第六章-CAPP

1第六章计算机辅助工艺规程设计学习目标：了解CAPP在CAD/CAM中的地位和作用掌握CAPP的基本工作原理和工作过程学习和理解CAPP中零件信息描述方法掌握不同类型CAPP系统关键技术2学习内容：概述CAPP中零件信息的描述和输入派生式CAPP系统创成式CAPP系统3学习重点：1.CAPP中零件信息的描述和输入；2.派生式CAPP和创成式CAPP系统的工作原理及过程学习难点：CAPP中零件信息的描述和输入学习过程中应注意的问题：1.对比传统工艺设计和计算机辅助工艺设计的过程，理解其功能和意义；2.注意浏览参考书和期刊杂志中关于企业使用CAPP的示例，加深对本知识点的理解。4思考题1.简要分析CAPP系统的基本组成和功能。2.简述CAPP技术在CAD/CAM集成系统中的作用。3.简要说明CAPP的作用与意义。4.CAPP系统中常用的零件信息描述与输入方法有哪几种?各有何特点?5.叙述检索式CAPP系统、派生式CAPP系统，并分析比较其异同。56-1概述CAPP的基本概念CAPP的基本组成CAPP的类型及其工作原理工艺过程设计的任务传统工艺过程设计的缺陷CAPP的基本概念实施CAPP的意义CAPP系统的工作过程步骤构成CAPP的基本组成模块检索式、派生式及创成式CAPP系统66-1概述6.1.1计算机辅助工艺规程设计(CAPP)的基本概念1．工艺规程设计的任务工艺规程设计的主要内容有：(1)选择各加工面加工方法；(2)安排合理的加工顺序；(3)选择基准，确定加工余量和毛坯，计算工序尺寸和公差；(4)选择机床、刀具、夹具和其他工装设备等；76.1.1CAPP的基本概念(5)选择合理的切削用量；(6)计算时间定额和加工成本；(7)编制包含上述所有资料的工艺文件。核心：是选择加工方法和合理安排加工顺序。86.1.1CAPP的基本概念工艺文件的合理性、可操作性及设计周期→主要取决于工艺人员的经验和熟练程度→要求工艺人员具有丰富的生产经验。2．传统工艺过程设计的缺陷(1)对工艺设计人员要求高96.1.1CAPP的基本概念传统的手工设计方式要由工艺人员采用手工方式查阅手册、计算数据和编制文件，要处理大量繁琐重复的事务工作，设计效率低，设计周期长，会直接影响产品开发周期及更新换代速度(2)工作量大、效率低下，影响产品开发周期106.1.1CAPP的基本概念工艺过程设计需要处理大量的图形信息、数据信息，并产生大量的工艺文件和工艺数据→人工处理繁琐、易出错。(3)难以保证数据的准确性(4)信息不能共享若其他部门所产生的数据可以通过计算机进行数据交流与共享，而工艺部门仍采用手工方式，对其他部门的数据就只能通过手工查询→工作效率低、易出错且无法实现数据共享；116.1.1CAPP的基本概念3．CAPP的基本概念计算机辅助工艺规程设计，即ComputerAidedProcessPlanning，简称CAPP，是通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成品的整个技术过程。126.1.1CAPP的基本概念CAPP就是利用计算机的信息处理和信息管理优势，采用先进的信息处理技术和智能技术，帮助工艺设计人员完成工艺设计中的各项任务。如选择定位基准、拟订零件加工工艺路线、确定各工序的加工余量、计算工艺尺寸和公差、选择加工设备和工艺装置、确定切削用量、确定重要工序的质量检测项目和检测方法、计算工时定额、编写各类工艺文件等；136.1.1CAPP的基本概念最后生成产品生产所需的各种工艺文件和数控加工编程、生产计划制定和作业计划制定所需的相关数据信息，作为数控加工程序的编制、生产管理与运行控制系统执行的基础信息。CAPP系统是连接CAD和CAM的桥梁，是真正实现CAD/CAM集成的关键环节14将工艺设计人员从繁琐和重复性的劳动中解放出来，可以从事新产品及新工艺开发等创造性的工作节省工艺过程编制时间和编制费用，缩短工艺设计周期，降低生产成本，提高产品在市场上的竞争力有助于对工艺设计人员的宝贵经验进行集中、总结和继承，提高工艺过程合理化的程度，从而实现计算机优化设计4.实施CAPP的意义6.1.1CAPP的基本概念15有利于实现工艺过程的标准化，提高相似或相同零件工艺过程的一致性降低对工艺过程编制人员知识水平和经验水平的要求CAPP是CAD与CAM的桥梁，为实现CIMS创造条件166.1.2CAPP的基本组成CAPP系统的工作过程步骤CAPP的基本组成模块零件信息获取模块：用于产品设计信息输入。来自集成环境下统一的产品数据模型。零件的信息:人工输入;现有CAD转换信息接口CAPP系统构成与开发环境、产品对象、规模的大小等因素相关176.1.2CAPP的基本组成如何输入和描述零件的信息是CAPP研究中最关键的技术之一如何对零件信息进行描述，如何组织管理这些信息以满足工艺决策和方法的要求，是当今CAPP系统需要迫切解决的问题。工艺过程设计模块、工序决策模块、工步决策模块是CAPP系统控制和运行的核心18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，很难用一种通用的CAPP软件来满足各种不同的制造对象6.1.3CAPP的类型及其工作原理CAPP系统按照工艺决策方法主要分为：191.检索式CAPP系统工作原理:①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。②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，③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。206.1.3CAPP的类型及其工作原理③功能较弱、自动决策能力差，工艺决策完全由工艺人员完成。②系统开发难度小，操作方便，实用性强，与企业现有设计工作方式相一致，因此具有很高的推广价值，已经得到很多企业的认可。①能大大提高工艺设计的效率和质量；特点：④不能用于新产品的工艺设计，无创新能力216.1.3CAPP的类型及其工作原理2.派生式CAPP系统利用零件GT（成组技术）代码，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。工作原理：工艺设计时，根据零件的GT代码，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，对典型工艺进行修改，生成符合要求的工艺文件。226.1.3CAPP的类型及其工作原理优点：工作原理简单，容易开发，且容易在GT或特征造型基础上发展成与CAD和CAM集成的系统。缺点：①系统的操纵者需是有经验的工艺人员；④柔性差。只能针对企业具体产品零件的特点开发，可移植性差，不能用于全新结构的零件的工艺设计、②标准工艺过程未考虑生产批量、生产资源等因素；③生产技术和手段变化后，系统不易修改。236.1.3CAPP的类型及其工作原理用途：派生式CAPP主要适用于零件族较少、每个族的零件种数较多的企业。目前多用于回转体类零件CAPP系统。246.1.3CAPP的类型及其工作原理根据零件的信息描述，通过逻辑推理规则、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。3.创成式CAPP系统工作原理检索式和派生式的基本原理：是通过直接对相似零件工艺文件的检索与修改，生成零件的工艺规程。从无到有生成（逻辑推理、算法→工艺决策）◆零件信息描述零件工艺过程256.1.3CAPP的类型及其工作原理收集大量的工艺数据、工艺知识和加工知识，在此基础上，建立一系列的工艺决策逻辑规则，形成工艺数据库和工艺知识库。预备工作：输入零件的有关信息→系统模仿工艺人员，应用各种工艺决策逻辑规则，在没有人工干预的条件下，自动生成零件的工艺规程→修改、编辑工艺规程→输出工艺规程。工艺设计阶段：266.1.3CAPP的类型及其工作原理特点：①可以不依赖于操作人员的知识和经验，自动实现工艺过程合理化和优化；②但由于其知识库需要包含所有的工艺决策逻辑，使系统不易实现；③在不同的生产环境和生产条件下，需有不同的工艺决策逻辑。目前，还没有纯粹的创成式CAPP系统。276.1.3CAPP的类型及其工作原理原因：大多数工艺规程无法建立适用的数学模型和通用算法－－→工艺知识和工艺规程难以用程序代码表示，只适用处理简单的、特定环境下的某类零件。目前的创成式CAPP系统都是针对某一产品或某一工厂专门设计的半创成式CAPP系统。用途：286.1.3CAPP的类型及其工作原理开发与应用CAPP系统所涉及的关键技术：(1)成组技术(GT，GroupTechnology)CAPP系统的研究与开发可以说与成组技术密切相关，派生式CAPP系统的开发一般多为以GT为基础。(2)零件信息的描述与获取CAPP技术是按照自己的特点而各自发展的，零件信息(几何拓扑及工艺信息)的输入是CAPP系统工作基础和前提，也是技术难点。296.1.3CAPP的类型及其工作原理①工艺流程的决策；②工序决策；③工步决策；④工艺参数决策。核心：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．(3)工艺设计决策机制决策内容如下：研究和发展工艺设计决策算法一直是CAPP研究发展中的技术难点和重要技术内容。306.1.3CAPP的类型及其工作原理工艺设计是随企业资源条件、技术水平、工艺习惯而变，要使工艺设计在企业内得到有效的应用→总结出适应本企业的典型工艺及工艺决策的方法→按所开发CAPP系统的要求，用不同的形式表示这些典型工艺及决策逻辑。(4)工艺知识的获取及表示企业人员、资源条件、技术水平、工艺习惯不同→工艺数据库不同，工艺数据库的建立十分繁琐和复杂，也是目前制约CAPP应用的关键。(5)工艺数据库的建立316-2CAPP中零件信息的描述和输入1.零件信息的描述内容与要求；2.成组代码描述；3.型面特征描述；4.从CAD系统直接输入零件信息；32如何描述和表达零件的工艺特征信息，使CAPP系统正确地检索相似零件的工艺规程或生成新的工艺规程→是CAPP系统开发面临的第一个问题，也是最重要的问题。6.2.1零件信息的描述如何描述和输入零件信息，让计算机“熟悉’，零件图，是CAPP面临的首要问题。336.2.1零件信息的描述1．零件信息描述的内容主要包括两个方面：零件几何信息：指零件的几何形状和尺寸，如表面形状、表面间的相互位置、尺寸及其公差；零件几何信息和零件工艺信息。346.2.1零件信息的描述零件信息描述中应有生产管理信息→每一产品中该零件的件数、生产批量、节拍等零件工艺信息:毛坯特征、零件材料、加工精度、表面租糙度、热处理、表面处理、配合关系等技术要求→信息都是制定工艺过程时必需的，又称之为非几何信息。356.2.1零件信息的描述2．零件信息描述的要求(1)信息描述要准确、完整所谓完整是指要能够满足在进行CAPP时之所用,不是指要描述全部信息。(2)信息描述要易于被计算机接受和处理，界面友好，使用方便，效率高。(3)信息描述要易于被工程技术人员理解和掌握，便于被操作人员运用。366.2.1零件信息的描述(4)信息描述系统(模块或软件)应考虑计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助检测等多方面的要求，以便能够实现信息共享。在计算机集成制造系统和并行工程中，要遵守统一的数据交换标准(STEP)、产品数据管理(PDM)等规定，使数据格式和数据管理统一起来，以便于信息集成和信息的并行处理。37研究：如何识别生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它把各种问题按其相似性归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。成组技术(GT，GroupTechnology)GT：是生产技术和组织管理相结合的综合技术。6.2.2成组代码法(分类编码法)386.2.2成组代码法(分类编码法)识别相似零件并将它们组合在一起形成零件族(组)，每个零件族都具有相似的设计和加工特点，以便在设计和制造中充分利用它们的相似性。通过对相似零件的修改来完成零件设计和工艺过程制定，根据给定零件族具有的相似工艺过程将生产设备分成加工组或加工单元，从而提高产品设计