现代制造业信息化技术 第四章

工具管 理系统 （TMS） （支撑系统）
工艺 规程库
产品设计 数据库 （CAPP） 基于特征 的绘图系统 数据 接口 基于特征的 零件模型 工艺 决策 工序尺寸 （尺寸链） 计算 工序图 绘制
柔性输出
工艺文件 管理器
产品 数据库
（CAM） APT 程序生成 Intellipost 后置处理 多路DNC 系统 数控 机床
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现代制造业信息化技术
4.5.2基于事例推理的零件事例的模型表达
(1)．事例的对象表达 事例对象表达的定义如下： Case=(caseid,A,M,C,R,index,solution) 其中： • Caseid是实例对象的标识符 • A是属性集，事例的属性分为两种，一种是用于检索的 属性，一种是非检索属性，在A中的属性都是非检索的属 性。 每一个属性是一个具有三元素的集合，(a,t,v)，a是对 象的属性名，t是该属性的数据类型，v是该属性的属性值。
参 数 化 图 库
切 削 用 量 库
刀 具 库
工程分析（CAE）
有限元分析系统 优化方法软件包 其他
评价 满意 详细设计
不满意
二维交互图形系统 尺寸及汉字处理 国标化
CAPP
工 艺 库
零 NC 部 代 件 码 设 库 计 结 果 库
用 户 接 口
其 他 NC自动编程 不满意
回转体CAPP 非回转体CAPP 零件检验CAPP
(1). 通过专用格式文件的集成方式
在这种方式下需要在各系统与专用数据文件之间开发专用的转换 接口进行前置或后置处理。这种方式需要设计的专用格式处理 程序很多，若以双向传输为例，设系统内有N个系统需要互相 传输数据，则需要2N!个前、后置处理程序。用于小范围、简 单的系统信息集成。
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现代制造业信息化技术
4、制造业信息化的技术集成
4.1制造业信息化技术集成概述
4.2制造业信息化的主要集成方式
4.3CAD/CAM集成的体系结构
4.4 CAPP系统的主要形式
4.5基于事例推理的CAPP系统
4.6基于事例推理的CAFD系统设计
2013年7月27日9时 35分
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工时文件、材料单 工艺路线 工序内容 各工序夹具设计信息
CAFD 3 数据库 CAFD 软件
工装夹具 设计信息
信息编码 CAM 4 NC文件 NC校验 DNC故障 诊断结果
微机/服务器/操作人员
加工 CAM 设备 软件
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现代制造业信息化技术
工艺审查文件
系统A F-前处理器 F R R-后处理器 标准格式 数据文件
F 系统B
R
F 系统C
R
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现代制造业信息化技术
(3). 基于统一产品数据模型和数据库的集成
在这种方案中统一的产品数据模型是实现集成的核心，统 一工程数据库是实现集成的基础。它与用文件形式实现系 统间集成的方法相比，由于不需要通过转换接口来进行数 据交换，加快了集成系统的运行速度，提高了系统集成化 程度。这种方式既可实现各子系统之间直接的信息交换， 又可使集成系统达以真正的数据一致性、准确性、及时性 和共享性。
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现代制造业信息化技术
• M是事例对象中的方法集，每一方法具有一个多元素的集 合；(m,tc1,tc2,„tcn,tc),m是该方法的方法名，tci是 该方法(函数)的参数，tc是方法返回值。 • C是关系对象中的约束集，定义了事例中的属性的约束条 件。 • R是一个该事例与其他子事例之间的关系集，每一个关系 有一个标识。
Ｎ Ｃ 程 序 生 成
加 工 过 程 仿 真
工 艺 文 件 管 理 与 编 辑
工 艺 数 据 与 知 识 管 理
工 艺 文 件 输 出 与 打 印
产品数据库
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综合工艺数据库和知识库
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现代制造业信息化技术
工艺知识 与数据库 （KDBM）
设备环境 定义系统 （FEDS）
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现代制造业信息化技术
加工能力 制 造 资 源
机床
刀具
刀具分组
加工规则
夹具
刀具能力
切削参数
加工车间
量具
余量
切削工时
信息流程
框架匹配
零 件 信 息
加 工 方 法 选 择
工 艺 过 程
机 床 选 择
工 序 排 序
工 序 归 并
夹 具 选 择
工 步 排 序
工 步 归 并
量 具 选 择
刀 具 选 择
• index是事例的一个索引对象 。
• Solution是事例的一个答案对象，描述了该事例问题的解 决方法。
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现代制造业信息化技术
(2) 零件分类的模型表达 1) 零件类型的对象层次结构的表达
盘盖类 防护盖 轮盘类 法兰盘 离合器 活塞类 离合器 环套类 蜗杆丝杆轴类 回转类 销杆轴类 螺杆螺柱类 普通轴类 圆管圆杆类 异形件类 圆柱外齿轮类 零件类 （超类） 齿轮类 圆柱内齿轮类 锥齿轮类 蜗轮类 棘轮类 复合齿轮 圆柱齿条类 杆条类 凸字体 台阶体 板块类 矩形体 复合矩形体 支撑板 非回转类 箱壳体类 轴承座 支做类 座架类 底座类 支架类 壳体 箱体类 异面体 容器类 罩盖类 垫圈片 环套类 螺母类 衬套轴套类 汽缸油缸类 法兰套类 光轴 单向台阶轴 双向台阶轴 阀体类 凸轮 扇形弓形件 偏心件类 异形盘套类 连杆类 拉杆类 扳手类 齿条类 拨叉类 键类
CAPP 工艺检索 特征提取 工艺过程推理 工艺过程设计 工艺文件管理
CAFD 组合夹具CAD 应用夹具CAD
CAM 刀具路径规划 后置处理与NC代码生成 加工过程仿真
夹具预装配仿真
结构分析与优化
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现代制造业信息化技术
4.2制造业信息化的主要集成方式
现代制造业信息化技术
设计过程 设计需 求分析 可行性研究 与分析 CAD过程
设计 结果
设计 评价
设计 优化
设计 分析
设计模型 和模拟
概念 设计
制造过程 工序规划 工艺过 程设计 刀具计划 材料计划 加工编程 市场 加工 检验 装配 CAM过程 运输
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用户界面
CAD
CAE
CAPP
CAM
工程数据库管理系统 统一产品数据模型
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现代制造业信息化技术
(4).基于产品数据管理(PDM)的系统集成
基于PDM的系统集成是指集数据库管理、网络通信能力和 过程控制能力于一体，将多种功能软件集成在一个统一平 台 上 。 系 统 集 成 的 核 心 是 PDM 技 术 向 上 提 供 CAD/CAE/CAPP/CAM的集成平台，把与产品有关的信息集 成管理起来；向下提供对异构网络和异构数据库的接口， 实现数据跨平台传输与分布处理。
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现代制造业信息化技术
基于PDM的集成系统体系结构
用户1 用户2 ... 用户n
用户界面层 CAD CAPP CAM ...
系统集成层 权限 控制 用户 管理 项目 管理 工作流程 管理 应用工具 集成
...
异构硬件 平台网络
分布异构 数据库
应用工具
NC 程序库
微机网络
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现代制造业信息化技术
4.5基于事例推理的CAPP系统
4.5.1 CBR-CAPP系统的推理过程
基于特征的 零件设计
新零件
相似检索
成功工艺 范例 工艺 事例 库 机械加工知识库
检索出的 相似零件 新零件
存储
修正后的 工艺方案 初步工艺 方案
加工与装配工艺性反馈
CAD
零件模型
NC程序
MAS
工艺设计 任务 零 部 件 图 纸 BOM表 材料和 加工需求 PMS 工艺流程 CAPP
工艺信息 编程信息 CAM
调试结果
加工仿 真信息 工装设计任务 工装设计结果 工装设计评价 工装设计任务 QMS 工装模型 CAFD
工 艺 文 件 、 检 验 文 件
零件族标 准工艺库
派生 规则库
应用 程序库
零件GT编 码及输入
检索零件族
检索零件族 标准工艺
自动派生
加工参数 处理计算
工艺 规则库
交互编辑
格式化输出
工艺规程
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现代制造业信息化技术
数据库与知识库
机床数据 文件库
夹具数据 文件库
刀工具 文件库
切削 数据库
工艺 复用
工艺 修正
基于事例推理的CAP系统的推理过程
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பைடு நூலகம்
现代制造业信息化技术
(1) 相似检索 对于一个新零件，从基于特征设计CAD系统中获得新零件 的特征信息和其他工艺信息，并将这些信息作为索引， 通过相似性计算方法，从事例库中找出一个或几个最为 相似的事例。 (2) 工艺复用 调入最相似的事例的工艺方案，作为新零件的工艺蓝本。 (3) 工艺修正 比较相似零件与新零件的不同之处进行工艺修改 (4) 存储 经过工艺修正的工艺方案通过了工艺审查后，作为成功 的工艺范例，存入事例库中。
余 量 分 配
切 参 选 择
工 时 计 算
工艺过程卡
工序卡
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现代制造业信息化技术
用户界面
Ｃ Ａ Ｄ 系 统
工艺决策 零 件 建 模 与 图 形 显 示
创 成 式 设 计
变 异 式 设 计
检 索 式 设 计
尺 寸 链 计 算
工 序 图 生 成
ＮＣ程序 Ａ Ｐ Ｔ 程 序 生 成
零件信息 输入
零件加工 顺序生成
机床选择
夹具选择
刀工具 选择
切削 数据 选择
工艺 生成 输出
决策逻辑程序
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现代制造业信息化技术
控制流
信息流
制造资源模块
主控模块
零件特征 定义模块
工艺决策模块
资源信息库
工艺信息库 关系型数据库
零件信息库
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现代制造业信息化技术
CAD CAPP CAFD
CAM
产品数据管理系统（PDM） 数据库管理系统（DBMS） 计算机与操作系统（OS）
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现代制造业信息化技术
CAD/CAM系统
CAD 概念设计 零部件设计 机构设计 装配设计 载荷计算 工程图设计
2~5维自动编程 仿真
评价 满意 NC后处理
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现代制造业信息化技术
设计 设计 质量 计划 规范 指标 设计需求 2D/3D图形 非几何信息 零部件再设计信息 CAD 1 信息编码 CAD 软件 CAPP 2 工 艺 知 识 CAPP 软件 信息编码 工装夹具工艺 再设计信息 工艺再 设计信息 工艺设计任务 零部件数据 产品结构数据
在这种方式下，采用统一格式的中性数据文件作为系统集成 的工具，各个应用子系统通过前置和后置数据转换接口进 行系统间数据的传输。 通过标准格式数据文件的集成方式是目前系统集成应用较多 的有效方法之一 。
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现代制造业信息化技术 通过标准格式数据文件的集成方式
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现代制造业信息化技术
通过专用格式数据文件的集成方法
系统A R F
F
R
专用数据 文件
专用数据 文件
F
R F R 专用数据 文件 R F
F
R
系统C
系统B
F-前处理器
R-后处理器
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现代制造业信息化技术
(2).通过标准格式数据文件的集成方式
工艺文件 检验结果、加工质量
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现代制造业信息化技术
h a i PMS b CAPP c e
CAD
a1
f
QMS
a1
CAFD
j k g d l MAS
a1
CAM
m
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现代制造业信息化技术
零件族特 征矩阵库
网络通信 服务
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现代制造业信息化技术
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现代制造业信息化技术
产品设计性能要求 工 程 数 据 库
方案设计
方案设计专家系统
建立产品模型
几何造型系统
修改
全 局 与 局 部 数 据 管 理
标 准 与 标 准 件 库