4計算機輔助工藝過程設(shè)計2

1、 機械CAD技術(shù)根底計算機輔助工藝設(shè)計制造：方舟.1. 概述CAPP的根本概念CAPP在集成制造系統(tǒng)中的位置和作用CAPP類型及根本原理CAPP構(gòu)造組成及根本技術(shù)CAPP開展趨勢 計算機輔助工藝過程設(shè)計(CAPP)是將產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成面向制造的指令性數(shù)據(jù)的重要環(huán)節(jié)，起著承上(產(chǎn)品設(shè)計)啟下(加工制造與管理)、銜接CAD與CAM及MRP等運用系統(tǒng)的橋梁作用.CAPP根本概念 計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計CAPP, Computer Aided Process Planning，是經(jīng)過計算機技術(shù)輔助工藝設(shè)計人員，以系統(tǒng)、科學(xué)的方法確定零件從毛坯到廢品的整個技術(shù)過程(即工藝規(guī)程) CAPP徹底改動了手工編制

2、工藝文件的方式和對人的依賴，大大提高了編制工效，縮短了消費周期，保證工藝文件的一致性和工藝規(guī)程的準確性，防止不用要的過失，為實現(xiàn)工藝過程優(yōu)化、集成制造發(fā)明條件 輸入設(shè)計信息 選擇工藝道路、決議工序內(nèi)容及所運用的機床、刀具、夾具 決議切削用量 估算工時與本錢 輸出工藝文件 CAPP系統(tǒng)的根本功能：常見工藝流程 .CAPP的開展歷程 研討派生式 CAPP 推出典型系統(tǒng) CAMI1976年 研討創(chuàng)成式 CAPP系統(tǒng) 智能化工藝 決策方法 零件信息 自動獲取60年末80年代初80年代初90年代中 深化研討 派生式CAPP CAPP進入 適用化 CAPP數(shù)據(jù) 管理與運用提出CAPP 研討新的 CAPP系

3、統(tǒng) 構(gòu)造與方法 CAPP性能 提高90年代中本世紀初本世紀初1965年Niebel初次提出CAPP思想 .CAPP的主要內(nèi)容信息建模工藝決策工藝設(shè)計數(shù)據(jù)管理與輸出產(chǎn)品信息建模制造資源建模工藝數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)閱讀與查詢數(shù)據(jù)輸出加工方法選擇切削參數(shù)計算加工順序安排.CAPP系統(tǒng)任務(wù)過程與步驟.CAPP應(yīng)意圖義： 將工藝設(shè)計人員從繁瑣和反復(fù)性的勞動中解放出來，可以從事新產(chǎn)品及新工藝開發(fā)等發(fā)明性的任務(wù)節(jié)省工藝過程編制時間和編制費用，縮短工藝設(shè)計周期，降低消費本錢，提高產(chǎn)品在市場上的競爭力有助于對工藝設(shè)計人員的珍貴閱歷進展集中、總結(jié)和承繼，提高工藝過程合理化的程度，從而實現(xiàn)計算機優(yōu)化設(shè)計較少依賴于個人閱歷，

4、有利于實現(xiàn)工藝過程的規(guī)范化，提高類似或一樣零件工藝過程的一致性降低對工藝過程編制人員知識程度和閱歷程度的要求減少所需的工裝種類，提高企業(yè)的順應(yīng)才干CAPP是CAD與CAM的橋梁，為實現(xiàn)CIMS發(fā)明條件.CAPP集成制造系統(tǒng)中的位置和作用 計算機集成制造系統(tǒng)CIMS的關(guān)鍵是系統(tǒng)集成，CAPP系統(tǒng)處理了CAD和CAM的銜接問題，真正實現(xiàn)CAD/CAM集成 CAD工裝CADCAMCAPPMISMASCAQ 接受CAD的幾何拓撲信息、資料信息以及精度、粗糙度等工藝信息； 向CAD反響產(chǎn)品的機構(gòu)工藝性評價信息,滿足并行產(chǎn)品設(shè)計要求 向CAM提供零件加工所需的設(shè)備、工裝、切削參數(shù)、裝夾參數(shù)及反映零件切削過

5、程的刀具軌跡文件； 接納CAM反響的工藝修正意見 向工裝CAD提供工藝過程文件和工裝設(shè)計義務(wù)書 向MIS(管理信息系統(tǒng))提供各種工藝過程文件和夾具、刀具信息； 接受MIS反響的任務(wù)報告和工藝修正意見 向MAS制造自動化系統(tǒng)提供各種過程文件和夾具、刀具等信息；接受MAS反響的任務(wù)報告和工藝修正意見 向CAQ質(zhì)量保證系統(tǒng)提供工序、設(shè)備、工裝、檢測等工藝數(shù)據(jù)，以生成質(zhì)量控制方案和質(zhì)量檢測規(guī)程； 接納CAQ反響的控制數(shù)據(jù)，修正工藝過程 .CAPP類型及根本原理CAPP系統(tǒng)按照工藝決策方法主要分為：檢索式CAPP系統(tǒng)派生式CAPP系統(tǒng)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)綜合式CAPP系統(tǒng) 由于零件及制造環(huán)境的不同，很難用

6、一種通用的CAPP軟件來滿足各種不同的制造對象 將派生式、創(chuàng)成式與人工智能結(jié)合綜合而成，目的是綜合派生式和創(chuàng)成式兩者的優(yōu)勢，防止派生式系統(tǒng)的局限性和創(chuàng)成式系統(tǒng)的高難度 .檢索式CAPP系統(tǒng)檢索式CAPP系統(tǒng)是基于成組技術(shù)或基于特征的CAPP系統(tǒng)根本原理：按照零件編碼或圖號將企業(yè)現(xiàn)行各類工藝文件存入計算機數(shù)據(jù)庫 設(shè)計時根據(jù)零件編碼或圖號，在工藝文件庫中檢索類似零件的工藝文件，由工藝人員采用人機交互方式修正、編輯 檢索式CAPP系統(tǒng)實踐上是一個工藝文件數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)，功能較弱、自動決策才干差 開發(fā)難度小，操作方便，適用性強，與企業(yè)現(xiàn)有設(shè)計任務(wù)方式相一致，得到很多企業(yè)的認可，具有很高的推行價值.派

7、生式CAPP系統(tǒng)根本原理：利用成組技術(shù)(GT)代碼或企業(yè)現(xiàn)行零件圖編碼，根據(jù)構(gòu)造和工藝類似性將零件進展分組，然后針對每個零件組編制典型工藝主樣件工藝 設(shè)計時根據(jù)零件的GT代碼和其它有關(guān)信息，按編碼搜索零件族，對典型工藝進展自動化或人機交互式修正，生成符合要求的工藝文件 可看成檢索式CAPP系統(tǒng)的開展，又稱變異式CAPP系統(tǒng) 派生式CAPP系統(tǒng)柔性差，只能針對企業(yè)詳細產(chǎn)品零件的特點開發(fā)，可移植性差，不能用于全新構(gòu)造的零件工藝設(shè)計 任務(wù)原理簡單，容易開發(fā)，實踐投入運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)大多是派生式系統(tǒng).創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)根本原理：與檢索式和派生式方法不同，不是直接對類似零件工藝文件進展檢索與修正，而是根據(jù)零件

8、的信息，經(jīng)過邏輯推理規(guī)那么、公式和算法等，做出工藝決策而自動地“創(chuàng)成一個零件的工藝規(guī)程 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)包括：基于傳統(tǒng)過程性程序構(gòu)造與決策方式的CAPP系統(tǒng)、基于知識的 CAPP專家系統(tǒng)、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 CAPP系統(tǒng)、CAPP工具系統(tǒng)或骨架系統(tǒng) 創(chuàng)成式方法接近人類處理問題的創(chuàng)新思想方式 由于大多數(shù)工藝過程問題不能建立適用的數(shù)學(xué)模型和通用算法，工藝規(guī)程的知識難以構(gòu)成程序代碼，因此只能處置簡單的、特定環(huán)境下的某類特定零件.綜合式CAPP系統(tǒng) 將派生式與創(chuàng)成式結(jié)合起來，采取派生與自動決策相結(jié)合的任務(wù)方式，也稱半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng) 新零件進展工藝設(shè)計時，首先用計算機檢索它所屬零件族的規(guī)范工藝，再根據(jù)

9、新零件詳細情況，對規(guī)范工藝進展刪改與選擇，工序設(shè)計那么采用創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)自動決策產(chǎn)生 表達了派生式與創(chuàng)成式相結(jié)合的優(yōu)點 文件維護輔助編碼控制數(shù)據(jù)預(yù)備工藝文件工序設(shè)計工序尺寸計算編輯輸出分組矩陣規(guī)范工藝稱號字典機床加工余量經(jīng)濟精度成族編碼編碼操作輸入圖樣數(shù)據(jù)工藝文件報告.CAPP的構(gòu)造組成及根本技術(shù)CAPP系統(tǒng)構(gòu)成與開發(fā)環(huán)境、產(chǎn)品對象、規(guī)模的大小等要素相關(guān)存放CAD系統(tǒng)完成的產(chǎn)品設(shè)計信息 存放企業(yè)加工設(shè)備、工裝工具等制造資源的相關(guān)信息 存放產(chǎn)品制造工藝規(guī)那么、工藝規(guī)范、工藝數(shù)據(jù)手冊、工藝信息處置的相關(guān)算法和工具 存放零件族典型零件的工序卡、工步卡、工藝流程圖、加工參數(shù)，供系統(tǒng)參考運用 存

10、放CAPP系統(tǒng)生成的產(chǎn)品制造工藝信息，供輸出工藝文件、數(shù)控加工編程和消費管理與運轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)運用 存放工藝流程圖、工序卡、工步卡等系統(tǒng)輸入輸出模板、手工查詢工具和系統(tǒng)操作工具集 .CAPP的構(gòu)造組成及根本技術(shù)CAPP系統(tǒng)構(gòu)成與開發(fā)環(huán)境、產(chǎn)品對象、規(guī)模的大小等要素相關(guān)控制模塊：協(xié)調(diào)各模塊的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)人機間信息交流，控制產(chǎn)品設(shè)計信息獲取方式 零件信息獲取模塊：產(chǎn)品設(shè)計信息輸入 工藝道路設(shè)計模塊：加工工藝流程決策，生成工藝過程卡 工序決策模塊：選定加工設(shè)備、定位安裝方式、加工要求，生成工序卡 輸出模塊：輸出工藝流程卡、工序和工步卡，工序圖工步?jīng)Q策模塊：選擇刀具軌跡、加工參數(shù)，確定加工質(zhì)量要求，生成工步

11、卡及提供構(gòu)成NC指令所需的刀位文件 .CAPP開展趨勢1集成化趨勢2工具化趨勢3智能化趨勢.1集成化趨勢集成化系統(tǒng)優(yōu)勢： 與CAD系統(tǒng)集成從根本上處理CAPP系統(tǒng)的零件信息輸入問題 集成化系統(tǒng)采用一致的數(shù)據(jù)規(guī)范便于對各種數(shù)據(jù)的一致處置集成化是CAPP系統(tǒng)的一個重要開展趨勢 CADCAPPCAM工藝設(shè)計信息：對工步全面、詳細的規(guī)范描畫，輸出符合 NC加工的工藝原那么數(shù)控加工工序決策結(jié)果零件詳細信息 零件的幾何工藝特征 集成化指CAD/CAPP/CAM的部分集成.2適用化趨勢工藝設(shè)計的共性與個性分開處置 工藝決策方式多樣化具有功能強大、運用方便和一致規(guī)范的數(shù)據(jù)與知識庫管理平臺智能化輸出 適用化思想

12、主要表現(xiàn)： 共性主要包括：推理控制戰(zhàn)略和一些公共算法以及通用的、規(guī)范化的工藝數(shù)據(jù)與工藝決策知識 個性主要包括：與特定加工環(huán)境相關(guān)的工藝數(shù)據(jù)及工藝決策知識 具有友好一致的人機任務(wù)界面 具有功能強大、便利的數(shù)據(jù)與知識庫管理系統(tǒng)，便于用戶對各種工藝數(shù)據(jù)與知識的獲取、表達、管理與維護 系統(tǒng)可按規(guī)范格式輸出各種工藝文件，還可輸出由用戶自定義的工藝文件 單一的推理控制戰(zhàn)略不能滿足用戶的需求，系統(tǒng)應(yīng)能給用戶提供多種工藝設(shè)計方法 .3智能化趨勢 依托傳統(tǒng)的過程性軟件設(shè)計技術(shù)，如利用決策表或決策樹進展工藝決策軟件的設(shè)計等，已不能滿足工程實踐對CAPP的需求 專家系統(tǒng)技術(shù)以及其它人工智能技術(shù)在獲取、表達和處置各種

13、知識的靈敏性和有效性給CAPP系統(tǒng)的開展帶來活力。人工智能技術(shù)已越來越廣泛地運用于各種類型的CAPP系統(tǒng)之中 基于人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的CAPP系統(tǒng)基于實例與知識的CAPP系統(tǒng) ANN人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，Artificial Neural Network實際是近年來得到迅速開展的一個國際前沿領(lǐng)域，也為處理現(xiàn)有CAPP系統(tǒng)存在的問題開辟了新的途徑 根本原理：經(jīng)過系統(tǒng)本身的工藝設(shè)計實例來“自我總結(jié)、組織、學(xué)習(xí)和更新工藝設(shè)計“閱歷，當閱歷積累到一定程度時，系統(tǒng)將成為一個“聰明的設(shè)計者 .2.成組技術(shù) 成組技術(shù)GT被公以為是提高多種類、中小批量消費企業(yè)經(jīng)濟效益的有效途徑，是開展柔性制造技術(shù)和計算機集成制造系統(tǒng)的重

14、要根底 成組技術(shù)是一門消費技術(shù)科學(xué)，即研討和開掘消費活動中有關(guān)事物的類似性，并充分利用事物的類似性，把類似問題歸類成組，尋求處理這一類問題相對一致的最優(yōu)方案，從而節(jié)約時間和精神以獲得所期望的經(jīng)濟效益 機械制造中的成組技術(shù)是將多種零件按其類似性歸類成組，并以這些組為根底組織消費，從而實現(xiàn)多種類、中小批量消費的產(chǎn)品設(shè)計、制造工藝和消費管理的合理化 20世紀50年代起，成組技術(shù)由蘇聯(lián)學(xué)者斯 帕 米特洛凡諾夫總結(jié)并在機械工業(yè)中推行運用 成組技術(shù)的開展：成組加工成組工藝成組技術(shù)成組消費系統(tǒng) .GT存在的理由：1批量法那么：中小批量消費本錢是大批量的3050倍，中小批量消費占總消費的70%左右2設(shè)備利用：

15、大批量消費為公用設(shè)備，而中小批量消費所運用的設(shè)備利用不充分。 如普通車床CW6140加工的零件直徑D最大可達400mm，零件直徑D100 mm的加工占總加工量的80%以上。3制造周期：制造周期中，大約95%左右的時間為非加工時間 .GT的類似性零件的構(gòu)造特征類似性包括： 構(gòu)造類似性零件的外形類似、尺寸類似、精度類似 資料類似性零件品種類似、毛坯外形類似、熱處置方法類似 工藝類似性加工工藝類似、加工設(shè)備類似、工藝配備類似 GT的中心問題是充分利用消費系統(tǒng)中的各種類似性信息 .碼位間構(gòu)造層次構(gòu)造 鏈式構(gòu)造混合構(gòu)造利用零件分類編碼描畫零件，可在宏觀上描畫零件而不涉及零件的細節(jié)碼位內(nèi)的信息陳列：遵照從

16、小大、從簡單復(fù)雜、從易難、常見少見的規(guī)律 分類編碼系統(tǒng)是用各種各樣的符號，對零件的有關(guān)特征進展描畫和識別的一套規(guī)那么和根據(jù) .編碼：15XXX含義：回轉(zhuǎn)體零件，長徑比0.33層次構(gòu)造也稱為單碼構(gòu)造或樹狀構(gòu)造 每一個后級符號的含義取決于前級符號的值編碼：65XXX含義：非回轉(zhuǎn)體零件，長寬比0.59尺寸比例幾何外形XXXXX.鏈式構(gòu)造也稱多碼構(gòu)造 有序符號的意義是固定的，各碼位之間相互獨立，后級與前級符號無關(guān)系資料批量最大尺寸外部外形1524回轉(zhuǎn)體零件，最大直徑150中批消費，45鋼2534非回轉(zhuǎn)體零件，最大長度150大批消費，45鋼.混合構(gòu)造 工業(yè)上大多數(shù)商業(yè)零件編碼系統(tǒng)都是由上述兩種編碼系統(tǒng)組

17、合而成的，構(gòu)成混合構(gòu)造。 典型的混合構(gòu)造由一系列較小的多碼構(gòu)造組成，這些構(gòu)造鏈中的數(shù)字都是獨立的，在整個混合代碼中，需求有一個或幾個數(shù)字來表示零件的類別?；旌蠘?gòu)造能最好地滿足設(shè)計和制造的需求。 混合構(gòu)造具有單碼構(gòu)造和多碼構(gòu)造共同的優(yōu)點.零件分類編碼系統(tǒng) 零件分類編碼由代表零件設(shè)計和制造的特征符號組成，利用成組技術(shù)正確抽出零件圖紙中為制定工藝過程所必需的必要信息常見編碼系統(tǒng)： Opitz編碼系統(tǒng) KK-3系統(tǒng) JLBM-1系統(tǒng) 柔性編碼系統(tǒng) 設(shè)計屬性制造屬性其他實例： 身份證號 430304860628894 圖書分類號 TH 166.111.8XXXXXXXX.Opitz編碼系統(tǒng)內(nèi)外外表外形內(nèi)

18、部外形平面加工輔助孔及齒形加工主要外形外外表外形平面加工輔助孔及齒形加工主要外形主要外形主要外形主要孔平面加工輔助孔及齒形加工主要尺寸資料及熱處置處置毛坯原始外形加工精度0回轉(zhuǎn)體零件L/D0.510.5L/D2有異形5特殊的6非回轉(zhuǎn)體零件A/B3,A/C37A/B38A/B3,A/C49特殊的第3位內(nèi)回轉(zhuǎn)外表外形第一位零件分類 第2位外外表外形 外形代碼15位 增補代碼69位9位8位7位6位第5位第4位Opitz編碼系統(tǒng)：12345 6789 ABCD前9位數(shù)字碼用來傳送設(shè)計和制造信息，最后4位數(shù)ABCD用于識別消費操作類型和順序，稱輔助代碼，由各單位根據(jù)特殊需求設(shè)計安排,第一位為零件類別編碼

19、,將零件分為回轉(zhuǎn)體和非回轉(zhuǎn)體,24位描畫零件細節(jié).系統(tǒng)的構(gòu)造較簡單，便于記憶和手工分類系統(tǒng)的分類標志雖然方式上偏重于零件的構(gòu)造特征，但是實踐上隱含著工藝信息 如零件的尺寸標志，既反映零件在構(gòu)造上的大小，同時也反映零件在加工中所用的機床和工藝設(shè)備的規(guī)格大小系統(tǒng)雖思索了精度標志，但只用一位碼來標識不夠充分系統(tǒng)的分類標志尚欠嚴密和準確系統(tǒng)從總體構(gòu)造上看雖屬簡單，但從部分構(gòu)造看，那么仍非常復(fù)雜 最著名的分類編碼系統(tǒng),德國Aachen工業(yè)大學(xué)HOpitz教授開創(chuàng)Opitz編碼系統(tǒng)特點 .KK-3系統(tǒng)供大型企業(yè)運用的十進制21位代碼的混合構(gòu)造系統(tǒng) KK-3系統(tǒng)特點： 在碼位及順序安排上，根本上思索到各部分

20、外形加工順序的關(guān)系，它是一個構(gòu)造、工藝并重的分類編碼系統(tǒng) KK-3系統(tǒng)前7位代碼作為設(shè)計公用代碼，便于設(shè)計部門運用 在分類標志配置和陳列上，便于記憶和運用 采用按功能和稱號作為分類標志，特別便于設(shè)計部門檢索 主要缺陷是環(huán)節(jié)多 在某些環(huán)節(jié)上，零件出現(xiàn)率較低，意味著環(huán)節(jié)設(shè)置不當 KK-3系統(tǒng)是日本通產(chǎn)省機械技術(shù)研討所提出草案，經(jīng)日本機械振興協(xié)會成組技術(shù)研討會下屬零件分類編碼系統(tǒng)分會修正而成.JLBM-1系統(tǒng)我國機械工業(yè)部為推行成組技術(shù)而開發(fā)的一種零件分類編碼系統(tǒng)經(jīng)過先后四次修正，于1984年作為機械工業(yè)部的技術(shù)指點資料公布JLBM-1系統(tǒng)是一個十進制15位代碼的混合構(gòu)造分類編碼系統(tǒng) JLBM-1系

21、統(tǒng)構(gòu)造根本上和Opitz系統(tǒng)類似，汲取了KK-3系統(tǒng)的特點，抑制Opitz系統(tǒng)分類標志不全和KK-3系統(tǒng)環(huán)節(jié)過多的缺陷 為彌補Opitz系統(tǒng)缺乏，摒棄Opitz系統(tǒng)的開頭加工碼，把Opitz系統(tǒng)的零件類別碼改為零件功能稱號碼，把熱處置標志從Opitz系統(tǒng)中的資料、熱處置碼中獨立出來，主要尺寸由一個環(huán)節(jié)擴展為兩個環(huán)節(jié) JLBM-1系統(tǒng)添加了外形加工環(huán)節(jié)，比Opitz系統(tǒng)可以包容較多的分類標，在系統(tǒng)的總體組成上要比Opitz系統(tǒng)簡單，易于運用 .工藝過程設(shè)計工藝過程設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：確定工藝道路 經(jīng)過零件的成組編碼找到零件所屬的零件族，然后以該零件族的序號為關(guān)鍵字進展檢索，得到此零件族的規(guī)范工藝道路。選擇機床 根據(jù)規(guī)范工藝和加工方法對機床類型進展選擇，并根據(jù)零件的尺寸參數(shù)選擇機