CAX 课件 Ch05_CAPP_PPT

第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计（CAPP）5.2数控编程与加工过程仿真5.3快速原型技术与制造(RP)第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1.1CAPP概述计算机辅助工艺设计计算机辅助工艺设计(ComputerAidedProcessPlanning,CAPP)是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，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卡。5.1计算机辅助工艺设计什么是工艺？工艺是劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行增值加工或处理，最终使之成为制成品的方法与过程。第5章计算机辅助工艺设计与数控编程CAPP与计算机集成制造系统中其它子系统的信息流CAPP的地位与意义5.1.1CAPP概述5.1计算机辅助工艺设计第5章计算机辅助工艺设计与数控编程CAPP与计算机集成制造系统中其它子系统的信息流几何拓扑、材料信息及精度、粗糙度工艺指令设备、工装、切削参数、加工过程，道具位置等CAQ即计算机辅助质量管理（ComputerAidiedQuality）或计算机辅助质量保证（ComputerAidiedQualityAssurance）。在实际应用中，CAQ可以分为质量保证、质量控制和质量检验等几个方面。MIS（管理信息系统——ManagementInformationSystem）系统，是一个由人、计算机及其他外围设备等组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统。第5章计算机辅助工艺设计与数控编程CAPP发展历程5.1计算机辅助工艺设计•CAPP的开发、研制是从60年代末开始的，在制造自动化领域，CAPP的发展是最迟的部分。•世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系统。•在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM-I(ComputerAidedManufacturing—International”即国际计算机辅助制造”)于1976年推出的CAM-I’SAutomatedProcessPlanning系统。第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1.1CAPP概述CAPP系统的构成5.1计算机辅助工艺设计(1)零件信息描述(2)毛坯选择(3)工艺过程拟定(4)工艺参数计算(5)工艺方案分析(6)工艺文件生成第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1.2CAPP的基础技术成组技术5.1计算机辅助工艺设计成组技术(GroupTechnology，GT)是一门生产技术科学。利用事物的相似性，把相似问题分类成组，寻求解决这一问题相对同意的最优方案，从而节约时间和精力一取得所期望的经济效益。零件分类成组的基本方法是应用分类编码系统进行计算机辅助分类和检索。第5章计算机辅助工艺设计与数控编程零件分类编码系统5.1计算机辅助工艺设计5.1.2CAPP的基础技术第一码位第二码位第三码位第一码位第二码位第三码位第一码位第二码位112312312312312321231233123123123112312312323编码结构（a）树式结构（b）链式结构（c）混合结构第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计Optiz编码系统结构第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计回转类零件编码第5章计算机辅助工艺设计与数控编程零件分组方法5.1计算机辅助工艺设计主要有：视检法、生产流程分析法、特征编码分类法等。当被加工的零件数量不太多时，可以用视检法。生产流程分析法是以工厂现行的工艺过程等有关技术资料为依据，其目的是寻求工厂本已客观存在的加工族及其相应的加工设备组，这个方法能较全面地应用现有生产条件的相似性。特征编码分类法也叫特征数据法或特征矩阵法，是通过零件编码来分组的。5.1.2CAPP的基础技术第5章计算机辅助工艺设计与数控编程零件信息描述5.1计算机辅助工艺设计零件信息描述的内容主要包括几何信息和工艺信息。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，即零件的图形信息。工艺信息指毛坯特征、零件材料、加工精度、表面粗糙度、形位精度等及相应的技术要求。5.1.2CAPP的基础技术第5章计算机辅助工艺设计与数控编程工艺设计的决策方式5.1计算机辅助工艺设计分为数学模型决策、逻辑推理决策和智能思维决策三类。数学模型决策是以建立数学模型并求解作为主要的决策方式。工艺过程设计中，以数值计算为主的问题多用数学模型方式求解，如工艺尺寸链的计算、切削参数的计算、材料消耗定额的计算等。智能决策将依靠人工智能的应用，建立CAPP专家系统来解决。在工艺过程设计中，诸如各种型面加工方法的选择、工序工步排序、刀具选择、机床选择等问题，都可以采用确定性的逻辑推理来决策。常用的逻辑推理决策有决策树和决策表两种形式，其原理相同，只是表现形式不同，可视其适用场合选择，并可互相转换。5.1.2CAPP的基础技术第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计尺寸精度高FTT位置精度高FT钻孔X钻铰X钻镗X决策表和决策树第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计Ⅰ阶段Ⅱ阶段Ⅲ阶段Ⅳ阶段CAPP发展的四个阶段第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计变异式CAPP基本原理：利用零件的相似性即相似零件有相似工艺规程。系统条件：派生式系统必须有一定量的样板（标准）工艺文件，在已有工艺文件的基础上修改编制生成新的工艺文件。一个新零件的工艺规程是通过检索系统中已有的相似零件的工艺规程并加以筛选或编辑而成的。计算机内存储的是一些标准工艺过程和标准工序，其继承和应用的是标准工艺。第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1.3变异式CAPP系统5.1计算机辅助工艺设计变异式CAPP系统亦称派生式CAPP，是利用零件的相似性来检索现有工艺规程的一种软件系统。该系统是建立在成组技术基础上，按照零件几何形状或工艺的相似性将各个零件分类归，对每个零件族根据其结构和形状特征，归纳出“典型零件”（主样件），然后建立各个典型零件的典型工艺规程进行存储，包括各零件族加工所需的加工方法、加工设备、工夹量具及其加工工序等。应用变异式CAPP系统对某零件进行工艺设计时，先对该零件进行成组编码，然后根据零件编码由零件族特征矩阵库确定其所属零件族，检索调用该族零件的标准工艺规程，再对该标准工艺规程进行编辑、修改，最终获得该零件的工艺规程。第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计变异式CAPP系统工作原理第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计国内外典型变异式CAPP系统序号系统名称适用对象系统特点研制时间研制单位1CAPP各种零件人-机交互1976年CAM-Ⅰ(美)2CAPP-Ⅰ回转件GT码及型面输入1987年机械工业部五院（中）3COMCAPPⅤ回转件、箱体件JCODE系统输入1985年MDSI(美)4COPICS各种零件1985年MTU(德)5COROCUT回转件1986年Sandvik(瑞典)6C-PLAN各种零件1987年CADCentre(英)7CUTDATA回转件、箱体件1987年MRAT(美)8CUTPLAN回转件、箱体件工艺路线制订1987年MRAT(美)9GECAPP-PLUS各种零件1985年GECo.（美）10GENTECH回转件1985年CIOM(保加利亚)11CLIM回转件1980年ITT（以色列）12GT-CAPP各种零件采用零件组代码1987年RockwellInc.(美)13BGCAP各种零件形面输入1987年北京科技大学（中）14TOJICAP回转件GT码及型面输入1982年同济大学（中）15THCAPP各种零件形面输入1992年清华大学（中）第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计Ⅰ阶段Ⅱ阶段Ⅲ阶段Ⅳ阶段CAPP发展的四个阶段第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计创成式（Generative）CAPP系统也叫生成式CAPP系统。创成式系统的工艺规程是根据程序中所反应的决策逻辑和制造工程数据信息生成的，这些信息主要是有关各种加工方法的加工能力和对象，各种设备及刀具的适用范围等一系列的基本知识。工艺决策中的各种决策逻辑存入相对独立的工艺知识库，供主程序调用。向创成式系统输入待加工零件的信息后，系统能自动生成各种工艺规程文件，用户不需或略加修改即可。第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1.4创成式CAPP系统5.1计算机辅助工艺设计创成式CAPP系统是一种能综合零件加工信息，自动为一个新零件创造工艺规程的CAPP系统。创成式CAPP系统能够根据零件模型和工艺数据库信息，在没有人工干预的条件下，自动产生零件所需要的工艺流程和各个加工工序，自动提取加工制造知识，完成机床、刀具的选择和加工过程的优化，通过应用决策逻辑，模拟工艺设计人员的决策过程，自动创成新的零件加工工艺规程。第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计创成式CAPP系统工作原理第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计国内外典型创成式CAPP系统序号系统名称适用对象系统特点研制时间研制单位1AIMSI回转件与CAD/CAE/CAM连接1988年SUNTBuffalo(美)2APLAN回转件、箱体件1985年Gebr.Honsberg(德)3APP各种零件与CAD连接1987年GE和LA（美）4BITCAPP回转件形状要素法输入1987年北京理工大学（中）5CAOS回转件单轴自动车床用1986年西北工业大学（中）6CAPSY回转件人-机交互输入1978年IPK(德)7DISAP各种零件AUTAP的扩展1981年WZL(德)8ICAPP箱体件与CAD连接1981年UMIST(英)9THCAPP回转件、非回转件、焊接件、服装CAD/CAPP/CAM集成1994年清华大学（中）10TIPPS钻削、铣削与CAD连接1983年VPI和SU（美）第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.1计算机辅助工艺设计Ⅰ阶段Ⅱ阶段Ⅲ阶段Ⅳ阶段综合式（Hybrid）CAPP系统是将派生式、创成式与人工智能结合在一起，综合而成的。CAPP发展的四个阶段第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.2.1数控加工概述数控加工就是根据被加工零件和工艺要求,编制成以数码表示的程序，输入到数控机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和刀具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。使用数控机床加工时，必须编制零件的加工程序，理想的加工程序不仅应保证加工出符合设计要求的零件，同时应能使数控机床功能得到合理的应用和充分的发挥，且能安全可靠和高效地工作。数控加工中的工艺问题的处理与普通机械加工基本相同，但又有其特点，因此在设计零件的数控加工工艺时，既要遵循普通加工工艺的基本原则和方法，又要考虑数控加工本身的特点和零件编程要求。5.2数控编程与加工过程仿真第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.2.2数控编程方法数控编程5.2数控编程与加工过程仿真数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。根据零件加工表面的复杂程度、数值计算的难易程度、数控机床的数量及现有编程条件等因素，数控编程通常分为手工编程和计算机辅助编程两类，而计算机辅助编程又分为数控语言自动编程、交互图形编程和CAD/CAM集成系统编程等多种。第5章计算机辅助工艺设计与数控编程5.2数控编程与加工过程仿真手工编程数控手工编程的主要内容包括分析零件图样、确定加工过程、数学处理、编写程序清单、程序检查、输入程序和工件试切。1．分析零件图样和工艺处理根据图纸对零件的几何形状尺寸、技术要求进行分析，明确加工内容，决定加工方案、加工顺序，设计夹具，选择刀具、确定合理的走刀路线和切削用量等。