管理人员不再逐层下发派工单、工艺单、图纸等易损易丢难统计的纸质文档。
4：车间管理可视化
自动采集设备实时状态、生产状态、维修监测。通过系统实现车间管理的可视性与透明能力，便于各种事件管理过程中的监控，从而提高过程管理的可控性。5：设备/刀辅具管理现代化
由软件系统将材料、刀辅具总库集中管理，实现采购/分类/出入库/使用记录/寿命管理/查询/盘点/报表生成等各种作业的快速实现。6：生产效率最优化
自动汇总分析一定周期内的产品、人员、设备的状态，以丰富多样的图表形式的统计汇总表来表示。为企业领导排产优化提供科学依据，充分挖掘企业内人员、设备的潜力，提高生产效率。7：领导决策科学化
通过数字化制造平台的支持，提高管理活动的效率、使管理资源的配置获得优化，从而降低企业的经营成本与管理成本、实现快速决策，提高企业的整体盈利能力。
扩展阅读：CAXA数字化设计制造教学平台
CAXA数字化设计制造教学平台-CAXAPLM体验中心
现代制造企业实行数字化管理。数字化、无纸化技术的普遍使用缩短了产
品开发周期，降低了成本，提高了产品质量，提升了客户满意度。
CAXAPLM体验中心集成设计、工艺、制造等专业软件，通过构建项目式教学，做到学校和企业的人才对接，同时构建工学结合的模式。建立一个以项目式教学为主导的企业环境体验教室，实现从单人表现到团队组合表现的多方位考核方式。项目教学的过程以图纸设计到产品加工成型为一个流程，以资源管理平台来控制这个流程。同时将企业中产品设计、工艺、生产流程体现出来。中心配置CAXA协同管理软件模块，将CAXA数字化设计、CAXA数字化工艺、CAXA数字化编程、CAXA数字化制造、实训车间的视频监控系统集成，形成数字化工厂的教学管理平台，将理论教学与实训融为一体。按照企业设计、工艺、生产流程，完成所有相关的技术文件及产品数据。同时，按照企业的模式对技术文件和产品数据进行调度与管理。
体验中心一系列电脑、工业触摸屏、数控机床以及移动终端可展示新型工业企业如何通过CAXA软件和平台进行数字化研发设计、数字化生产制造以及数字化集中管控，从产品的3D创新设计到快速生成2D国标图纸，从图文并茂的工艺编制到高效汇总各类生产准备报表，从复杂曲面的数控编程到数控仿真，从车间现场的实时信息采集到制造过程的智能管控，以及企业主管通过iPad对以上所有业务的集中管控这一系列过程集中体现出CAXA的CAD软件和PLM解决方案如何帮助提升企业创新能力和管理能力，也生动展现了工业与信息化的深度融合。
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