第17次课辅助工艺设计

第六章计算机辅助工艺过程及工装设计(CAPP)概述CAPP系统的工作模式基于知识的CAPP系统CAPP系统开发平台计算机辅助工装设计2第一节概述一、定义1、狭义CAPP：CAPP—ComputerAidedProcessPlanning由计算机完成产品生产过程的工艺开发、工艺计划、设备选择、工装设计、装配工艺以及过程管理等，称为CAPP。也可叫做工艺设计自动化。3第一节概述2、广义CAPP：CAPP—ComputerAidedProductionPlanning即CAPP的一头向生产规划最佳化及作业计划最佳化发展，作为MRP-Ⅱ的一个重要组成部分；而另一头则向自动生成NC指令扩展。4第一节概述CADCAPPCAMProductWhattodo?Howtodo?Todo.PPCWhentodo?CAD、CAPP、CAM的关系5二、CAPP的优点1.传统的工艺设计方法局限性（1）手工编制强度大、效率低；（2）设计周期长；（3）设计质量依赖于工艺人员的水平；（4）难以最优化、标准化。第一节概述62.CAPP的作用与意义克服传统工艺设计的不足，促进工艺技术的发展:大大提高工艺设计的效率和质量。将工艺设计人员从大量繁琐、重复性的手工劳动中解放出来，转而从事新工艺的开发工作。提高企业工艺设计的规范化、标准化水平，促进工艺设计水平的提高。能有效的积累和继承工艺设计人员的经验，提高企业工艺设计的继承性。为实现面向先进生产模式创作条件第一节概述73.为现代制造系统集成提供技术桥梁:与计算机辅助设计（CAD）系统之间的信息交流与计算机辅助制造（CAM）系统之间的信息交流与生产管理系统（MIS）之间的信息交流与制造自动化系统（MAS）之间的信息交流与质量保证（CAQ）系统之间的信息交流第一节概述8工艺过程设计的任务加工方法、加工顺序、工、夹、量具的选择，切削条件的计算等。具体内容：⑴加工方法、机床、刀具、夹具及其它辅件的选择。⑵安排加工顺序。⑶选择基准，确定毛坯及加工余量、公差。⑷选择合理切削用量。⑸计算时间定额及加工成本。⑹编制工艺文件9第一节概述三、CAPP的发展概况挪威是最早进行CAPP技术研究的国家。1966年开始研制，1969年正式发表了世界上第一个CAPP系统—AUTOPROS，并于1973年商品化。美国于20世纪60年代末70年代初着手于CAPP的研究，并于1976年由CAM-I公司推出颇具影响力的AutomatedProcessPlanning系统。从20世纪60年代末至今，仅仅三十多年的时间，CAPP得到很快的发展。世界各国相继发表了多种CAPP系统。10第一节概述到20世纪80年代以后，我国开始CAPP系统的研制，同济大学、北京理工大学、北京航空航天大学先后发表了多个CAPP系统。目前，全世界已发表的CAPP系统共有100多个。11第一节概述国内主要CAPP软件：1.机械加工工艺手册（软件版）2.金叶CAPP3.开目CAPP4.天河工艺设计（TH-CAPP）12一、CAPP系统的组成第二节CAPP系统的工作模式13第二节CAPP系统的工作模式14第二节CAPP系统的工作模式15第二节CAPP系统的工作模式1.CAPP的结构组成CAPP的结构与开发环境、产品对象、规模大小有关。基本模块为：⑴零件信息获取模块获取零件信息的方法有两种：人机交互输入、从CAD系统直接获取。(2)控制模块相当于管理模块，用于协调各模块的运行，实现人机交互。(3)工序决策模块按预先规定的决策逻辑调用相关的知识和数据，进行比较、推理和决策，生成零件加工工艺规程。16第二节CAPP系统的工作模式（4）工艺数据库/知识库包含了工艺设计所要求的工艺知识和规则。（5）人机交互界面（6）工艺文件管理/输出模块完成各种输出功能如工艺卡、工序、工步卡，工序图，各类文挡等。17第二节CAPP系统的工作模式2.CAPP系统应具有的基本功能⑴检索标准工艺文件⑵选择加工方法⑶安排工艺路线⑷选择机床、刀具、夹具、量具⑸选择切削用量18第二节CAPP系统的工作模式⑹计算切削参数、加工时间、加工费用⑺确定工序尺寸和公差、选择毛坯⑻绘制工序图⑼给出刀具运动轨迹，自动进行NC编程⑽加工过程模拟19第二节CAPP系统的工作模式二、CAPP的工作过程20第二节CAPP系统的工作模式三、CAPP系统的工作原理到目前为止，国内外发表的CAPP系统分两大类，其工作原理为派生法和创成法。⑴派生法：根据成组技术将工件分类，按类编制标准工艺文件存储于数据库，然后，对按待加工零件的类别检索工艺，并进行交互修改。⑵创成法：计算机根据知识库存储的知识，对待加工零件进行分析，通过推理、决策，确定加工工艺。21第二节CAPP系统的工作模式零件信息描述的基本方法：零件信息描述零件分类编码描述法形状特征描述法语言描述法知识表示描述法CAD-CAPP22第二节CAPP系统的工作模式（1）零件分类编码描述法：基于成组技术原理，采用编码系统进行编码。特点：简单易行，适用于检索式与派生式CAPP系统。缺点：对零件信息的描述过粗，对零件的具体形状、尺寸、精度描述不是十分清楚。23第二节CAPP系统的工作模式（2）形状特征描述法：将组成零件的各个特征按一定顺序逐个地输入到计算机中去。特点：特征与加工方法对应，方便加工方法确定；包含了尺寸、公差、粗糙度以及热处理。缺点：这种方法比较繁琐、费时。24第二节CAPP系统的工作模式（3）语言描述法：用计算机能够识别的语言对零件信息进行描述。缺点：描述过程繁琐。（4）知识表示描述法：用人工智能中的知识表示方法来描述零件信息甚至整个产品的信息。目前正处于研究中。25第二节CAPP系统的工作模式（5）直接将CAD的作业结果作为CAPP的输入.如基于特征的造型系统；26第二节CAPP系统的工作模式四、CAPP分类及其工作原理1、检索式CAPP系统工作原理检索式CAPP系统是将企业现行各类工艺文件，根据产品和零件图号，存入计算机数据库中。进行工艺设计时，可以根据产品或零件图号，在工艺文件库中检索相类似零件的工艺文件，由工艺人员采用人机交互方式进行修改，最后由计算机按工艺文件要求进行打印输出。27第二节CAPP系统的工作模式28第二节CAPP系统的工作模式2.1派生法CAPP系统工作原理派生式CAPP系统是检索式CAPP系统的发展，是利用零件GT（成组技术）代码（或企业现行零件图编码），将零件根据结构和工艺相似性进行分组，然后针对每个零件组编制典型工艺，又称主样件工艺。工艺设计时，首先根据零件的GT代码或零件图号，确定该零件所属的零件组，然后检索出该零件的典型工艺文件，最后根据该零件的GT代码和其它有关信息对典型工艺进行自动化或人机交互式修改，生成符合要求的工艺文件。29第二节CAPP系统的工作模式派生法CAPP系统工作原理30第二节CAPP系统的工作模式2.2成组技术的基本思想利用事物的相似性，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。对于零件来说，相似性包括形状相似和工艺相似。将相似零件归为一个设计族或零件族。能够代表该零件族所有零件的那个零件叫做“主样件”。成组工艺就是通过建立主样件的工艺过程，从而解决整个零件族的工艺。成组技术的关键是零件族的划分和表示。312.3派生法CAPP系统的研制过程2.3派生法CAPP系统的研制过程⒈零件编码—零件信息代码化目的：将零件图上的信息代码化。编码方法：手工编码和计算机编码。322.3派生法CAPP系统的研制过程⒈零件编码—零件信息代码化手工编码：编码人员根据分类系统的编码规则，对照零件图用手工方式编出各码位的代码。手工编码的缺点是效率低，劳动强度大，而且容易出错，不同的编码人员编出的代码往往不一致。332.3派生法CAPP系统的研制过程⒈零件编码—零件信息代码化计算机编码：以人机对话方式进行，把零件的信息逐个输入计算机，计算机软件进行逻辑判断后，便自动编出零件的代码，并在终端显示器上显示或打印输出。计算机编码的效率高，出错率低，而且减轻了编码人员的劳动强度，能够避免手工编码人员对编码系统的理解错误或判断错误而造成的编码错误。342.3派生法CAPP系统的研制过程零件编码举例35派生法CAPP系统的研制过程零件编码举例362.3派生法CAPP系统的研制过程⒉零件分组分组依据：建立在零件特征具有相似性的基础上，首先要确定相似准则。372.3派生法CAPP系统的研制过程⒉零件分组分组原理：每一个零件的编码均可以用矩阵来表示。例如：代码130213411的零件可以用下图矩阵来表示：123456789/////////382.3派生法CAPP系统的研制过程⒊设计零件组的复合零件复合零件又叫“主样件”，该复合件为假想件，它包含了该组所有零件的全部形状要素。以此样件设计适用于全组的通用工艺规程。设计复合零件时，对于零件品种数不多的零件组，先分析全部零件图，取出形状最复杂的零件作为基础件，再把其它图样上不同的形状特征加到基础件上去，就得到复合零件。对于比较大的零件组，可先分成几个小的零件组，合成一个组合件，然后再由若干个组合件合成整个零件组的复合零件。392.3派生法CAPP系统的研制过程40派生法CAPP系统的研制过程4.设计典型工艺规程典型工艺是针对零件组的复合零件生成的标准工艺路线和相应的工序内容，应能满足该零件组所有零件的加工要求，并能反映工厂实际工艺水平，尽可能是合理可行的。设计时对零件组内各零件的工艺要进行仔细分析、概括和总结，每一个形状要素都要考虑在内。另外要征求有经验的工艺人员、专家和工人的意见，集中大家的智慧和经验。有些单位在设计典型工艺规程时采用复合工艺路线法。即在分析零件组中零件的全部工艺路线后，选择其中一个工序最多，加工过程安排合理的零件工艺路线作为基本路线，然后把其它零件持有的，尚未包括在基本路线内的工序，按合理顺序加到基本路线中去，构成代表零件组的复合工艺路线。41派生法CAPP系统的研制过程5.建立工步代码文件典型工艺规程是由各种加工工序组成的，一个工序又可以分为多个操作工步，所以工步是典型工艺规程中最基本的组成要素。如车外圆、钻孔、铣平面、磨外圆、滚齿、拉花键等。典型工艺规程如何贮存在计算机中，怎样随时调用，又怎样进行筛选，主要依靠工步代码文件。工步代码随所采用的零件编码系统的不同而不同。42派生法CAPP系统的研制过程6.建立切削数据文件标准工艺中，每一工步都要有必须的切削数据和工艺数据。如切削用量、机床种类、刀具文件、夹具文件等。早期用数据文件方式，现已被数据库替代。7.设计各种功能子程序切削参数、加工余量、工序尺寸公差、切削时间、加工费用等数据的计算子程序。8.CAPP系统总程序设计43派生式CAPP法设计过程通常分为两个阶段：准备工作阶段、生产使用阶段。派生式CAPP设计过程－－准备工作阶段1)选择零件分类编码系统。2)将目前生产的零件进行分类编码并把它们划分为零件族(制造过程相似性与设计特征相似性)，对每一零件族建立相应零件族矩阵，并存入零件族矩阵数据库或文件。3)编制标准工艺规程，形成派生样件的工艺规程设计模型。4)将标准工艺规程存入标准工艺规程库或文件。准备阶段需要长期的积累，大量的工作。派生法CAPP系统的研制过程44派生式CAPP设计过程－－生产使用阶段派生式CAPP系统使用过程(为零件加工设计工艺规程)：1)按照所用的零件分类编码系统为待安排加工的零件进行编码；2)将零件代码输入到计算机中，判断其所属零件族；3)若该零件属于某零件族，则检索出该族零件的标准工艺规程(主样件工艺规程)；4)CAPP系统根据零件代码，有时还要补充某些零件信息，按既定算法对标准工艺规程进行修订(有些系统还提供了由用户对修订出的工艺过程进行检查、修改的交互功能)；5)将编好的工艺规程存入工序内容/工序计划数据库或文件中，并按规定格式输出工艺规程。派生法CAPP系统的研制过程45创成式CAPP的基本原理和方法3.1创成式CAPP的基本原理创成式CAPP系统应该是