模具CAD与CAM第六章 工艺规程

6.3.2 CAPP系统的分类
图6-4 一般CAPP系统与CAPP专家系统的结构
6.3.2 CAPP系统的分类
CAPP专家系统由零件信息输入模块、知识库、推 理机三部分组成。其中知识库和推理机是互相独 立的。CAPP专家系统根据输入的零件信息频繁地 去访问知识库，并通过推理机中的控制策略，在 知识库中搜索能够处理零件当前状态的规则，然 后执行这条规则，并把每一次执行规则得到的结 论部分按照先后顺序记录下来，直到零件加工达 到一个终结状态，这个记录就是零件加工所要求 的工艺规程。

工艺决策是系统的控制指挥中心，它的作用是以零件 信息为依据，按预先规定的顺序或逻辑调用有关工艺 数据或规则，进行必要的比较、计算和决策后生成零 件的工艺规程。
6.3.3 CAPP系统的组成

工艺数据与知识库 工艺数据与知识库是系统的支撑工具，它包含了工艺 设计所要的所有工艺数据(如加工方法、加工余量、切 削用量、机床、刀具、夹具、量具铺具以及材料、工 时、成本核算等多方面的信息)和规则(包括工艺决策 逻辑、决策习惯、经验等众多内容，如加工方法选择 规则、排序规则等)。
6.3.1 CAPP的基本概念
1.工艺规程设计的任务
工艺规划 产品设计 CAD 产品制造
CAPP
CAM
a.工艺规程设计主要任务： 为被加工零件选择合理的加工方法、顺序、工装、 切削条件及参数等；
6.3.1 CAPP的基本概念
b.工艺规程设计主要内容有： ‧选择加工方法、机床和工装设备。
‧安排合理的加工工序；
6.3.1 CAPP的基本概念
用计算机生成工艺规程的基本原理是： 将经过标准化或优化的工艺或编制工艺的逻辑思想(工 艺设计人员长期以来积累的知识和经验)通过CAPP系统 存入计算机。在计算机生成工艺时，CAPP软件首先读 取有关零件的信息，然后识别并检索一个零件族的复 合工艺和有关工序，经过删减和编辑(派生方式)或按 工艺决策逻辑进行推理(创成方式)自动生成具体零件 的工艺。
6.3.2 CAPP系统的分类
3) 派生式CAPP系统需要很好地制订每一族零件 的标准工艺规程 标准的工艺规程应该是族内最复杂零件的工艺规 程，或是综合族内所有零件几何特征的虚构零件 的工艺规程。 标准工艺规程一般包括制造零件的工艺路线，所 用的机床、刀夹量具、工时定额等。因此，派生 式CAPP系统的开发准备工作量很大。
相似零件的集 合称为零件族
6.3.2 CAPP系统的分类
1) 派生式CAPP系统易于开发和使用 节约工艺过程设计时间可达90%，并能大大降低繁琐 的手工劳动量。目前已开发使用的CAPP系统大多属于 此类，该方法已经比较成熟。 2) 派生式CAPP系统的基础是零件族的划分 它不能为不属于现有零件族的新零件设计工艺规程； 对于同一零件，从不同零件族修订出的工艺规程也不 可能一致。所以修订式CAPP系统要充分利用成组技术 的成果，选用合适的分类编码系统。
‧选择定位基准、确定各工序的加工余量和毛坯，计 算工艺尺寸和公差；
‧选用合理的切削用量；
‧计算工时定额和加工成本；
‧编写各类工艺文件等
6.3.1 CAPP的基本概念
2.传统工艺设计方法的缺点
‧经验积累 ‧手工方式：查资料、手册 来进行工艺计算、绘 工序图、填写工艺卡片及表格。 ‧不足之处： 人工编制，劳动强度大，效率低； 设计周期长； 经验性很强； 工艺设计优化、标准化很差。
6.3 计算机辅助工艺规程设计
6.3.1 CAPP的基本概念 6.3.2 CAPP系统的分类
6.3.2.1 派生式CAPP系统(Variant)
6.3.2.2 创成式CAPP系统(Generative)
6.3.2.3 CAPP专家系统(Knowledge Based CAPP System
6.3.3 CAPP系统的组成
6.3.2 CAPP系统的分类
其工作原理框图如下图6-3所示。
图6-3 创成式CAPP系统工作原理
6.3.2 CAPP系统的分类
6.3.2.3 CAPP专家系统 (Knowledge Based CAPP System ) CAPP专家系统是将人工智能技术应用于CAPP系统 中所形成的专家系统。以“推理+知识”为特征， 包括知识库和推理机。其中，知识库是由零件设计 信息和表达工艺决策的规划集组成，而推理机是根 据当前事实，通过激活知识库的规则集，而得到工 艺设计结果。 一般CAPP系统与CAPP专家系统的结构区别如下图。
如何组织和管理这些信息并便于使用、扩充和维护， 使之用于各种不同的企业和产品，是当今CAPP系统迫 切需要解决的问题。
6.3.3 CAPP系统的组成

人机界面 人机界面是用户的工作平台，包括系统菜单、工艺设 计的界面、以及工艺文件的显示、编辑与管理界面等。 工艺文件管理与输出 一个系统可能有成百上千个工艺文件，如何管理和维 护这些文件，既是CAPP系统的重要内容，也是整个CAD ／CAPP／CAM集成系统的重要组成部分。 输出部分包括工艺文件的格式化显示、存盘、打印等。 系统一般能输出各种格式的文件，有些系统还允许用 户自定义输出格式，有些系统还能直接输出零件的NC 程序。
11)编辑工具库——存放工艺流程图、工序卡、工步卡等系统输 入输出模板、手册查询工具和系统操作工具集等。
12)制造工艺数据库——存放由CAPP系统生成的产品制造工艺信 息，供输出工艺文件、数控加工编程和生产管理与运行控制系 统使用。
6.3.1 C传统工艺设计的不足，促进工艺技术的发展
6.3.2 CAPP系统的分类
6.3.2.2 创成式CAPP系统 (Generative)
其特点是比较先进的，但开发困难，仅在少数范围较 窄、功能有限的系统中得到了实际应用。 目前实现完全创成式的CAPP系统还有困难，通常是将 派生式和创成式相结合，即综合利用这两种方法的优 点，克服它们的缺点。 例如，存储一些经过生产实践验证的零件加工方法， 同时又具有一定的工艺决策逻辑，考虑一部分加工表 面理论上必然的加工顺序，然后把它们综合起来，形 成一个工艺规程。这种系统称为半创成系统，也称为 综合式CAPP系统。
6.3.1 CAPP的基本概念
3.现代制造的特点
多品种、少批量 工艺设计任务增加
新的工艺设计方法
CAPP
6.3.1 CAPP的基本概念
4. CAPP的特点和原理
特点 原理 管理大量数据，快速计算，自动绘图、制表
工艺设计原则与方法 工艺设计决策模型
建立决策逻辑
最优化制造方案 CAD CAPP CAM CIMS
631capp的基本概念capp的作用与意义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632capp系统的分类从工艺生成的基本原理来分析capp系统可分为以下三大类型
6.3.3 CAPP系统的组成
CAPP系统的基本结构由以下5大部分组成：
1.零件信息的输入 2.工艺决策 3.工艺数据库与知识库 4.人机界面 5.工艺文件的编辑与输出
6.3.3 CAPP系统的组成
6.3.3 CAPP系统的组成

零件信息的输入 零件信息是系统进行工艺设计的对象和依据。计算机 目前还不能像人一样识别零件图上的所有信息，所以， 在计算机内部必须有—个专门的数据结构对零件信息 进行描述。如何输入和描述零件信息是CAPP最关键的 问题之一。 工艺决策
5)工步决策模块——选择刀具轨迹、加工参数，确定加工质量要 求，生成工步卡及提供形成 NC指令所需的刀位文件。
6)输出模块——输出工艺流程卡、工序和工步卡、工序图等各类 文档。
6.3.1 CAPP的基本概念
7)产品设计数据库——存放有CAD系统完成的产品设计信息。 8)制造资源数据库——存放企业或车间的加工设备、工装工具等 制造资源的相关信息。 9)工艺知识数据库——用于存放产品制造工艺规则、工艺标准、 工艺数据手册、工艺信息处理的相关算法和工具等。 10)典型案例库——存放各零件族典型零件的工艺流程图、工序 卡、丁步卡、加工参数等数据，供系统参考使用。
零件的相似性：是指零件所具有的各种特征的相似。
6.3.1 CAPP的基本概念
CAPP系统的工作过程与步骤
6.3.1 CAPP的基本概念
1)控制模块——协调各模块的运行，实现人机之间的倍息交流， 按制产品设计信息获取方式。 2)零件信息获取模块——用于产品设计信息输人。 3)工艺过程设计模块——进行加工工艺流程的决策，生成工艺过 程卡。 4)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。
6.3.1 CAPP的基本概念
5. CAPP的主要功能
(1) 自动选择毛坯和材料； (2) 加工方法、加工设备、加工用量的选择； (3) 工序编排与工艺安排的决策； (4) 工艺尺寸换算，工时定额计算及NC编程等。 (5) 确定重要工序的质量检测项目和检测方法等。 CAPP在功能上被公认为是CAD和CAM的桥梁，是 CAD/CAPP/CAM系统的核心。

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
6.3.2 CAPP系统的分类
从工艺生成的基本原理来分析，CAPP系统可分为以下 三大类型：
6.3.1 CAPP的基本概念
CAPP的关键技术是：零件信息的描述
工艺设计过程的目标是制定一个零件的制造过 程。当用计算机辅助工艺过程设计时，首要的 问题是零件描述。目前有多种零件信息输入计 算机的方法。例如零件分类编码法，表面元素 法、零件几何造型法和特征建模输入法等。
6.3.1 CAPP的基本概念
6.3.2 CAPP系统的分类
6.3.2.2 创成式CAPP系统 (Generative)
创成式CAPP系统与派生式系统不同，它的生成并不是 通过修改或编辑相似零件组的工艺规程实现的，而是 靠系统中的决策逻辑生成一个新零件的工艺规程。 其工作原理是：收集大量的工艺数据和加工知识，并 以此规程为基础，在计算机软件基础上建立一系列的 决策逻辑，形成了工艺数据库和加工知识库。 在输入新零件的有关信息后，系统可以模仿工艺人员， 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。



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； 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。
6.3.1 CAPP的基本概念
CAPP的作用与意义
为现代制造系统集成提供技术桥梁
其工作原理框图如图6-2所示。
6.3.2 CAPP系统的分类
图6-2 派生式CAPP系统工作原理
6.3.2 CAPP系统的分类
派生式CAPP系统的特点
1)派生式CAPP系统易于开发和使用； 2)派生式CAPP系统的基础是零件族的划分； 3)派生式CAPP系统需要很好地制订每一族 零件的标准工艺规程。
6.3.1 CAPP的基本概念
假如计算机读取的零件信息中部分信息超出了计算机 能识别处理的范围，即找不到零件对应的零件族，或 不能用预先确定的逻辑生成工艺时，则计算机将无能 为力，只能报错。 所以，计算机只能按CAPP软件规定的方式生成工艺过 程，而不能创造新的工艺方法和新的加工参数。一旦 新的工艺方法或新的加工参数出现，就必须修改CAPP 系统中的某些部分，使之适应新的加工制造环境。 实际上，这也是目前CAPP系统难以做到通用的主要原 因。
零件分类编码：
是建立在成组技术（Group Technology ,简称GT）基 础上的一种方法。利用成组技术编码来描述一个零件， 其实质是用数字描述零件的几何形状、尺寸大小、材 料和工艺特征，也就是零件特征数字化。
成组技术：将企业生产的多种产品、部件和零件，按
照一定的相似性准则分类成组，并以这种分组为基础 组织生产的全过程，从而实现产品设计、制造和生产 管理的合理化及高效益。
6.3.2.1 派生式CAPP系统(Variant) 6.3.2.2 创成式CAPP系统(Generative) 6.3.2.3 CAPP专家系统(Knowledge Based CAPP System)
6.3.2 CAPP系统的分类
6.3.2.1 派生式CAPP系统(Variant) 派生式CAPP系统是利用零件的相似性，即相似零件具 有相似的工艺过程，采用零件分类编码及成组技术来 实现的。 即将零件根据结构和工艺相似性分类成几个零件族， 然后针对每个零件组编制典型工艺。 设计时根据零件的GT代码或零件的图号，确定该零件 所属的零件组．然后检索出该零件组的典型工艺文件， 最后进行自动化或人机交互式修改，生成符合要求的 工艺文件。