第四章计算机辅助工艺规程

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➢ 最早进行此项研究工作的是同济大学,他们于1982年研制成功 TOJICAP系统;
➢ 随后北京理工大学也研制出用于回转体零件的BITCAPP系统;北 京航空航天大学发表了BHCAPP系统。
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三、CAPP系统的主要功能
从国内外发表的CAPP系统来看,它们主要包括 以下功能: ➢ 接收或生成零件信息。 ➢ 检索标准工艺文件。 ➢ 选择加工方法。 ➢ 安排加工路线。 ➢ 选择机床、刀具和夹具等。 ➢ 确定切削用量。
的研究和开发,研制所谓基于知识的CAPP专家系统。近几 年来,有人将人工神经元网络技术、模糊推理以及基于实 例的推理等用于CAPP中,也有人提出了CAPP系统建造工具 的思路,并进行了卓有成效的实践。
目前用派生法原理生成工艺规程的方法已经比较成熟, 应用十分广泛,现有的大部分CAPP系统都属于此类型。创 成法原理目前还不完善,还没有一个纯粹的创成法CAPP系 统出现。
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需 求
产品设计
工艺设计
产 品
产品制造
工 方概程零图 案念分件纸 设设析设绘 计计计计制

工 艺毛 工 过坯 装 程设 设 设计 计 计

控 编 程 及 仿
数 控 加 工
常 规 加 工
质 量 控 制
产 品 装 配
产 品 调 试

CAD
CAPP
CAM
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独立的CAD和CAPP、CAM系统之间的信 息传递框图
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3、 图形扫描及识别技术的输入方式
这种方法就是用图形扫描仪将图纸上的信息扫描输 入到计算机中,然后对扫描所得到的信息进行一定的分析 与处理,在计算机上还原出工程图纸,并形成相应的图形 文件,再将图形文件进行分析与识别,抽取出CAPP系统能 识别的几何形状信息与加工信息。
这种方法要解决两个方面的问题:首先是工程图形 的扫描与识别技术,其次是特征识别问题。
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3)基于三维特征造型的零件信息描述与输入方法 4)基于产品数据交换规范的产品建模与信息输入 方法
实现CAD/CAPP/CAM的集成,最理想的方法是为产品建 立一个完整的、语义一致的产品信息模型,这个模型是用 通用的数据结构规范来实现的,比如ISO的STEP产品数据交 换标准、美国的IGES等。
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2、 从CAD系统直接输入零件信息
1)特征识别法 对CAD的输出结果进行分析,按一定的算法
识别、抽取出CAPP系统能识别的基于特征的工艺 信息。目前这项研究只在较简单零件的识别上取 得了一些进展,对复杂零件的自动识别上则是一 筹莫展,所以被认为是一个世界难题。
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第4章 计算机辅助工艺规程设计
Ⅳ Computer Aided Process Planning (CAPP)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第四章 计算机辅助工艺设计
内容简介
CAPP(Computer Aided Process Planning)-借助计算机技术进 行工艺设计和编制工艺规程。
本章主要介绍了如下方面内容:
➢ 概述 ➢ CAPP系统的基本组成 ➢ 修订式/派生式CAPP系统 ➢ 生成式/创成式CAPP系统 ➢ CAPP专家系统简介 ➢ 制造工艺信息系统 ➢ CAPP系统应用
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五、CAPP的优点
➢ 有利于工艺规程的合理化、标准化和最优化; ➢ 可以大大提高工艺人员的工作效率,加快工艺规程设计的 速度、缩短生产准备时间;
➢ 可获得良好的经济效益。可以减少工艺设计费用,降低制 造成本。据国外统计,采用CAPP技术后.工艺设计劳动量减 少20%-40%,工艺设计费用降低20%-50%,总的制造成本降低 9.6% ;
2)基于特征拼装的计算机绘图与零件信息的描述 和输入方法
造型时采用基于特征的设计方法,设计者在拼装各 个特征的同时,即赋予各个形状特征的尺寸、公差、粗糙 度等加工信息,其输出的信息也是以这些形状特征为基础 来组织的,所以CAPP系统能够接收。此方法关键是要建立 基于特征的、统一的CAD/CAPP/CAM零件信息模型。目前这 种方法已用于许多实用的CAPP系统中,被认为是一种比较 有前途的方法。
零件几何信息
零件工艺信息
CAPP
工艺路线文件 工艺内容文件
零件毛坯图、工序图 工时定额文件
工 艺 知 识
数 据 库
图 形 系 统
计 算 机 硬 件
系 统
5
第一节 概 述
一、工艺设计自动化的重要意义
1、机械加工工艺设计 机械加工过程——用机械加工方法逐步改变毛坯的状态,使
之成为合格零件所进行的全部过程。把工艺过程按一定的 格式用文件的形式固定下来,便成为工艺规程。
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二、CAPP系统的输入
CAPP系统中,零件信息要通过零件信息描述与输入把 零件的几何信息和制造信息转化为计算机能够识别的代码信 息。零件信息是否描述准确和完整对CAPP系统的质量和可靠 性具有决定性用,为此需要确定合理的数据结构或零件模型 来对零件信息进行描述。
CAPP系统零件信息输入:人机交互输入;直接从CAD系 统读取。
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1、图纸信息的描述与人机交互式输入
需要人对零件图纸进行识别和分析,即需要人工 对设计的零件图进行二次输入。因为输入过程费时费力、 易出错,有时甚至还不如手工编制快,所以在生产中工 艺人员不大愿意使用这些方法。
最理想的方法是,CAD系统进行零件设计的过程就 是CAPP的零件信息输入的过程,从而避免的零件信息 的二次输入。
组编制出标准工艺规程以及相应的检索方法与逻辑,并以文 件的形式贮存在计算机中。当要为新零件设计工艺规程时, 输入该零件的成组技术代码,由计算机判别零件属于哪一个 零件组,检索出该零件组的标准设计工艺规程。对标准工艺 规程进行增删、修改以及编辑后,形成该零件具体的工艺规 程。
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机械加工工艺——依据产品装配图和零件图及其技术要 求、零件批量、设备工装条件以及工人技术情况等,确定 所采用的工艺过程,形成工艺规程。
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2、工艺规程设计的任务和主要内容
工艺规程设计的任务是为被加工零件选择合理的加工方法、加工顺 序、工、夹、量具,以及切削条件的计算等,使能按设计要求生产出 合格的成品零件。其主要内容有:
部必须有一个专门的数据结构来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。 2. 工艺规程的生成
对标准工艺进行检索、调用、修改和编辑,生成零件的工 艺规程(派生法);或者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,生成零件的工艺规程并进行适当的编辑和修改(创 成法)。
Opitz编码系统
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2、生成式/创成式(Generative) 不以原有的工艺规程为基础,在计算机软件系统中,收
集了大量的工艺数据和加工知识,并在此基础上建立了一系 列的决策逻辑,形成了工艺数据库和加工知识库。当输入新 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,自动地生成零件 的工艺规程
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3. 工艺数据/知识库: 工艺数据/知识库是CAPP系统的支撑工具,它
包含了工艺设计所要求的所有工艺数据(比如加工 方法、余量、切削用量、机床、刀具、夹具、量具、 辅具以及材料、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)。
但由于CAPP发展的严重滞后,能真正实现CAD/CAPP/CAM 集成的CAPP系统还未出现。
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二、 CAPP的发展概况
1、国外CAPP的发展概况
➢ 挪威于1969年正式发表了AUTOPROS系统,这是第一个CAPP系 统;
➢ 美国的CAM-Ⅰ公司也研制出自己的CAPP系统。
2、国内CAPP的发展概况
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4. 系统的控制和管理: 负责对整个系统的控制与管理
5. 工艺文件管理与输出 管理和维护系统工艺文件既是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工艺 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。
传统的工艺设计方法已不适应当前的生产形式,必须寻找新 的工艺规程设计方法,以提高设计效率。
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5、利用计算机实现CAPP 计算机技术为工艺规程设计提供了理想的工具,
出现了计算机辅助工艺规程设计(Computer Aided Process Planning),简称CAPP。
CAPP是实现工艺设计自动化,把CAD和CAM的 信息联系起来,实现CAD/CAM一体化,建立集成制 造系统(Computer Integrated Manufacturing System-CIMS) 的关键性中间环节。
① 选择加工方法和采用的机床、刀具、夹具及其它工装设备; 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 选用合理的切削用量; ⑤ 计算时间定额和切削用量; ⑥ 编制包含上述所有资料的工艺文件。
其核心内容是选择加工方法和安排合理的加工顺序。
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3、产品装配工艺设计
设计任务
CAD
产品样图、 技术文档
人工 转换
零件几何形状、 精度、材料
CAPP
工艺过程 工序图
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人工 转换
待加工面
形状及精度
NC程序
CAM
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CAPP(Computer Aided Process Planning)-借助计算机 技术进行工艺设计和编制工艺规程。
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CAPP的功能模型
➢ 有利于CAD/CAPP/CAM的集成 CAPP是联接CAD和CAM的桥 梁和纽带,只有实现工艺设计的自动化,才能真正实现 CAD/CAPP/CAM的一体化。
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第二节 CAPP系统的基本内容
一、CAPP系统的基本结构
1. 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,在计算机内
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CAPP系统的主要功能(续)
➢ 计算切削参数、工时定额和加工费用等。 ➢ 计算工序尺寸和公差,确定毛坯类型和尺寸。 ➢ 绘制工序图。 ➢ 生成工艺文件。 ➢ 刀具路径规划和NC编程。 ➢ 加工过程的仿真。
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四、CAPP系统的工作原理
1、修订式/派生式(Variant)CAPP系统 根据成组技术的原理将零件划分为相似零件组,按零件
3、混合式(Hybrid)
以派生式为主的检索——编辑原理,当零件不能归入系 统已存在的零件组时,则采用创成式原理进行工艺设计,或 在工艺编辑时引入创成式的决策逻辑原理。
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4、基于知识的专家系统(Expert System) 人工智能(AI)、专家系统技术等技术应用于CAPP系统
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4、传统的工艺规程设计方法
1)人工方式 2)逐件设计
传统的工艺规程设计方法存在许多不足之处,表现在以下 几点:
传统设计方法的设计质量完全取决于工艺人员的技术水平和 经验;
手工编制的工艺规程缺乏一致性,很难得到最佳制造方案。
工艺规程设计中存在着大量的重复性和多样性,造成巨大的 浪费。
装配工艺过程——按规定的技术要求,将零件、组件、部件进行 配合和连接,使之成为半成品或成品的工艺过程。
装配工艺规程——将装配工艺过程按一定格式编写成工艺文件 就是装配工艺规程,是组织装配工作、指导装配作业的基本依据。
产品装配设计的步骤: 产品分析; 确定装配组织形式; 拟定装配工艺过程; 编写工艺规程。
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6、CAPP在CIMS中的重要作用 CIMS被认为是未来机械制造工业的生产模式。而CIMS的
关键是信息的集成,而CAD和CAM的集成又是实现CIMS的关键 之一。在CAD/CAPP/CAM集成系统中,CAPP是连接CAD和CAM的 桥梁和纽带。
理想的CAPP系统能够直接接受CAD系统的信息,进行工艺 设计,生成工艺文件,并以工艺设计结果和零件信息为依据, 经过适当的后置处理后,生成NC代码,从而实现 CAD/CAPP/CAM的集成。
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