现代制造业信息化技术第四章ppt课件

1、哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第1页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术*4 4、制造业信息化的技术集成、制造业信息化的技术集成n4.14.1制造业信息化技术集成概述制造业信息化技术集成概述n4.24.2制造业信息化的主要集成方式制造业信息化的主要集成方式n4.3CAD/CAM4.3CAD/CAM集成的体系结构集成的体系结构n4.4 CAPP4.4 CAPP系统的主要形式系统的主要形式n4.54.5基于事例推理的基于事例推理的CAPPCAPP系统系统n4.64.6基于事例推理的基于事例推理的CAFDCAFD系统设计系统设计哈尔滨工业大学哈尔滨工

2、业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第2页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第3页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第4页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第5页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术4.2制造业信息化的主要集成方式制造业信息化的主要集成方式(1). 通过专用格式文件的集成方式通过专用格式文件的集成方式 在这种方式下

3、需要在各系统与专用数据文件之间开发专在这种方式下需要在各系统与专用数据文件之间开发专用的转换接口进行前置或后置处理。这种方式需要设用的转换接口进行前置或后置处理。这种方式需要设计的专用格式处理程序很多，若以双向传输为例，设计的专用格式处理程序很多，若以双向传输为例，设系统内有系统内有N个系统需要互相传输数据，则需要个系统需要互相传输数据，则需要2N!个前、个前、后置处理程序。用于小范围、简单的系统信息集成。后置处理程序。用于小范围、简单的系统信息集成。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第6页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术 通过专用格式数据文

4、件的集成方法通过专用格式数据文件的集成方法哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第7页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(2).(2).通过标准格式数据文件的集成方式通过标准格式数据文件的集成方式 在这种方式下，采用统一格式的中性数据文件作为在这种方式下，采用统一格式的中性数据文件作为系统集成的工具，各个应用子系统通过前置和后系统集成的工具，各个应用子系统通过前置和后置数据转换接口进行系统间数据的传输。置数据转换接口进行系统间数据的传输。通过标准格式数据文件的集成方式是目前系统集成通过标准格式数据文件的集成方式是目前系统集成应用较多的有效方法之一应用

5、较多的有效方法之一 。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第8页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术 通过标准格式数据文件的集成方式通过标准格式数据文件的集成方式哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第9页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(3). 基于统一产品数据模型和数据库的集成基于统一产品数据模型和数据库的集成 在这种方案中统一的产品数据模型是实现集成的在这种方案中统一的产品数据模型是实现集成的核心，统一工程数据库是实现集成的基础。它与核心，统一工程数据库是实现集成的基础。它与用文件形式实现系统间集成

6、的方法相比，由于不用文件形式实现系统间集成的方法相比，由于不需要通过转换接口来进行数据交换，加快了集成需要通过转换接口来进行数据交换，加快了集成系统的运行速度，提高了系统集成化程度。这种系统的运行速度，提高了系统集成化程度。这种方式既可实现各子系统之间直接的信息交换，又方式既可实现各子系统之间直接的信息交换，又可使集成系统达以真正的数据一致性、准确性、可使集成系统达以真正的数据一致性、准确性、及时性和共享性。及时性和共享性。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第10页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(4).(4).基于产品数据管理基于产品数据管

7、理(PDM)(PDM)的系统集成的系统集成基于基于PDMPDM的系统集成是指集数据库管理、网络通信能力和的系统集成是指集数据库管理、网络通信能力和过程控制能力于一体，将多种功能软件集成在一个统一平过程控制能力于一体，将多种功能软件集成在一个统一平台 上台 上 。 系 统 集 成 的 核 心 是。 系 统 集 成 的 核 心 是 P D MP D M 技 术 向 上 提 供技 术 向 上 提 供CAD/CAE/CAPP/CAMCAD/CAE/CAPP/CAM的集成平台，把与产品有关的信息集成的集成平台，把与产品有关的信息集成管理起来；向下提供对异构网络和异构数据库的接口，实管理起来；向下提供对异

8、构网络和异构数据库的接口，实现数据跨平台传输与分布处理。现数据跨平台传输与分布处理。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第11页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第12页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第13页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第14页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨

9、工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第15页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第16页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第17页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第18页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第19页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术

10、哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第20页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第21页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第22页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第23页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术4.54.5基于事例推理的基于事例推理的CAPPCAPP系统系统4.5.1 CBR-CAPP4.5.1

11、CBR-CAPP系统的推理过程系统的推理过程基于事例推理的基于事例推理的CAPCAP系统的推理过程系统的推理过程哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第24页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(1) (1) 相似检索相似检索对于一个新零件，从基于特征设计对于一个新零件，从基于特征设计CADCAD系统中获得新零件系统中获得新零件的特征信息和其他工艺信息，并将这些信息作为索引，的特征信息和其他工艺信息，并将这些信息作为索引，通过相似性计算方法，从事例库中找出一个或几个最为通过相似性计算方法，从事例库中找出一个或几个最为相似的事例。相似的事例。(2) (2

12、) 工艺复用工艺复用调入最相似的事例的工艺方案，作为新零件的工艺蓝本。调入最相似的事例的工艺方案，作为新零件的工艺蓝本。(3) (3) 工艺修正工艺修正比较相似零件与新零件的不同之处进行工艺修改比较相似零件与新零件的不同之处进行工艺修改(4) (4) 存储存储 经过工艺修正的工艺方案通过了工艺审查后，作为成功经过工艺修正的工艺方案通过了工艺审查后，作为成功的工艺范例，存入事例库中。的工艺范例，存入事例库中。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第25页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术4.5.2基于事例推理的零件事例的模型表达基于事例推理的零件事例

13、的模型表达(1)事例的对象表达事例的对象表达事例对象表达的定义如下：事例对象表达的定义如下： Case=(caseid,A,M,C,R,index,solution)其中：其中： Caseid是实例对象的标识符是实例对象的标识符 A是属性集，事例的属性分为两种，一种是用于检是属性集，事例的属性分为两种，一种是用于检索的属性，一种是非检索属性，在索的属性，一种是非检索属性，在A中的属性都中的属性都是非检索的属性。是非检索的属性。 每一个属性是一个具有三元素的集合，每一个属性是一个具有三元素的集合，(a,t,v)，a是对象的属性名，是对象的属性名，t是该属性的数据类型，是该属性的数据类型，v是该是

14、该属性的属性值。属性的属性值。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第26页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术 M M是事例对象中的方法集，每一方法具有一个多元素的集是事例对象中的方法集，每一方法具有一个多元素的集合；合；(m,tc1,tc2,tcn,tc),m(m,tc1,tc2,tcn,tc),m是该方法的方法名，是该方法的方法名，tcitci是是该方法该方法( (函数函数) )的参数，的参数，tctc是方法返回值。是方法返回值。 C C是关系对象中的约束集，定义了事例中的属性的约束条是关系对象中的约束集，定义了事例中的属性的约束条件。件。 R

15、R是一个该事例与其他子事例之间的关系集，每一个关系是一个该事例与其他子事例之间的关系集，每一个关系有一个标识。有一个标识。 indexindex是事例的一个索引对象是事例的一个索引对象 。 SolutionSolution是事例的一个答案对象，描述了该事例问题的解是事例的一个答案对象，描述了该事例问题的解决方法。决方法。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第27页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(2) 零件分类的模型表达零件分类的模型表达 1) 零件类型的对象层次结构的表达零件类型的对象层次结构的表达哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM

16、研究所研究所 第第28页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术2) 零零件件特特征征对对象象层层次次结结构构的的表表达达 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第29页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术3).3).零件事例的工艺模型表达零件事例的工艺模型表达 答案模型定义：答案对象作为事例对象的一个组成部分，它答案模型定义：答案对象作为事例对象的一个组成部分，它记录了该事例的解决问题的方法，同时还包含了它与子事记录了该事例的解决问题的方法，同时还包含了它与子事例或父事例中答案对象的关系，它对答案信息进行结构化例或父事例中答案对象的关

17、系，它对答案信息进行结构化处理，把非结构化的事例处理，把非结构化的事例“答案变为结构化的、可操作答案变为结构化的、可操作的数据信息，使事例的自动化修改成为可能。答案模型定的数据信息，使事例的自动化修改成为可能。答案模型定义如下：义如下： Solution=(sltid,P,A,M,R,C) Solution=(sltid,P,A,M,R,C)其中：其中：SltidSltid是答案对象的唯一标识符。是答案对象的唯一标识符。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第30页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术 P P是操作状态集是操作状态集 ，可以用一个链表

18、表示，可以用一个链表表示List(step)List(step)在工艺在工艺设计中，每一个操作状态设计中，每一个操作状态stepstep是一个加工工序，用一个工是一个加工工序，用一个工序对象表示。序对象表示。 A A是属性集。是属性集。 M M是方法集。是方法集。 R R是关系集，定义了该事例的答案对象与子事例或父事例是关系集，定义了该事例的答案对象与子事例或父事例的答案对象的关系，通过这些关系，来获得子事例或父事的答案对象的关系，通过这些关系，来获得子事例或父事例的答案信息。例的答案信息。 C C是约束集，定义了属性的取值范围或适用条件。是约束集，定义了属性的取值范围或适用条件。 哈尔滨工业

19、大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第31页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术零件工艺对象模型零件工艺对象模型 零件工艺对象是零件事例的的主要组成部分，表达零件工艺对象是零件事例的的主要组成部分，表达了零件的工艺信息了零件的工艺信息 。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第32页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术支持支持CBRCBR的零件事例模型的零件事例模型 基于零件事例的工艺表达模型，可建立基于事例推理的工艺设计的零件事例的系统基于零件事例的工艺表达模型，可建立基于事例推理的工艺设计的零件事例的系统模型。模型

20、。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第33页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术4.5.3 基于事例推理的工艺修正方法基于事例推理的工艺修正方法 当一个事例比较复杂，并且可以划分为具有多个子当一个事例比较复杂，并且可以划分为具有多个子事例组成的层次结构时，系统并不对检索出的事事例组成的层次结构时，系统并不对检索出的事例进行整体的修正，而是针对不满意的子事例进例进行整体的修正，而是针对不满意的子事例进行修正，把该子事例中的子问题重新作为新问题，行修正，把该子事例中的子问题重新作为新问题，进行事例检索和推理，找出子问题的答案，如果进行事例检索和推理，找

21、出子问题的答案，如果子问题还没有圆满解决，则继续对孙问题进行检子问题还没有圆满解决，则继续对孙问题进行检索，找出答案，直到问题获得解决为止。索，找出答案，直到问题获得解决为止。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第34页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术子事例修正法示意图子事例修正法示意图哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第35页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术4.5.4 基于事例推理的工艺设计系统典型实例基于事例推理的工艺设计系统典型实例(1). Hope-CAPP系统的总体结构系统的总体结构

22、Hope-CAPP系统主要由七个模块组成，即零件信息系统主要由七个模块组成，即零件信息输入模块、相似事例检索模块、事例复用模块、输入模块、相似事例检索模块、事例复用模块、工艺事例修正模块、事例存储模块、工艺文件管工艺事例修正模块、事例存储模块、工艺文件管理模块和制造资源和知识库管理模块。后台数据理模块和制造资源和知识库管理模块。后台数据库服务器中主要由五个数据库组成，即零件设计库服务器中主要由五个数据库组成，即零件设计信息库、零件工艺事例库、制造资源库、工艺知信息库、零件工艺事例库、制造资源库、工艺知识库和工艺文件与工序图库。识库和工艺文件与工序图库。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/C

23、AM研究所研究所 第第36页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术 11fHope-CAPPHope-CAPP系统框架系统框架哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第37页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(2) Hope-CAPP(2) Hope-CAPP系统的工艺设计流程系统的工艺设计流程哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第38页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术4. 6 基于事例推理的基于事例推理的CAFD系统设计系统设计 4.6.1夹具夹具CAD基本方法基本方法（1交互式交互式

24、CAFD是指夹具设计由夹具设计人员以人机对话的方式完成夹具是指夹具设计由夹具设计人员以人机对话的方式完成夹具的概念设计、布局设计与详细设计的全过程。的概念设计、布局设计与详细设计的全过程。 （2派生式派生式CAFD派生式派生式CAFD的设计思想来源于成组技术的设计思想来源于成组技术(CT)。这种设计。这种设计方法对工件、加工方法和夹具进行分类、编码，建立典方法对工件、加工方法和夹具进行分类、编码，建立典型夹具数据库。在设计新夹具时，首先根据工件编码和型夹具数据库。在设计新夹具时，首先根据工件编码和加工方法编码查询相似的夹具，然后根据要求通过人机加工方法编码查询相似的夹具，然后根据要求通过人机对

25、话方式对检索到的夹具进行修改，完成夹具设计的全对话方式对检索到的夹具进行修改，完成夹具设计的全过程。过程。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第39页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术CAFDCAFD系统的体系结构系统的体系结构 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第40页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(2). 快速夹具设计子系统的总体结构快速夹具设计子系统的总体结构 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第41页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(3)(

26、3)图档管理系统流程图档管理系统流程用户在用户在AUTOCAD(AUTOCAD(或或Pro/e.UG)Pro/e.UG)下，首先申请图号，然后建立下，首先申请图号，然后建立工作目录，以后设计的装配图和零件图须放在此目录下，工作目录，以后设计的装配图和零件图须放在此目录下，装配图和零件图需具有一定格式的标题栏，夹具设计完毕装配图和零件图需具有一定格式的标题栏，夹具设计完毕后，通过读取工作目录文件和图形文件的标题栏属性进行后，通过读取工作目录文件和图形文件的标题栏属性进行归档，通过读取图号内容建立归档以后的产品树归档，通过读取图号内容建立归档以后的产品树 。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/C

27、AM研究所研究所 第第42页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(4)(4)CAFDCAFD系统软件的体系结构系统软件的体系结构 图图4-16 4-16 工装快速设计系统软件体系结工装快速设计系统软件体系结构构哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第43页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术4.6.3 基于事例推理的夹具事例模型的表达基于事例推理的夹具事例模型的表达事例工件信息的表达事例工件信息的表达事例工件信息的表达是为了解决在计算机内部，如事例工件信息的表达是为了解决在计算机内部，如何描述与夹具设计有关的工件信息。事例的工件何描

28、述与夹具设计有关的工件信息。事例的工件信息包括工件名称、工件类型、工件外形尺寸、信息包括工件名称、工件类型、工件外形尺寸、工件材料、热处理、加工特征信息、定位信息、工件材料、热处理、加工特征信息、定位信息、夹学信息、工序图、夹学信息、工序图、CAD模型、参考坐标系等。模型、参考坐标系等。工件的加工特征信息包括：特征类型、特征面组成、工件的加工特征信息包括：特征类型、特征面组成、特征方位、特征尺寸、位置公差关系、尺寸公差特征方位、特征尺寸、位置公差关系、尺寸公差关系等。关系等。工件的定位夹紧信息包括：面工件的定位夹紧信息包括：面ID、面功能、面类型、面功能、面类型、粗糙度、轮廊尺寸等，定位夹紧点

29、信息包括所属粗糙度、轮廊尺寸等，定位夹紧点信息包括所属面信息、自身编号、点功能、点的局部坐标及点面信息、自身编号、点功能、点的局部坐标及点的全局坐标等。的全局坐标等。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第44页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术 事例工件信息模型表达图事例工件信息模型表达图哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第45页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(2) 事例装配信息的表达事例装配信息作为夹具事例的一个组成部分，它不仅提供工件、夹具元件以及组件信息，还提供了不同元件之间装配位置以及装配

30、约束关系。 夹具装配的功能 组件可以分为定位组件、夹紧组件、导向(对刀)组件和支撑组件、夹具体。元件和工件模型又可以继续细分到特征、面和点。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第46页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术夹夹具具事事例例中中装装配配模模型型的的表表达达1.n1.n关联1.n1.n1.n事例装配夹具ID工件个数工件信息.组件个数功能组件.元件个数BOM表装配CAD图装配示意图功能组件组件ID组件名称组件类型尺寸标注规格尺寸装配可调参数组件可调参数元件信息.元件信息元件ID规格编号元件名称元件类型元件功能元件方位尺寸标注规格尺寸装配顺序

31、号1.n工件信息工件ID工序编号工件名称工件类型轮廓尺寸工件材料热处理CAD模型工序图加工特征数加工特征.参考坐标系定位夹紧面.定位夹紧面面ID面类型面功能面外法向起始点粗糙度轮廓尺寸可及性定位夹紧点.面数据.位置变量.定位夹紧点点编号点(u,v)点(x,y,z)装夹功用 面数据面ID面类型面起始点面外法向轮廓尺寸环数据.1.n功能表面面ID面功能面类型面外法向轮廓尺寸面数据功能点点编号点(u,v)点(x,y,z)点功用1.n关联1.n元 件 库组 件 库加工特征特征ID特征类型起始点关键尺寸刀具接近方向面数据.位置公差关系尺寸公差关系1.n1.n 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/CAM研究所研究所 第第47页页 共共236页页现 代 制 造 业 信 息 化 技 术(3) 支持支持CBR的夹具事例系统模型的夹具事例系统模型 夹具事例的系统模型包含了夹具基本信息、工件信息夹具事例的系统模型包含了夹具基本信息、工件信息模型、事例装配模型以及说明文档，是上述模型的模型、事例装配模型以及说明文档，是上述模型的系统综合。系统综合。 系统的功能模型利用系统的功能模型利用IDEFO建模方法建立。功能模建模方法建立。功能模型描述了系统功能模块的组成以及各个功能模块之型描述了系统功能模块的组成以及各个功能模块之间的信息传递关系。间的信息传递关系。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 CAD/C