第一講工藝設(shè)計及CAPP基本概念培訓(xùn)ppt課件

1、工藝設(shè)計及CAPP基本概念CAXA 開發(fā)部副總經(jīng)理桓永興 博士2011年3月7日內(nèi)容1.工藝與工藝設(shè)計基本概念2. 計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP）概述3. 主流CAPP產(chǎn)品介紹.1. 工藝與工藝設(shè)計基本概念1.1 制造與離散制造1.2 產(chǎn)品制造過程1.3 工藝基本概念及其意義1.4 工藝業(yè)務(wù)系統(tǒng)及其工藝設(shè)計流程1.5 工藝設(shè)計相關(guān)概念1.6 傳統(tǒng)工藝設(shè)計面臨的主要問題.1.1 制造與離散制造產(chǎn)品與制造制造，就是把原料轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品的過程。它包含物體的設(shè)計和制造,使用各種不同的制造方法和技術(shù)。制造業(yè)有增加原材料附加價值的重要功能。制造是任何工業(yè)化國家的支柱，制造能力越強，生活質(zhì)量越高。.1.1 制造

2、與離散制造產(chǎn)品：是指能夠提供給市場，被人們使用和消費，并能滿足人們某種需求的任何東西，包括有形的物品、無形的服務(wù)、組織、觀念或它們的組合。服務(wù)軟件硬件：通常是有形產(chǎn)品，其量具有計數(shù)特性 流程材料：通常是有形產(chǎn)品，其量具有連續(xù)特性.離散制造：由多個零件經(jīng)過一系列并不連續(xù)的工序的加工最終裝配而成產(chǎn)品的生產(chǎn)方式，如制造飛機、汽車等1.1 制造與離散制造流程制造：被加工對象不間斷地通過生產(chǎn)設(shè)備，通過一系列的加工裝置使原材料的化學(xué)或物理性質(zhì)發(fā)生變化，最終得到產(chǎn)品的生產(chǎn)方式，如煉鋼、制藥.生產(chǎn)周期較長，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝路線和設(shè)備配置靈活，零部件種類繁多 生產(chǎn)設(shè)備布置不是按產(chǎn)品而通常按照工藝進行布置的 所

3、用的原材料和外購件具有確定的規(guī)格，最終產(chǎn)品是由固定個數(shù)的零件或部件組成，形成非常明確和固定的數(shù)量關(guān)系 產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率很大程度依賴于工人的技術(shù)水平，自動化主要在單元級 通過加工或裝配過程實現(xiàn)產(chǎn)品增值，整個過程不同階段產(chǎn)生若干獨立完整的部件、組件和產(chǎn)品 因產(chǎn)品的種類變化多，非標(biāo)產(chǎn)品較多，要求設(shè)備和操作人員必須有足夠靈活的適應(yīng)能力 離散制造的特點關(guān)鍵詞：產(chǎn)品/零件/產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 加工/裝配 工藝1.1 制造與離散制造.1.2 產(chǎn)品制造過程設(shè)計What to do生產(chǎn)To do that工藝How to do.1.3 工藝基本概念及其意義工藝設(shè)計：使各種原材料、半成品加工成為產(chǎn)品的方法和過程。工藝決定

4、了：從原材料、辦成品到產(chǎn)品的步驟（路線、工序、工步）每一步驟采用的加工方法（工序描述：如何裝夾，如何加工等）使用的設(shè)備，刀、夾、量、輔具加工的地點（車間、工段）所花的時間（工時：加工工時、輔助工時）材料及輔料的用量每一步驟形成的半成品的形狀、尺寸、精度、定位面、夾緊面（工序圖）如何檢驗及檢驗要求等與加工方法和加工過程相關(guān)的其他事項.1.3 工藝基本概念及其意義工藝設(shè)計意義：是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的第一步，也是連接產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品制造的橋梁。以文件形式確定下來的工藝規(guī)程是進行產(chǎn)品/零件加工的主要依據(jù)對組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動條件等都有直接的影響是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性工

5、作 .1.3 工藝基本概念及其意義工藝績效考核工藝攻關(guān)工藝試驗工藝管理制度制訂工藝紀(jì)律檢查綜合管理工藝性審查工藝總方案制訂工藝分析工藝設(shè)計數(shù)據(jù)管理工藝設(shè)計過程管理工藝管理零件工藝設(shè)計工裝工藝設(shè)計工藝設(shè)計工藝布局設(shè)計工藝零部件劃分綜合工藝設(shè)計專業(yè)工藝設(shè)計工藝業(yè)務(wù)范圍.1.3 工藝基本概念及其意義工藝性審查工藝性審查的目的在于：早期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中的工藝性問題，及時加以解決，防止或減少在生產(chǎn)中可能發(fā)生的重大技術(shù)問題；較早預(yù)見產(chǎn)品制造中的主要件、關(guān)鍵件所需的關(guān)鍵設(shè)備或特殊工藝裝備，以便及早安排制造或外協(xié)。在并行工程環(huán)境下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性審查是產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)計劃等進行集成的重要環(huán)節(jié)。工藝零部件

6、劃分從制造角度，劃分可相對獨立進行裝配和制造的產(chǎn)品構(gòu)成。這是從產(chǎn)品設(shè)計BOM向產(chǎn)品制造BOM轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)。.1.3 工藝基本概念及其意義工藝流程制訂在企業(yè)中，工藝流程又稱為工藝路線、分工路線、分工計劃等，它主要是從企業(yè)層確定產(chǎn)品零組件的制造過程。產(chǎn)品工藝流程的制訂涉及到企業(yè)各工作中心/車間制造資源的宏觀平衡，是ERP的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。材料定額編制在節(jié)約和合理使用材料的條件下，生產(chǎn)單位生產(chǎn)合格產(chǎn)品所需要消耗一定品種規(guī)格的材料，半成品，配件和水，電，燃料等的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)，包括材料的使用量和必要的工藝性損耗及廢料數(shù)量。工時定額編制工時定額是完成一個工序所需的時間，它是勞動生產(chǎn)率指標(biāo)。根據(jù)工時定額可以安排

7、生產(chǎn)作業(yè)計劃，進行成本核算，確定設(shè)備數(shù)量和人員編制，規(guī)劃生產(chǎn)面積。綜合工藝設(shè)計.1.3 工藝基本概念及其意義毛坯制造、零件加工等變形加工工藝設(shè)計使原材料產(chǎn)生形態(tài)、形狀或結(jié)構(gòu)變化來制造零組件的工藝過程設(shè)計，如各類零件毛坯制造（鑄、鍛、下料等）、零件加工（機械加工、鈑金沖壓等）等；熱處理、表面處理等改性加工工藝設(shè)計通過改變原材料的性質(zhì)來滿足制造零組件需要的工藝過程設(shè)計，如各種熱處理、表面處理等；連接和組裝工藝設(shè)計使工件與其它原材料或工件與工件、組件與組件結(jié)合而形成部件或產(chǎn)品的工藝過程設(shè)計，如焊接、裝配等；其它環(huán)節(jié)工藝設(shè)計產(chǎn)品制造過程中其它環(huán)節(jié)工藝過程設(shè)計，如檢測、試驗等。 專業(yè)工藝設(shè)計.1.3 工

8、藝基本概念及其意義工裝設(shè)備、材料、工藝關(guān)鍵件、外協(xié)外制件、工時定額、材料定額、輔助用料、關(guān)鍵工序等各類統(tǒng)計匯總和自動生成匯總統(tǒng)計報表；產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)和工藝文件的層次化查詢和模糊查詢；產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)和工藝文件版本管理和有效性控制；產(chǎn)品各個階段不同版本的工藝文件和工裝、工具文件的更改與歸檔管理等。工藝設(shè)計數(shù)據(jù)管理.1.4 工藝業(yè)務(wù)系統(tǒng)及工藝設(shè)計流程工藝業(yè)務(wù)組織方式單級管理二級管理公司工藝部綜合工藝室專業(yè)工藝室公司工藝部綜合、專業(yè)工藝室生產(chǎn)車間車間工藝室.1.4 工藝業(yè)務(wù)系統(tǒng)及工藝設(shè)計流程工藝性審查工藝路線分工工藝結(jié)構(gòu)調(diào)整專業(yè)工藝編制工裝設(shè)計材料定額開始生產(chǎn)確定加工方法和順序選擇設(shè)備/工裝/工具/材料確

9、定加工中的技術(shù)條件確定協(xié)作工序.1.5 工藝設(shè)計相關(guān)概念制造資源 加工過程加工方法/工藝類型原材料毛坯輔助材料設(shè)備工裝工具生產(chǎn)線車間/工廠工序：一個（或一組）工人在一個工作地對同一個（或同時對幾個）工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程工步：工件（或裝配單元）經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序機械加工沖壓焊接熱處理噴涂裝配檢驗電裝.1.5 工藝設(shè)計相關(guān)概念工藝文件.工藝工步工序車間、機床工裝、模具、量具、刀具、工具參裝零組件輔助材料工序圖刀具、量具切削/技術(shù)參數(shù)輔助材料技術(shù)要求NC文件精度信息1.5 工藝設(shè)計相關(guān)概念工藝設(shè)計數(shù)據(jù)關(guān)系.1.6 傳統(tǒng)工藝設(shè)計面臨的主要問題對工藝人員要求高勞動強度大，效率低

10、難于保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性工藝設(shè)計優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化差無法利用CAD圖形信息無法積累重用工藝經(jīng)驗無法適應(yīng)信息化發(fā)展.2. 計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP）概述2.1 CAPP基本概念及其意義2.2 CAPP的發(fā)展過程及現(xiàn)狀2.3 現(xiàn)代CAPP原理、結(jié)構(gòu)與功能2.4 CAPP的發(fā)展趨勢.2.1 CAPP基本概念及其目標(biāo)計算機輔助工藝設(shè)計 Computer Aided Process Planning(CAPP)：利用計算機技術(shù)輔助工藝人員完成工藝性審查、工藝方案設(shè)計、工藝路線制訂、工藝規(guī)程設(shè)計、工藝定額編制、工藝管理等數(shù)字化工藝工作的活動。對工藝人員要求高勞動強度大，效率低難于保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性工藝設(shè)計優(yōu)化、標(biāo)

11、準(zhǔn)化差無法利用CAD圖形信息無法積累重用工藝經(jīng)驗無法適應(yīng)信息化發(fā)展降低對工藝人員的要求減低工藝人員事務(wù)性勞動強度保證工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)確一致促進工藝設(shè)計優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化可充分利用CAD信息快速積累重用工藝經(jīng)驗適應(yīng)信息化發(fā)展的數(shù)據(jù)集成.提高工藝設(shè)計的效率與質(zhì)量；促進工藝的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化；促進工藝優(yōu)化；滿足產(chǎn)品全生命周期中對工藝設(shè)計的要求；保證工藝數(shù)據(jù)的完整性、一致性和可重用性；實現(xiàn)工藝知識和經(jīng)驗的積累、共享和管理；促進產(chǎn)品的并行設(shè)計和協(xié)同設(shè)計；涵蓋企業(yè)工藝工作的全過程。2.1 CAPP基本概念及其目標(biāo)CAPP的目標(biāo).2.2 CAPP的發(fā)展過程及現(xiàn)狀國外：1960年代末開始CAPP研究與開發(fā)。1976 年設(shè)在

12、美國的國際性組織 CAM-I開發(fā)的CAPP系統(tǒng)在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義。 國內(nèi)：1980年代初開始CAPP研究與開發(fā)。最早開發(fā)的CAPP系統(tǒng)是同濟大學(xué)的TOJICAP系統(tǒng)和西北工業(yè)大學(xué)的CAOS系統(tǒng)，其完成的時間都在1980年代初。 CAPP研究開端.2.2 CAPP的發(fā)展過程及現(xiàn)狀CAPP發(fā)展階段探索研究階段：20世紀(jì)60年代-80年代中后期成組技術(shù)、零件族零件描述技術(shù)，如表面元素法人工智能技術(shù)應(yīng)用，如決策樹、判定表、規(guī)則等軟件實現(xiàn)技術(shù)智能化研究階段：20世紀(jì)80年代中后期-90年代中期工藝知識表示、知識庫管理、工藝知識處理專家系統(tǒng)技術(shù)零件描述技術(shù)、特征技術(shù)CAD/CAPP/CAM集

13、成技術(shù).應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)階段：20世紀(jì)90年代針對各企業(yè)、各專業(yè)工藝進行開發(fā)和應(yīng)用采用檢索修訂方式、創(chuàng)成方式部分實現(xiàn)與CAD/CAM的集成企業(yè)自主開發(fā)、廠校結(jié)合開發(fā)與CIMS工程實施一起開發(fā)、應(yīng)用CAPP發(fā)展階段2.2 CAPP的發(fā)展過程及現(xiàn)狀.產(chǎn)品工程化階段：20世紀(jì)90年代中后期到現(xiàn)在工程化、產(chǎn)品化開發(fā)、公司化經(jīng)營采用綜合智能式設(shè)計實用技術(shù)市場推廣三種模式基于文檔的工藝編制，如基于Office或CAD軟件定制開發(fā)結(jié)構(gòu)化信息模型驅(qū)動表格式工藝設(shè)計與管理一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化信息模型驅(qū)動“所見即所得”工藝設(shè)計與管理一體化系統(tǒng)CAPP發(fā)展階段2.2 CAPP的發(fā)展過程及現(xiàn)狀.派生式CAPP系統(tǒng) 是將相似零

14、（部）件歸并成零（部）件族，設(shè)計時檢索出相應(yīng)零（部）件族的工藝規(guī)程，并根據(jù)設(shè)計對象的具體特征加以修訂的CAPP系統(tǒng)，也稱修訂式CAPP系統(tǒng)。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng) 是將人們設(shè)計工藝過程時的推理和決策方法轉(zhuǎn)換成計算機可以處理的決策邏輯、算法，在使用時由計算機程序采用內(nèi)部的決策邏輯和算法，依據(jù)制造資源信息，自動生成零（部）件的工藝規(guī)程的CAPP系統(tǒng)，也稱生成式CAPP系統(tǒng)。交互式CAPP系統(tǒng) 以人機交互方式進行工藝設(shè)計的CAPP系統(tǒng)。綜合式CAPP系統(tǒng) 是采用人機交互、派生、創(chuàng)成等多種工藝決策技術(shù)的CAPP系統(tǒng)。CAPP系統(tǒng)分類2.2 CAPP的發(fā)展過程及現(xiàn)狀.現(xiàn)代CAPP思想2.3 現(xiàn)代CAPP思想

15、、結(jié)構(gòu)與功能1 、面向產(chǎn)品、整個工藝領(lǐng)域、不同工藝層次、工藝生命周期2、面向集成共享的工藝信息數(shù)字化3、基于知識的快速專業(yè)化工藝設(shè)計4、基于PDM/PLM思想的工藝管理5、通用化、行業(yè)化、專業(yè)化相結(jié)合.現(xiàn)代CAPP體系結(jié)構(gòu)2.3 現(xiàn)代CAPP思想、結(jié)構(gòu)與功能.現(xiàn)代CAPP功能2.3 現(xiàn)代CAPP思想、結(jié)構(gòu)與功能工藝性審查支持在產(chǎn)品設(shè)計過程中及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品及其零部件工藝性問題，提出修改建議或意見。工藝方案設(shè)計可方便地查詢、瀏覽產(chǎn)品技術(shù)方案、設(shè)計圖樣和模型等產(chǎn)品數(shù)據(jù)，完成工藝方案設(shè)計。工藝路線制訂能對產(chǎn)品零部件等制訂工藝路線，進行制造過程分工。工藝規(guī)程設(shè)計能夠設(shè)計各類工藝規(guī)程。工藝定額編制基于PBO

16、M（Process Bill of Material, 工藝物料清單）編制產(chǎn)品及其零部件在制造過程中所需的材料定額及工時定額。.現(xiàn)代CAPP功能2.3 現(xiàn)代CAPP思想、結(jié)構(gòu)與功能工藝管理基于EBOM（Engineering Bill of Material，工程物料清單）或通過人機交互方式創(chuàng)建PBOM，并對其進行修改和維護；提供工藝版本管理功能，主要包括工藝數(shù)據(jù)和工藝文件的版本管理, 并能夠確定工藝規(guī)程及相關(guān)技術(shù)文件的有效性；能夠?qū)Ω黝愐呀?jīng)生成的工藝文件進行查詢、檢索、瀏覽、打印輸出；能根據(jù)企業(yè)需要進行各種工藝數(shù)據(jù)的匯總、統(tǒng)計，并生成相關(guān)報表等；能對工藝資源進行分類、表達、收集、存儲、檢索、

17、發(fā)布和應(yīng)用；具有工藝工作流程控制與管理功能，實現(xiàn)對各種工藝文件的校對、審核、批準(zhǔn)、發(fā)放的過程控制；提供工藝更改管理功能，管理和控制已定版發(fā)布的工藝文件的更改過程支持現(xiàn)場工藝應(yīng)用及工藝存檔管理。.現(xiàn)代CAPP功能2.3 現(xiàn)代CAPP思想、結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)管理能夠定義用戶、角色、工作組，以及劃分管理權(quán)限；能夠按照工作組、角色、用戶權(quán)限的不同對工藝數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、修改和使用進行授權(quán)；能夠按照企業(yè)工藝業(yè)務(wù)流程建立不同工藝活動的過程模型，確定工藝業(yè)務(wù)過程節(jié)點和各節(jié)點的用戶角色，滿足各類工藝業(yè)務(wù)活動的管理需要；能夠建立工藝數(shù)據(jù)模型并進行管理和維護；能夠定制CAPP系統(tǒng)所管理的各種工藝文檔的模板；能夠進行數(shù)據(jù)備份

18、管理，除數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已具有功能外，還應(yīng)該實現(xiàn)產(chǎn)品及其零部件工藝數(shù)據(jù)、車間或工作組工藝數(shù)據(jù)等的選擇性備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)功能；能夠按照企業(yè)技術(shù)文件分類和編碼的要求，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，對工藝文件、工裝設(shè)計文件等進行編碼管理；提供系統(tǒng)介紹、使用幫助、功能說明等幫助功能。.現(xiàn)代CAPP功能2.3 現(xiàn)代CAPP思想、結(jié)構(gòu)與功能CAPP系統(tǒng)集成要求CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)交換和二次開發(fā)接口，支持與其他軟件系統(tǒng)（如PDM、ERP、MES等）集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和重用。.2.4 CAPP系統(tǒng)發(fā)展趨勢體系結(jié)構(gòu)向網(wǎng)絡(luò)化、并行化、組件化、工具化方向發(fā)展系統(tǒng)功能將覆蓋企業(yè)整個工藝領(lǐng)域，向敏捷化工藝信息集成系統(tǒng)發(fā)展工藝設(shè)計模式向基于知識的快速工藝設(shè)計模式發(fā)展基于一體化的PLM平臺開發(fā)系統(tǒng)的集成性、開放性將進一步提高支持3D C