4计算机辅助工艺过程设计2

1、 机械CAD技术根底计算机辅助工艺设计制造：方舟.1. 概述CAPP的根本概念CAPP在集成制造系统中的位置和作用CAPP类型及根本原理CAPP构造组成及根本技术CAPP开展趋势 计算机辅助工艺过程设计(CAPP)是将产品数据转换成面向制造的指令性数据的重要环节，起着承上(产品设计)启下(加工制造与管理)、衔接CAD与CAM及MRP等运用系统的桥梁作用.CAPP根本概念 计算机辅助工艺规程设计CAPP, Computer Aided Process Planning，是经过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科学的方法确定零件从毛坯到废品的整个技术过程(即工艺规程) CAPP彻底改动了手工编制

2、工艺文件的方式和对人的依赖，大大提高了编制工效，缩短了消费周期，保证工艺文件的一致性和工艺规程的准确性，防止不用要的过失，为实现工艺过程优化、集成制造发明条件 输入设计信息 选择工艺道路、决议工序内容及所运用的机床、刀具、夹具 决议切削用量 估算工时与本钱 输出工艺文件 CAPP系统的根本功能：常见工艺流程 .CAPP的开展历程 研讨派生式 CAPP 推出典型系统 CAMI1976年 研讨创成式 CAPP系统 智能化工艺 决策方法 零件信息 自动获取60年末80年代初80年代初90年代中 深化研讨 派生式CAPP CAPP进入 适用化 CAPP数据 管理与运用提出CAPP 研讨新的 CAPP系

3、统 构造与方法 CAPP性能 提高90年代中本世纪初本世纪初1965年Niebel初次提出CAPP思想 .CAPP的主要内容信息建模工艺决策工艺设计数据管理与输出产品信息建模制造资源建模工艺数据建模数据阅读与查询数据输出加工方法选择切削参数计算加工顺序安排.CAPP系统任务过程与步骤.CAPP应意图义： 将工艺设计人员从繁琐和反复性的劳动中解放出来，可以从事新产品及新工艺开发等发明性的任务节省工艺过程编制时间和编制费用，缩短工艺设计周期，降低消费本钱，提高产品在市场上的竞争力有助于对工艺设计人员的珍贵阅历进展集中、总结和承继，提高工艺过程合理化的程度，从而实现计算机优化设计较少依赖于个人阅历，

4、有利于实现工艺过程的规范化，提高类似或一样零件工艺过程的一致性降低对工艺过程编制人员知识程度和阅历程度的要求减少所需的工装种类，提高企业的顺应才干CAPP是CAD与CAM的桥梁，为实现CIMS发明条件.CAPP集成制造系统中的位置和作用 计算机集成制造系统CIMS的关键是系统集成，CAPP系统处理了CAD和CAM的衔接问题，真正实现CAD/CAM集成 CAD工装CADCAMCAPPMISMASCAQ 接受CAD的几何拓扑信息、资料信息以及精度、粗糙度等工艺信息； 向CAD反响产品的机构工艺性评价信息,满足并行产品设计要求 向CAM提供零件加工所需的设备、工装、切削参数、装夹参数及反映零件切削过

5、程的刀具轨迹文件； 接纳CAM反响的工艺修正意见 向工装CAD提供工艺过程文件和工装设计义务书 向MIS(管理信息系统)提供各种工艺过程文件和夹具、刀具信息； 接受MIS反响的任务报告和工艺修正意见 向MAS制造自动化系统提供各种过程文件和夹具、刀具等信息；接受MAS反响的任务报告和工艺修正意见 向CAQ质量保证系统提供工序、设备、工装、检测等工艺数据，以生成质量控制方案和质量检测规程； 接纳CAQ反响的控制数据，修正工艺过程 .CAPP类型及根本原理CAPP系统按照工艺决策方法主要分为：检索式CAPP系统派生式CAPP系统创成式CAPP系统综合式CAPP系统 由于零件及制造环境的不同，很难用

6、一种通用的CAPP软件来满足各种不同的制造对象 将派生式、创成式与人工智能结合综合而成，目的是综合派生式和创成式两者的优势，防止派生式系统的局限性和创成式系统的高难度 .检索式CAPP系统检索式CAPP系统是基于成组技术或基于特征的CAPP系统根本原理：按照零件编码或图号将企业现行各类工艺文件存入计算机数据库 设计时根据零件编码或图号，在工艺文件库中检索类似零件的工艺文件，由工艺人员采用人机交互方式修正、编辑 检索式CAPP系统实践上是一个工艺文件数据库的管理系统，功能较弱、自动决策才干差 开发难度小，操作方便，适用性强，与企业现有设计任务方式相一致，得到很多企业的认可，具有很高的推行价值.派

7、生式CAPP系统根本原理：利用成组技术(GT)代码或企业现行零件图编码，根据构造和工艺类似性将零件进展分组，然后针对每个零件组编制典型工艺主样件工艺 设计时根据零件的GT代码和其它有关信息，按编码搜索零件族，对典型工艺进展自动化或人机交互式修正，生成符合要求的工艺文件 可看成检索式CAPP系统的开展，又称变异式CAPP系统 派生式CAPP系统柔性差，只能针对企业详细产品零件的特点开发，可移植性差，不能用于全新构造的零件工艺设计 任务原理简单，容易开发，实践投入运转的系统大多是派生式系统.创成式CAPP系统根本原理：与检索式和派生式方法不同，不是直接对类似零件工艺文件进展检索与修正，而是根据零件

8、的信息，经过逻辑推理规那么、公式和算法等，做出工艺决策而自动地“创成一个零件的工艺规程 创成式CAPP系统包括：基于传统过程性程序构造与决策方式的CAPP系统、基于知识的 CAPP专家系统、基于神经网络的 CAPP系统、CAPP工具系统或骨架系统 创成式方法接近人类处理问题的创新思想方式 由于大多数工艺过程问题不能建立适用的数学模型和通用算法，工艺规程的知识难以构成程序代码，因此只能处置简单的、特定环境下的某类特定零件.综合式CAPP系统 将派生式与创成式结合起来，采取派生与自动决策相结合的任务方式，也称半创成式CAPP系统 新零件进展工艺设计时，首先用计算机检索它所属零件族的规范工艺，再根据

9、新零件详细情况，对规范工艺进展删改与选择，工序设计那么采用创成式 CAPP 系统自动决策产生 表达了派生式与创成式相结合的优点 文件维护辅助编码控制数据预备工艺文件工序设计工序尺寸计算编辑输出分组矩阵规范工艺称号字典机床加工余量经济精度成族编码编码操作输入图样数据工艺文件报告.CAPP的构造组成及根本技术CAPP系统构成与开发环境、产品对象、规模的大小等要素相关存放CAD系统完成的产品设计信息 存放企业加工设备、工装工具等制造资源的相关信息 存放产品制造工艺规那么、工艺规范、工艺数据手册、工艺信息处置的相关算法和工具 存放零件族典型零件的工序卡、工步卡、工艺流程图、加工参数，供系统参考运用 存

10、放CAPP系统生成的产品制造工艺信息，供输出工艺文件、数控加工编程和消费管理与运转控制系统运用 存放工艺流程图、工序卡、工步卡等系统输入输出模板、手工查询工具和系统操作工具集 .CAPP的构造组成及根本技术CAPP系统构成与开发环境、产品对象、规模的大小等要素相关控制模块：协调各模块的运转，实现人机间信息交流，控制产品设计信息获取方式 零件信息获取模块：产品设计信息输入 工艺道路设计模块：加工工艺流程决策，生成工艺过程卡 工序决策模块：选定加工设备、定位安装方式、加工要求，生成工序卡 输出模块：输出工艺流程卡、工序和工步卡，工序图工步决策模块：选择刀具轨迹、加工参数，确定加工质量要求，生成工步

11、卡及提供构成NC指令所需的刀位文件 .CAPP开展趋势1集成化趋势2工具化趋势3智能化趋势.1集成化趋势集成化系统优势： 与CAD系统集成从根本上处理CAPP系统的零件信息输入问题 集成化系统采用一致的数据规范便于对各种数据的一致处置集成化是CAPP系统的一个重要开展趋势 CADCAPPCAM工艺设计信息：对工步全面、详细的规范描画，输出符合 NC加工的工艺原那么数控加工工序决策结果零件详细信息 零件的几何工艺特征 集成化指CAD/CAPP/CAM的部分集成.2适用化趋势工艺设计的共性与个性分开处置 工艺决策方式多样化具有功能强大、运用方便和一致规范的数据与知识库管理平台智能化输出 适用化思想

12、主要表现： 共性主要包括：推理控制战略和一些公共算法以及通用的、规范化的工艺数据与工艺决策知识 个性主要包括：与特定加工环境相关的工艺数据及工艺决策知识 具有友好一致的人机任务界面 具有功能强大、便利的数据与知识库管理系统，便于用户对各种工艺数据与知识的获取、表达、管理与维护 系统可按规范格式输出各种工艺文件，还可输出由用户自定义的工艺文件 单一的推理控制战略不能满足用户的需求，系统应能给用户提供多种工艺设计方法 .3智能化趋势 依托传统的过程性软件设计技术，如利用决策表或决策树进展工艺决策软件的设计等，已不能满足工程实践对CAPP的需求 专家系统技术以及其它人工智能技术在获取、表达和处置各种

13、知识的灵敏性和有效性给CAPP系统的开展带来活力。人工智能技术已越来越广泛地运用于各种类型的CAPP系统之中 基于人工神经元网络的CAPP系统基于实例与知识的CAPP系统 ANN人工神经网络，Artificial Neural Network实际是近年来得到迅速开展的一个国际前沿领域，也为处理现有CAPP系统存在的问题开辟了新的途径 根本原理：经过系统本身的工艺设计实例来“自我总结、组织、学习和更新工艺设计“阅历，当阅历积累到一定程度时，系统将成为一个“聪明的设计者 .2.成组技术 成组技术GT被公以为是提高多种类、中小批量消费企业经济效益的有效途径，是开展柔性制造技术和计算机集成制造系统的重

14、要根底 成组技术是一门消费技术科学，即研讨和开掘消费活动中有关事物的类似性，并充分利用事物的类似性，把类似问题归类成组，寻求处理这一类问题相对一致的最优方案，从而节约时间和精神以获得所期望的经济效益 机械制造中的成组技术是将多种零件按其类似性归类成组，并以这些组为根底组织消费，从而实现多种类、中小批量消费的产品设计、制造工艺和消费管理的合理化 20世纪50年代起，成组技术由苏联学者斯 帕 米特洛凡诺夫总结并在机械工业中推行运用 成组技术的开展：成组加工成组工艺成组技术成组消费系统 .GT存在的理由：1批量法那么：中小批量消费本钱是大批量的3050倍，中小批量消费占总消费的70%左右2设备利用：

15、大批量消费为公用设备，而中小批量消费所运用的设备利用不充分。 如普通车床CW6140加工的零件直径D最大可达400mm，零件直径D100 mm的加工占总加工量的80%以上。3制造周期：制造周期中，大约95%左右的时间为非加工时间 .GT的类似性零件的构造特征类似性包括： 构造类似性零件的外形类似、尺寸类似、精度类似 资料类似性零件品种类似、毛坯外形类似、热处置方法类似 工艺类似性加工工艺类似、加工设备类似、工艺配备类似 GT的中心问题是充分利用消费系统中的各种类似性信息 .码位间构造层次构造 链式构造混合构造利用零件分类编码描画零件，可在宏观上描画零件而不涉及零件的细节码位内的信息陈列：遵照从

16、小大、从简单复杂、从易难、常见少见的规律 分类编码系统是用各种各样的符号，对零件的有关特征进展描画和识别的一套规那么和根据 .编码：15XXX含义：回转体零件，长径比0.33层次构造也称为单码构造或树状构造 每一个后级符号的含义取决于前级符号的值编码：65XXX含义：非回转体零件，长宽比0.59尺寸比例几何外形XXXXX.链式构造也称多码构造 有序符号的意义是固定的，各码位之间相互独立，后级与前级符号无关系资料批量最大尺寸外部外形1524回转体零件，最大直径150中批消费，45钢2534非回转体零件，最大长度150大批消费，45钢.混合构造 工业上大多数商业零件编码系统都是由上述两种编码系统组

17、合而成的，构成混合构造。 典型的混合构造由一系列较小的多码构造组成，这些构造链中的数字都是独立的，在整个混合代码中，需求有一个或几个数字来表示零件的类别。混合构造能最好地满足设计和制造的需求。 混合构造具有单码构造和多码构造共同的优点.零件分类编码系统 零件分类编码由代表零件设计和制造的特征符号组成，利用成组技术正确抽出零件图纸中为制定工艺过程所必需的必要信息常见编码系统： Opitz编码系统 KK-3系统 JLBM-1系统 柔性编码系统 设计属性制造属性其他实例： 身份证号 430304860628894 图书分类号 TH 166.111.8XXXXXXXX.Opitz编码系统内外外表外形内

18、部外形平面加工辅助孔及齿形加工主要外形外外表外形平面加工辅助孔及齿形加工主要外形主要外形主要外形主要孔平面加工辅助孔及齿形加工主要尺寸资料及热处置处置毛坯原始外形加工精度0回转体零件L/D0.510.5L/D2有异形5特殊的6非回转体零件A/B3,A/C37A/B38A/B3,A/C49特殊的第3位内回转外表外形第一位零件分类 第2位外外表外形 外形代码15位 增补代码69位9位8位7位6位第5位第4位Opitz编码系统：12345 6789 ABCD前9位数字码用来传送设计和制造信息，最后4位数ABCD用于识别消费操作类型和顺序，称辅助代码，由各单位根据特殊需求设计安排,第一位为零件类别编码

19、,将零件分为回转体和非回转体,24位描画零件细节.系统的构造较简单，便于记忆和手工分类系统的分类标志虽然方式上偏重于零件的构造特征，但是实践上隐含着工艺信息 如零件的尺寸标志，既反映零件在构造上的大小，同时也反映零件在加工中所用的机床和工艺设备的规格大小系统虽思索了精度标志，但只用一位码来标识不够充分系统的分类标志尚欠严密和准确系统从总体构造上看虽属简单，但从部分构造看，那么仍非常复杂 最著名的分类编码系统,德国Aachen工业大学HOpitz教授开创Opitz编码系统特点 .KK-3系统供大型企业运用的十进制21位代码的混合构造系统 KK-3系统特点： 在码位及顺序安排上，根本上思索到各部分

20、外形加工顺序的关系，它是一个构造、工艺并重的分类编码系统 KK-3系统前7位代码作为设计公用代码，便于设计部门运用 在分类标志配置和陈列上，便于记忆和运用 采用按功能和称号作为分类标志，特别便于设计部门检索 主要缺陷是环节多 在某些环节上，零件出现率较低，意味着环节设置不当 KK-3系统是日本通产省机械技术研讨所提出草案，经日本机械振兴协会成组技术研讨会下属零件分类编码系统分会修正而成.JLBM-1系统我国机械工业部为推行成组技术而开发的一种零件分类编码系统经过先后四次修正，于1984年作为机械工业部的技术指点资料公布JLBM-1系统是一个十进制15位代码的混合构造分类编码系统 JLBM-1系

21、统构造根本上和Opitz系统类似，汲取了KK-3系统的特点，抑制Opitz系统分类标志不全和KK-3系统环节过多的缺陷 为弥补Opitz系统缺乏，摒弃Opitz系统的开头加工码，把Opitz系统的零件类别码改为零件功能称号码，把热处置标志从Opitz系统中的资料、热处置码中独立出来，主要尺寸由一个环节扩展为两个环节 JLBM-1系统添加了外形加工环节，比Opitz系统可以包容较多的分类标，在系统的总体组成上要比Opitz系统简单，易于运用 .工艺过程设计工艺过程设计主要包括以下内容：确定工艺道路 经过零件的成组编码找到零件所属的零件族，然后以该零件族的序号为关键字进展检索，得到此零件族的规范工艺道路。选择机床 根据规范工艺和加工方法对机床类型进展选择，并根据零件的尺寸参数选择机