研究生课程CADCAM讲稿Ch计算机辅助工艺设计S.ppt

机械工程及其自动化一级学科硕士生学位课,第5章 计算机辅助工艺设计,授课教师：,CAD/CAM研究室,CAD/CAM基础理论与应用,内容提要,计算机辅助工艺设计系统概念,掌握使能CAPP系统的一些关键技术,了解变异型CAPP系统的原理、分类与设计过程,了解交互型CAPP系统的原理、分类与设计过程,了解创成型CAPP系统的原理、分类与实现过程,5.1.1 CAPP的定义,5.1.3 使能CAPP系统的关键技术,5.1.4 CAPP的发展现状与趋势,5.1.2 CAPP系统的构成,5.1 计算机辅助工艺设计的基本概念,指生产过程中，按一定顺序逐步改变生产对象的形状（铸造、锻造和快速成型等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理）使其成为产品的这部分过程,工艺过程的组成单元：工序、工位、工步、走刀、安装,5.1.1.1 工艺过程与工艺设计,工艺过程,5.1.1 CAPP的定义,5.1.1.2 计算机辅助工艺设计（CAPP）的定义,计算机辅助工艺设计（Computer Aided Process Planning），指在人和计算机组成的系统中，根据产品设计阶段给出的信息，人机交互地或自动地确定产品的加工方法和工艺过程的技术。它是在分析和处理大量信息的基础上进行加工方法、机床、刀具、加工顺序的选择或决策等，并计算加工余量、工序尺寸、公差、切削参数、工时定额、绘制工序图以及编制工艺文件,定义,5.1.1 CAPP的定义,5.1.1.2 计算机辅助工艺设计（CAPP）的定义,作用,工艺设计人员可摆脱大量、繁琐的重复劳动，将精力转向新产品、新工艺、新装备和新技术的研究与开发,可显著缩短工艺设计周期，保证工艺设计质量，提高产品的市场竞争能力,可提高产品工艺的继承性，最大限度地利用现有资源，降低生产成本,有助于推动企业开展的工艺设计标准化和最优化工作,5.1.1 CAPP的定义,7,5.1.1.3 CAPP系统的分类,按其工作原理可以分为以下五大类：,交互式CAPP系统,派生式CAPP系统,指采用人机对话的方式基于标准工步、典型工序进行工艺设计，工艺规程的设计质量对人的依赖性很大,指利用成组技术将工艺设计对象按其相似性分类成组（簇），建立主样件。在设计工艺时，CAPP系统检索出的型工艺，并根据具体对象的结构和工艺要求，修改典型工艺，生成具体工艺,5.1.1 CAPP的定义,5.1.1.3 CAPP系统的分类,创成式CAPP系统,综合式CAPP系统,指根据工艺决策逻辑与算法进行工艺过程设计，实现工艺规程的从无到有的自动生成,指将派生式、创成式和交互式CAPP的优点集为一体的系统,CAPP专家系统,一种基于人工智能技术的CAPP系统，也称智能型CAPP系统,5.1.1 CAPP的定义,典型的CAPP系统的基本构成,协调各模块的运行，实现人机之间的信息交流，控制零件信息的获取方式,实现零件几何信息与工艺信息向CAPP系统的输入：人工交互输入方式与从CAD系统直接获取获取方式,进行加工工艺流程的决策，生成工艺过程卡,包括机床和刀具选择、切削用量选择、加工余量的分配、工时定额计算等功能，最终生成工序卡,生成工步卡及提供形成NC指令所需的刀位文件,根据刀位文件，生成控制数控机床的NC加工指令,输出工艺过程卡、工序和工步卡、工序图等各类文档，并可利用编辑工具对现有文件进行修改后得到所需的工艺文件,用于检查工艺过程及NC指令的正确性,5.1.1 CAPP的定义,5.1.1 CAPP的定义,5.1.3 使能CAPP系统的关键技术,5.1.4 CAPP的发展现状与趋势,5.1.2 CAPP系统的构成,5.1 计算机辅助工艺设计的基本概念,成组技术（Group Technology，GT）,零件信息的描述与获取技术,核心思想：利用事物相似性，把相似问题归类成组，寻求解决这一类问题相对统一的最优方案。CAPP系统的研究与开发与成组技术密切相关，早期的CAPP系统的开发多为基于GT的变异型CAPP系统,解决CAPP系统的零件几何拓扑与工艺信息的描述如输入问题。由于CAPP与CAD、CAM一样，其单元技术都是按照自己的特点而各自发展的，因此零件信息（几何拓扑及工艺信息）的输入是首先要解决的问题。目前存在人工与计算机自动输入两种方式,5.1.3 使能CAPP系统的关键技术,工艺设计决策技术,工艺知识的获取与表示技术,实现工艺规程、工艺卡、工序卡的生成，为CAPP系统的核心技术。该技术的核心为特征型面加工方法的选择，零件加工工序及工步的安排及组合。决策内容主要包括：,工艺设计是随工艺设计人员的技术与经验、企业的资源条件、企业的技术水平以及工艺习惯的不同而各异。本技术实现对工艺知识进行总结、获取，对工艺决策方法进行归纳和形式化表示,工艺流程决策,工序决策,工步决策,工艺参数决策,5.1.3 使能CAPP系统的关键技术,工序图及其他文档的生成技术,NC加工指令的自动生成与加工过程动态仿真技术,实现对工艺、工序图以及其他与工艺相关的文档的自动生成,该技术属于广义CAPP的范畴（即CAM范畴），用于实现针对具体零件加工的NC指令的自动编制与生成，加工过程的动态仿真等,工艺数据库技术,用于管理在工艺设计过程中所使用、产生的数据，内容包括支持工艺规划的相关信息：加工材料数据、加工数据、机床数据、刀具数据、量夹具数据、标准工艺规程数据、成组分类特征数据等；工艺规划过程中产生的相关信息：指中间过程数据、零件图形数据、工序图形数据、最终工艺规程、NC代码等,5.1.3 使能CAPP系统的关键技术,5.1.1 CAPP的定义,5.1.3 使能CAPP系统的关键技术,5.1.4 CAPP的发展现状与趋势,5.1.2 CAPP系统的构成,5.1 计算机辅助工艺设计的基本概念,1969年挪威ATUOPROS,1976年美国CAM-Is Automated Process Planning系统,20世纪80年代初，同济大学TOJICAP系统和西北工业大学的CAOS系统,20世纪90年代末实用化的CAPP系统,现代CAPP系统,修订式/检索式,专家系统,开目CAPP/金叶西工大CAPP,创成式,5.1.4 CAPP的发展现状与趋势,经过30多年的发展，国内外对CAPP技术的研究取得的进展：,设计对象涉及回转体零件、箱体类零件、支架类零件和飞机复杂结构件,工艺范围从普通加工工艺到数控加工工艺；从机加工艺到装配工艺、钣金工艺、热表处理工艺、特种工艺、数控测量机检测过程设计、试验工艺等,在系统设计上，从单一的修订式或创成式，到应用专家系统等人工智能技术具有检索、修订、创成等多种决策功能的综合/智能化系统模式,在系统应用上，从独立的计算机辅助技术孤岛，到满足集成系统环境需求的集成化系统,在系统开发上，从单纯的学术性探讨的技术驱动的原型系统开发，逐步走向以应用和效益驱动的实用化系统开发,5.1.4 CAPP的发展现状与趋势,5.2.1 零件信息的描述与输入,5.2.2 成组技术,5.2.3 工艺决策技术,5.2.4 人工智能技术,5.2.5 工艺数据库,5.2 支持CAPP系统的关键技术,解决零件信息的描述和输入问题，为CAPP系统进行工艺决策分析提供可靠保证，是CAPP系统运行的基础和依据,零件的信息包括：零件的几何信息和工艺信息,几何信息,指零件的图形信息，包括零件的几何形状与尺寸等几何信息,工艺信息,指零件各表面的精度、粗糙度、热处理要求、材料与毛坯类型等信息,5.2.1.1 基本概念,5.2.1 零件信息的描述与输入,CAPP系统对零件信息描述有两个基本要求：,描述零件各组成表面的形状、尺寸、精度、粗糙度及形状公差等,明确各组成表面的相互位置关系、连接次序及位置公差,5.2.1.1 基本概念,5.2.1 零件信息的描述与输入,零件分类编码描述法,也称为GT代码法，是开发得最早且较成熟的方法。GT码可综合描述零件结构与工艺信息,基本思想：预先制订一种GT码，用该GT码对零件图上的信息编码，并输入计算机。该方法简单易行，使用方便，多用于检索式CAPP系统,弊端：无法完整描述零件信息，码位太长时编码效率低，易出错，不便于CAPP系统与CAD的集成，不适用于集成化CAPP系统,5.2.1.2 几种典型的零件信息描述与输入方法,5.2.1 零件信息的描述与输入,形面要素描述法,将零件看作由若干个基本几何要素组成，这些几何要素划分为主要形面要素、次要形面要素和辅助形面要素,主要形面要素,外表面主要要素（外圆面、外锥面、外螺纹、外花键等）和内表面主要要素（孔、锥孔、内螺纹、花键孔等），主要形面要素构造零件的主要形状,1 外倒角 2 矩形环槽 3 外圆柱面 4 平面（二个）5 过渡圆弧,5.2.1.2 几种典型的零件信息描述与输入方法,5.2.1 零件信息的描述与输入,形面要素描述法,次要和辅助形面要素,退刀槽、直槽、径向孔、轴向孔、倒角、圆角等，其依附在某个主要形面要素上，完成某种特定功能或改善零件的加工工艺性能,1 外倒角 2 矩形环槽 3 外圆柱面 4 平面（二个）5 过渡圆弧,组合各种主要型面要素、次要和辅助型面要素，即可描述不同形状的零件。该描述方法较繁琐，但能较直观、完整、准确表达零件信息，适合于描述不太复杂的回转类零件的特征,5.2.1.2 几种典型的零件信息描述与输入方法,5.2.1 零件信息的描述与输入,图论描述法,利用图论的基本原理来描述零件的形状结构，用结点表示零件的形状要素，用边表示两个相邻表面的连接情况。该方法信息输入繁琐费时，适合结构简单的回转体零件,面向零件特征要素法,用于描述比较复杂的非回转类零件。非回转体零件形状复杂，采用形面要素法描述较困难。但对于工艺不复杂的某些非回转体零件，只要描述零件由哪些特征组成以及特征之间的组织关系，即可制定出相应的工艺路线与方案,5.2.1.2 几种典型的零件信息描述与输入方法,5.2.1 零件信息的描述与输入,面向零件特征要素法,5.2.1 零件信息的描述与输入,面向零件特征要素法,5.2.1 零件信息的描述与输入,知识表示描述法,在人工智能（AI）领域，零件信息为一种知识或对象，可用AI中的知识描述方法来描述零件信息,知识表示描述法的类型：框架表示法、产生式规则表示法和谓词逻辑表示法,零件信息描述采用知识表示法为整个CAPP系统的智能化提供了良好的前提和基础,5.2.1.2 几种典型的零件信息描述与输入方法,5.2.1 零件信息的描述与输入,直接与CAD系统相连,使得CAPP所需的各种信息直接来源于CAD系统，避免繁琐的手工输入,基于加工特征的建模系统产生，其除提供几何拓扑信息外，还提供工艺信息作为工艺决策的依据，实现CAD/CAPP二者之间的共享,提出采用相同的编码系统，实现GT-CAD，达到信息共享的目的,5.2.1.2 几种典型的零件信息描述与输入方法,5.2.1 零件信息的描述与输入,5.2.1 零件信息的描述与输入,5.2.2 成组技术,5.2.3 工艺决策技术,5.2.4 人工智能技术,5.2.5 工艺数据库,5.2 支持CAPP系统的关键技术,5.2.2.1 基本概念,成组技术(GT)是一门生产技术科学。利用事物相似性，把相似问题归类成组，寻求解决这一类问题相对统一的最优方案，节约时间和精力以取得期望的经济效益,对零件设计来说，由于许多零件具有类似的形状，可将它们归并为设计族，一个新的零件设计可通过修改一个现有同族典型零件形成,对零件加工来说，GT所起的作用有更进一步的发展，形状不同的零件可要求类似的加工过程,5.2.2 成组技术,核心思想：按照一定的相似性对产品零件进行分类和成组。零件的相似性是指零件所具有的各种特征的相似性,5.2.2.1 基本概念,5.2.2 成组技术,编码分类问题为GT的首要问题。零件编码系统是由代表零件的设计和(或)制造的特征符号组成。有三种基本编码结构：,层次结构：在该结构中，每一个后级符号的意义取决于前级符号的值。这种结构亦称为单码结构或树状结构,链式结构:在该结构中，有序符号的意义是固定的，与前级符号无关，这种结构亦可称为多码结构,5.2.2.1 基本概念,混合结构:工业上大多数商业零件编码系统是由上述两种编码系统组合而成，形成混合结构。混合结构具有单码结构和多码结构共同的优点,5.2.2 成组技术,一个十进制9位代码的混合结构分类编码系统，由联邦德国Aachen工业大学Optiz教授提出，使用1-9数字码描述设计和制造信息,Opitz编码系统使用下列数字序列,5.2.2.2 几种典型的成组编码系统,Optiz编码系统,1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D,前9位数字码描述零件的设计和制造信息，最后4位数（A，B，C，D）用于识别生产操作类型和顺序，称为辅助代码，由各单位根据特殊需要来设计安排,5.2.2 成组技术,5.2.2.2 几种典型的成组编码系统,Optiz编码系统,形状代码，用于描述零件的基本设计特征,增补代码，用来描述对制造有用的特征（尺寸、原材料、毛坯形状和精度）,5.2.2 成组技术,5.2.2.2 几种典型的成组编码系统,Optiz编码系统（特点）,系统结构简单，便于记忆和手工分类,系统分类标志不仅包含零件结构特征，而且包含工艺信息,精度标志不够充分,系统分类标志尚欠严密和准确,系统总体结构简单，局部结构复杂,5.2.2 成组技术,5.2.2.2 几种典型的成组编码系统,KK-3编码系统,日本通产省机械技术研究所提出，并经日本机械振兴协会成组技术研究会下属的零件分类编码系统分会修改而成，面向大型企业的十进制21位代码的混合结构系统,结构-工艺信息并重,前7位代码供设计专用,在分类标志的配置和排列上，便于记忆和应用,使用零件功能和名称作为分类标志，便于设计部门检索,环节过多，某些环节设置不当，使用复杂,5.2.2 成组技术,5.2.2.2 几种典型的成组编码系统,KK-3编码系统,KK-3机械加工零件分类编码系同基本结构（回转体）,5.2.2 成组技术,5.2.2.2 几种典型的成组编码系统,KK-3编码系统,KK-3机械加工零件分类编码系同基本结构（非回转体）,5.2.2 成组技术,5.2.2.2 几种典型的成组编码系统,JLBM-1编码系统,我国机械工业部门在机械加工中推行成组技术而开发的一种十进制15位代码的混合结构的零件分类编码系统它是Optiz系统和KK-3系统的结合，克服了Optiz系统分类标识不全和KK-3系统环节过多的缺点,5.2.2 成组技术,5.2.2.2 几种典型的成组编码系统,JLBM-1编码系统,5.2.2 成组技术,Optiz、KK-3、JLBM-1等属刚性分类编码系统，存在着刚性码固有的缺点：,不能完整、详尽地描述零件结构特征和工艺特征,5.2.2.2 几种典型的成组编码系统,存在高代码掩盖低代码的问题,描述存在着多义性,不能满足生产系统中不同层次、不同方面的需要,5.2.2 成组技术,分类编码系统横向码位长度可根据描述对象的复杂程度而变化,5.2.2.2 几种典型的成组编码系统,柔性编码系统,柔性编码相对于刚性编码而言，既要克服刚性编码的缺点，又要继承刚性编码的优点。柔性编码的结构模型：,柔性编码=固定码+柔性码,固定码用于零件分类、检索和描述零件的整体信息如类别、总体尺寸、材料等，起传统编码的作用,柔性码则详细描述零件各部分的结构特征和工艺信息如形面的尺寸、精度、形位公差等，用于加工、检测等环节,5.2.2 成组技术,5.2.1 零件信息的描述与输入,5.2.2 成组技术,5.2.3 工艺决策技术,5.2.4 人工智能技术,5.2.5 工艺数据库,5.2 支持CAPP系统的关键技术,指对长期生产实践当中积累的工艺经验进行系统的总结，称为确定性工艺知识。在具体应用时，建立决策规则，利用程序并根据逻辑推理实现工艺决策，无需依赖工艺人员的创造性思维,5.2.3.1 CAPP工艺决策方法,逻辑决策,目前，大部分创成型CAPP系统均属此类决策方法，该方法被广泛应用于零件表面切削加工方法选择、机床选择、刀具选择等,该方法最常的决策逻辑表达和实现方法为决策树和决策表,包括公式计算和查询数表，用于能够建立数学模型和已具备较完善的经验数据的情况，如工序尺寸计算、切削用量的选择以及时间定额计算、生产费用计算等,计算决策,5.2.3 工艺决策技术,描述或规定条件与结果相关联的方法，即表示“如果那么”的决策关系。在决策树中，条件放在树的分枝处，动作放在各分枝的节点上。在决策表中，条件放在表的上部，动作在表的下部,5.2.3.2 决策树与决策表,定义,以选择孔加工方法的决策逻辑为例,案例（1）,已知条件：,如果孔的精度要求低，则选择钻孔方法加工,如果孔的精度要求高，且位置精度要求高，则采用钻镗方法加工,如果孔的精度要求高，但位置精度要求不高，则采用钻铰方法加工,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.2 决策树与决策表,案例（1）,孔加工方法决策表,T表示条件为真，空格表示决策不受此条件影响。只有满足所列的全部条件时，才采取该列的动作,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.2 决策树与决策表,案例（1）,孔加工方法决策表,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.2 决策树与决策表,案例（2）,德国AUTAP系统中选择机床的决策表,5.2.3 工艺决策技术,工艺决策是一项复杂多层次、多任务的决策过程，分为加工方法决策和加工顺序决策两部分内容,5.2.3.3 工艺决策及推理机,工艺决策内容,工艺决策的类型：,选择型决策逻辑：指毛坯类型及其尺寸的选择，加工方法的选择，机床及工、夹、量具选择，切削用量的选择等,规划型决策逻辑：指工艺路线安排、工序中加工的步骤的确定等,加工方法决策：指加工能力、加工限度、预加工要求等的决策,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.3 工艺决策及推理机,工艺决策内容,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.3 工艺决策及推理机,工艺推理过程,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.3 工艺决策及推理机,基于框架的推理控制,一种面向加工表面对象的多级推理方式，一个框架代表一个加工表面对象，整个框架构成了零件加工表面对象树,在推理过程中，系统自顶向下搜索，遍历每个节点,推理方式以框架推理为主导，规则推理为核心，其它推理为辅的复合型推理模型,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.3 工艺决策及推理机,基于框架的推理控制,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.4 工序决策,零件信息的分析与理解,对零件的切削表面进行识别，包括几何形状、尺寸公差、结构工艺性、技术要求等信息,传统的方法是采用工艺人员的人工读图的方法,基于特征的产品建模技术，实现了特征与零件切削表面的内在联系的构建，为计算机自动识别提供了一条行之有效的途径,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.4 工序决策,各切削表面加工方法的选择,加工方法的选择实际是将零件信息与企业的资源进行匹配的过程,在选择加工方法时，应根据企业当前的资源（人、财、物、技术）条件的约束，寻求满足T、Q、C为目标的最优加工链,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.4 工序决策,各切削表面加工方法的选择,外圆柱面特征的加工方法,5.2.3 工艺决策技术,5.2.3.5 工艺尺寸确定,工艺尺寸确定包括：加工余量的选择、工序间尺寸和公差的确定等内容,加工余量由三部分构成：,加工余量的选择,上一工序的加工精度，包括加工尺寸公差和位置精度,上一工序的表面质量（表面粗糙度）,本工序的安装误差（定位误差和夹紧误差）,各工序间的余量之和为该表面的总余量。加工余量的确定多采用查表和经验相结合的方法,5.2.3 工艺决策技术,5.2.1 零件信息的描述与输入,5.2.2 成组技术,5.2.3 工艺决策技术,5.2.4 人工智能技术,5.2.5 工艺数据库,5.2 支持CAPP系统的关键技术,5.2.4.1 基本概念,人工智能（AIArtificial Intelligence）是50年代在美国兴起的一门新兴学科，它和能源技术、空间技术一起被誉为20世纪三大科学技术成就，目前，其被广泛应用于各个领域,主要领域包括：问题求解、定理证明、自然语言理解、语音识别、自动程序设计、机器人学、计算机视觉、图像处理、专家系统等,5.2.4 人工智能技术,5.2.4.1 基本概念,由于CAPP系统中工艺知识的复杂性，传统CAPP系统的知识表达的单一性和推理方法的过于简单性，导致CAPP专家系统已经成为人工智能技术中研究的热点,CAPP按其决策知识的应用形式来分，有常规程序和采用人工智能技术两种。后者对应于工艺设计专家系统或智能型CAPP系统,5.2.4 人工智能技术,5.2.4.2 专家系统的基本构成,为一种问题求解的智能软件系统。在某一专业领域内，它把有关人类专家的经验和知识表示成计算机能够接受和处理的符号形式，采用专家推理方法和控制策略，解决该领域内只有专家才能解决的问题，并达到专家级水平,专家系统的定义,由于专家系统的优劣主要取决于其是否具有解决问题的丰富知识，故专家系统也被称为知识系统（Knowledge Based System）,5.2.4 人工智能技术,5.2.4.2 专家系统的基本构成,专家系统与传统的程序系统的区别：,专家系统的定义,5.2.4 人工智能技术,5.2.4.2 专家系统的基本构成,专家系统的基本结构,5.2.4 人工智能技术,5.2.4.3 知识表示及其推理,典型的有：逻辑表示法、语义网络法、框架表示法、规则表示法、过程表示法、特征表示法、状态空间表示法、属性值表示法、单元表示法、剧本表示法、概念模拟法等,知识的规则表示法及其推理,规则表示法,又称为产生式表示法，是当前专家系统中最常用的知识表示法之一。其将人类专家的知识表示成“如果，则”的形式,5.2.4 人工智能技术,5.2.4.3 知识表示及其推理,规则表示法（典型案例）,以车床工作状况的描述为例：,5.2.4 人工智能技术,5.2.4.3 知识表示及其推理,规则表示法（典型案例）,以车床工作状况的描述为例：,5.2.4 人工智能技术,5.2.1 零件信息的描述与输入,5.2.2 成组技术,5.2.3 工艺决策技术,5.2.4 人工智能技术,5.2.5 工艺数据库,5.2 支持CAPP系统的关键技术,5.2.5.1 制造工艺信息与工艺管理,制造企业的工艺信息是指企业生产经营管理活动中发生的与工艺工作有关的信息，它贯穿于产品形成的全过程，工艺信息管理要对工艺信息的产生、发展、变化进行全方位的跟踪和管理,工艺信息的类型包括：,基础工艺信息,产品工艺信息,工艺方案,工艺路线,工艺规程,工装信息,材料定额,工时定额,5.2.5 工艺数据库,5.2.5.1 制造工艺信息与工艺管理,工艺管理是企业科学的计划、组织和控制各项工艺工作的过程，工艺管理的内容包括：,工艺信息管理,基础性、方向性、共同性的工作,编制工艺发展计划,编制技术改造计划,编制与组织贯彻工艺标准和工艺管理规章制度,开展新工艺试验研究,开展工艺情报收集、整理、分析和研究,5.2.5 工艺数据库,5.2.5.1 制造工艺信息与工艺管理,工艺信息管理,产品技术准备,产品设计的工艺性审查,工艺方案、工艺路线设计和工艺规程管理,工艺定额管理（材料定额、工时定额）,专用工艺装备的设计制造及生产验证，通用工艺装备标 准的制定,技术验证和总结,5.2.5 工艺数据库,制造工艺信息系统,5.2.5.1 制造工艺信息与工艺管理,5.2.5 工艺数据库,5.2.5.2 工艺数据,工艺数据的类型,静态工艺数据：指工艺设计手册上已经标准化和规范了的工艺数据，以及标准工艺规程等,动态工艺数据：指在工艺规划过程中产生的信息：中间过程数据、零件图形数据、工序图形数据、中间工艺规程、NC代码等组成,5.2.5 工艺数据库,5.2.5.3 工艺数据库及其设计,工艺数据库是工艺数据有组织的集合，对工艺数据库的管理与操作是通过相应的工艺数据库管理数据和一些工艺数据库应用程序完成的，二者组成了工艺数据库系统。工艺数据库主要内容应包括：,(1)材料数据,(2)加工数据,(3)刀具数据,(4)机床数据,(5)量夹具数据,(6)标准工艺规程及成组分类特征数据,(7)动态工艺设计信息,5.2.5 工艺数据库,5.2.5.3 工艺数据库及其设计,与商用系统对静态管理模式的不同，工艺数据库管理功能应具备下述的一般性和特殊性要求：,支持对复杂数据类型的定义,支持对动态数据模式的操作,支持复杂数据模型的定义、描述与操作,支持版本控制机制,支持工程事务处理和恢复功能,支持分布式支持环境下的数据操作,5.2.5 工艺数据库,5.3.1 基本概念,5.3.3 基本工作流程,5.3.4 典型案例分析,5.3.2 体系结构,5.3 交互型CAPP系统,交互型CAPP系统是指按照不同类型零件的加工工艺要求，编制一个人机交互软件系统。工艺设计人员根据屏幕上的提示，进行人机交互操作。在交互过程中，操作人员在系统的提示下，回答工艺设计中的问题，对工艺过程进行决策并输入相应的工艺内容，形成零件的工艺规程,特点：,简单，使用灵活、方便,工艺规程设计的质量依赖于工艺设计人员的工艺知识与经验,将经验性强、模糊的、难确定的问题留给用户解答，简化了系统的开发难度,5.3.1 基本概念,提供人机交互输入零件信息的窗口。工艺人员根据零件的具体情况，输入零件图号、名称、工艺路线号、产品和部件编号、材料牌号、毛坯类型、毛坯尺寸等基本信息,实现对零件信息的检索与修改。基本工作方法是工艺人员在编制零件工艺时，其首先输入零件的图号，检索零件信息数据库，进行零件信息的检索,为工艺人员提供一个交互输入零件工艺内容与工步内容的图形化界面。工艺人员可添加、删除、修改、插入、移动、更新工序内容以及查询各种工艺数据，如：机床、刀具、量具、工装与工艺参数等,实现对工艺设计过程的规范化管理，包括审核、标准化、会签与批准4个步骤,输出工艺设计结果：工艺卡与工序卡,用于支持工艺设计过程相关工具的集合，包括：工艺数据建立及管理工具与工艺尺寸链计算工具,5.3.2 体系结构,5.3.3 基本工作流程,5.3.4 典型案例分析,5.3.4.1 系统登录,系统登录是整个交互型CAPP系统的入口，用来确定系统用户的类型并向各类用户分配相应的工艺任务。系统规划了三种类型的用户：,工艺设计人员：负责零件工艺的编制,工艺审核人员：负责工艺内容的审核、标准化、会签与批准,系统管理员：负责整个系统的管理与维护，如用户管理、数据库管理等,工艺设计人员登录,工艺审核、标准化人员登录,5.3.4 典型案例分析,5.3.4.3 交互式工艺编辑,交互式工艺编辑模块是系统的核心模块，工艺设计人员通过工艺编辑窗口，根据系统提供的工艺字典，人机交互地输入零件的工艺内容。在工艺编辑过程中，工艺设计人员可进行修改、添加、删除、插入、移动工序的操作,5.3.4.4 工艺流程管理,工艺流程管理的核心功能是实现对工艺设计过程的管理。工艺流程管理由4个步骤构成：工艺审核、标准化、会签与批准，最终达到相应的工艺卡与工步卡,5.3.4 典型案例分析,5.3.4.4 工艺流程管理,工艺流程管理的核心功能是实现对工艺设计过程的管理。工艺流程管理由4个步骤构成：工艺审核、标准化、会签与批准，最终达到相应的工艺卡与工步卡,5.3.4 典型案例分析,5.3.4 典型案例分析,5.3.4.5 工艺文件的输出,输出经批准合格的工艺规程，主要包括工艺卡与工步卡,5.4.1 基本概念,5.4.2 系统设计流程,5.4.3 基本体系结构,5.4.4 基本工作流程,5.4.5 典型案例分析,5.4 变异型CAPP系统,变异式CAPP系统是利用成组技术原理，将零件按几何形状及工艺相似性分类、归族，每一族有一个典型样件，根据此样件建立典型工艺文件，存入工艺文件库中。当需设计一个新的零件工艺规程时，按照其成组编码，确定其所属零件族，由计算机检索出相应零件族的典型工艺，再根据零件的具体要求，对典型工艺进行修改，最后得到所需的工艺规程。变异式CAPP系统又可称作派生型、修订型CAPP系统,5.4.1 基本概念,选择或制订合适的零件分类编码系统（即GT码），目的是用GT码来对零件信息进行描述与输入和对零件进行分组，以得到零件族矩阵和制订相应的标准工艺规程,5.4.2.1 选择合适的零件分类编码系统,5.4.2.2 划分零件组,利用GT原理将结构工艺特征相似的零件聚集成零件组。分组后，一个零件组包含有若干个相似零件。分组时，若规定GT代码完全相同的零件方归并成一个零件组，则会出现零件组数过多，而每组内零件种数又很少的情况，相反，如果每组内相似性要求过低，则难以取得成组技术的良好技术经济效果,5.4.2 系统设计流程,根据零件的分组，设计主样件，再根据主样件，设计标准的工艺规程。标准工艺过程应能满足该零件组内所有零件的加工要求，并能反映工厂的实际加工水平,5.4.2.3 主样件设计和标准工艺规程的制定,5.4.2.4 工艺数据库的建立和维护,建立工序工步库,建立零件组标准工艺过程库,建立机床、刀具、量具数据库,5.4.2 系统设计流程,5.4.3 基本体系结构,根据用户输入的零件图号检索数据库，将检索出的零件工艺路线号和成组编码显示出来,5.4.3.1 零件信息检索,5.4.3.2 零件信息的输入,输入与零件相关的具体信息，以便于后续设计过程的展开,5.4.3.3 零件成组编码,根据选定的零件分类编码系统，对零件进行成组编码,根据零件的成组编码，搜索典型工艺库，调出与当前零件相匹配的典型工艺,5.4.3.4 典型工艺搜索模块,5.4.3 基本体系结构,5.4.3.5 工艺编辑模块,提供用户一个集成的工艺设计环境，用户可对调出的典型工艺进行编辑，即可得到当前零件的工艺规程,5.4.3.6 工艺设计过程管理,工艺设计完成以后，需经过审核、标准化、会签和批准4个过程,生成最终的工艺文件，如工艺卡和工序卡,5.4.3.7 工艺文件输出,5.4.3.8 CAPP相关工具,指数据查询、零件统计分析、工艺尺寸链等辅助工具,5.4.3 基本体系结构,5.4.4 基本工作过程,5.4.5 典型案例分析,5.4.5.4 零件成组编码,5.4.5 典型案例分析,5.4.5.5 搜索典型工艺规程,5.4.5 典型案例分析,5.4.5.6 工艺编辑,5.4.5.7 工艺设计过程管理,5.4.5 典型案例分析,5.4.5.7 工艺设计过程管理（续）,5.4.5 系统的工作过程,5.4.5.8 工艺文件输出,5.4.5 系统的工作过程,5.5.1 基本概念,5.5.3 工艺决策,5.5.2 基本体系结构,5.5.4 系统开发与工作流程,5.5 创成型CAPP系统,创成型CAPP系统指能综合加工信息，为零件自动制定出相应工艺规程的CAPP系统。它能根据零件信息，采用决策逻辑，自动提取制造知识，产生零件的各个工序与工步内容，自动完成机床、工具、夹具、量具、切削用量的选择与加工过程的优化,系统在获取零件信息后，能自动产生零部件加工和装配过程中所需的各个工序和加工顺序，自动提取制造知识，自动完成设备选择，工具选择和加工装配过程的优化以及通过应用决策逻辑，模拟工艺设计人员的思维和决策过程,5.5.1 基本概念,创成型CAPP系统的基本功能：,必须具备相当复杂的逻辑判断能力，即获取和识别工艺设计逻辑的能力,必须能将待设计的零件用计算机易于识别的形式做清楚和精确的描述,必须能把获得的工艺逻辑和零件描述数据综合放入统一的数据库中,还需具备关于工厂中所有加工方法的专业知识和经验，具备有关的可能工序，可替代的加工方法以及相互矛盾或排斥的加工方法等方面的信息,5.5.1 基本概述,5.5.2 基本体系结构,创成式CAPP系统主要要解决两个方面的问题：零件工艺路线的确定（也叫工艺决策）与工序设计,前者的目的是生成工艺规程主干，即指明零件加工顺序（包括工序与工步的确定）以及各工序的定位与装夹表面,后者主要包括工序尺寸的计算、设备与工装的选择切削用量的确定、工时定额的计算以及工序图的生成等内容。前者是后者的基础，后者是对前者的补充,5.5.3 工艺决策,5.5.3.1 工艺设计树,5.5.3 工艺决策,5.5.3.2 工艺决策方法,创成式CAPP系统的软件设计，其核心内容为决策逻辑的表达和实现。目前最常用的决策方法是决策树和决策表,以车削装夹方法的选择为例，决策逻辑：如果工作的长径比4则采用卡盘；如果工作的长径比4，而且16，则采用卡盘+尾顶尖；如果工件的长径比16，则采用顶尖+跟刀架+尾顶尖。它可用决策表或决策树表示。,5.5.3 工艺决策,5.5.3.2 工艺决策方法,零件装夹方法的决策树及其对应的程序流程图,5.5.3 工艺决策,5.5.4 系统开发和工作流程,本章总结,介绍了计算机辅助工艺设计系统概念,介绍了使能CAPP系统的一些关键技术,描述了变异型CAPP系统的原理与设计过程,描述了交互型CAPP系统的原理与设计过程,介绍了创成型CAPP系统的原理与实现过程,本章结束,Thank You！,