第十一章 自动化制造系统及先进制造技术简介.ppt
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第二节 计算机辅助工艺过程设计(CAPP)
一、概述 二、CAPP系统的功能 三、CAPP系统的分类 四、派生法CAPP系统 五、创成法CAPP系统
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一、概述
CAPP(Computer Aided Process Planning)向上 连接CAD，向下连接CAM，它起到一个连接 CAD与CAM的桥梁作用。来自CAD的几何和 技术要求的数据在CAPP完成加工处理，成为 指导生产加工的制造数据。因此，CAD的结 果能否有效、充分地在生产中予以应用与实 现，数控机床与加工中心能否充分发挥其最 大作用，CAD与CAM能否真正实现集成， CAPP技术是关键，并且受到愈来愈广泛的重 视。
自从18世纪中叶瓦特发明蒸汽机以来，制造自动化技术就随机械化的发 展而得到迅猛发展，从其发展过程来看，可以分为五个阶段： 第一阶段：刚性自动化，包括自动单机和刚性自动线。该阶段在20世纪 40～50年代已相当成熟。应用传统的机械设计与制造工艺方法，采用专 用机床和组合机床、自动化单机或自动化生产线进行大批量生产。如 1870年美国发明了自动制造螺钉的机器，继而于1895年发明多轴自动车 床，是典型的单机自动化系统。1924年第一条采用流水作业的机械加工 自动线出现在英国的Morris汽车公司，1935年前苏联成功地研制出第一条 汽车发动机气缸体加工自动线。这两条自动线的出现，使得自动化制造技 术由单机自动化转向了自动化系统。在第二次世界大战前后，美国福特汽 车公司采用自动化生产线，使汽车生产率成倍提高，生产成本大幅度降低， 汽车的质量明显改善。随后，自动化制造技术和自动化制造系统得到迅速 的普及。虽然当时的自动化制造系统仅应用于像汽车这样的大批大量生产 的产品，但它对人类社会生产技术的发展却起到了巨大的推动作用。 1946年，前苏联又提出了成组生产工艺的思想，其对自动化制造系统的 发展具有十分重大的意义。至今，成组技术仍然是自动化制造系统赖以生 存和发展的主要技术基础之一。
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(二)工艺决策逻辑
1)如果加工精度低于E级，则不精车。 2)如果加工精度高于E级，且L/D＞45，各圆留余量5mm。 3)如果加工精度高于E级，且L/D≤45，各圆留余量4mm。
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表11-1 半精加工决策表 17452-11a
图11-3 半精加工决策树 17452-11a
(一)数控加工(NC)
1.数控加工概念 2. 数控机床的组成 3. 数控机床的工作原理 4.数控机床的分类 5.数控机床的加工特点 6.数控机床的发展趋势
第十一章 自动化制造系统及先进制造技术简介
第一节 第二节 第三节 第四节
制造自动化技术发展过程及发展趋势 计算机辅助工艺过程设计(CAPP) 自动化制造系统 先进制造技术、工艺和方法
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பைடு நூலகம்
第一节 制造自动化技术发展过程及发展趋势
一、发展过程 二、发展趋势
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一、发展过程
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2. 制造敏捷化
1)柔性。 2)重构能力。 3)快速化的集成制造工艺。
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3. 制造网络化
1)制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成。 2)制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企业中各子系 统的集成。 3)企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用。 4)通过网络，实现异地制造。
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三、CAPP系统的分类
(1)派生法 派生法是一种建立在成组技术基础上的CAPP系统。 (2)创成法 与派生法CAPP系统不同之处，在于创成法CAPP系统中 没有标准工艺规程，只有一个收集有大量工艺数据的数据库和一个 机械加工工艺专家系统。 (3)半创成法 从原理上看，半创成法CAPP系统是派生法和创成法C APP系统二者的综合。 (4)智能CAPP系统。
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二、发展趋势
1.制造全球化 2. 制造敏捷化 3. 制造网络化 4. 制造虚拟化 5. 制造智能化 6. 制造绿色化
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1.制造全球化
1)市场的国际化，产品销售的全球网络正在形成。 2)产品设计和开发的国际合作。 3)产品制造的跨国化。 4)制造企业在世界范围内的重组与集成，如动态联盟公司。 5)制造资源的跨地区、跨国家的协调、共享和优化利用。 6)全球制造的体系结构将会形成。
(一)零件信息描述
(1) 型面描述法 这种描述方法将零件看成由若干种基本型面按一定 方式组合而成，而每种型面都可用一组特征参数来表示，型面类别及 它的特征参数及型面间的相互关系可用代码表示。 (2)元素描述法 元素描述法把零件看成是由若干种基本几何体，如 圆锥体、圆柱体、六面体、圆环体及球体等，按一定位置关系组合而 成。 (3)从CAD数据库采集零件信息 这种方法是利用中间接口或其他的 传输方式，将零件的设计信息直接由CAD数据库传给CAPP系统，用 以进行工艺规程设计。
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二、CAPP系统的功能
一个CAPP系统应具有以下功能：①检索标准 工艺文件；②选择加工方法；③工序安排； ④选择机床、刀具、量具、夹具、辅具等； ⑤选择装夹方式、装夹表面和定位基准；⑥ 优化选择切削用量；⑦计算加工时间和加工 费用；⑧确定工序尺寸和公差；⑨选择毛坯； ⑩绘制工序图及编写工序卡。有的CAPP系统 还具有计算刀具轨迹、自动进行NC编程和进 行加工过程模拟的功能。
第三节 自动化制造系统
一、数控加工(NC)和加工中心(MC) 二、柔性制造单元(FMC)和柔性制造系统(FMS) 三、计算机集成制造系统(CIMS) 四、智能制造系统(IMS)
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一、数控加工(NC)和加工中心(MC)
(一)数控加工(NC) (二)加工中心(MC)
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四、派生法CAPP系统
(一)零件编码 (二)零件特征识别 (三)工艺规程编辑
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四、派生法CAPP系统
图11-1 派生法原理框图 17452-11a
五、创成法CAPP系统
(一)零件信息描述 (二)工艺决策逻辑
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五、创成法CAPP系统
图11-2 创成法CAPP原理框图 17452-11a
第二节 计算机辅助工艺过程设计(CAPP)
一、概述 二、CAPP系统的功能 三、CAPP系统的分类 四、派生法CAPP系统 五、创成法CAPP系统
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一、概述
CAPP(Computer Aided Process Planning)向上 连接CAD，向下连接CAM，它起到一个连接 CAD与CAM的桥梁作用。来自CAD的几何和 技术要求的数据在CAPP完成加工处理，成为 指导生产加工的制造数据。因此，CAD的结 果能否有效、充分地在生产中予以应用与实 现，数控机床与加工中心能否充分发挥其最 大作用，CAD与CAM能否真正实现集成， CAPP技术是关键，并且受到愈来愈广泛的重 视。
自从18世纪中叶瓦特发明蒸汽机以来，制造自动化技术就随机械化的发 展而得到迅猛发展，从其发展过程来看，可以分为五个阶段： 第一阶段：刚性自动化，包括自动单机和刚性自动线。该阶段在20世纪 40～50年代已相当成熟。应用传统的机械设计与制造工艺方法，采用专 用机床和组合机床、自动化单机或自动化生产线进行大批量生产。如 1870年美国发明了自动制造螺钉的机器，继而于1895年发明多轴自动车 床，是典型的单机自动化系统。1924年第一条采用流水作业的机械加工 自动线出现在英国的Morris汽车公司，1935年前苏联成功地研制出第一条 汽车发动机气缸体加工自动线。这两条自动线的出现，使得自动化制造技 术由单机自动化转向了自动化系统。在第二次世界大战前后，美国福特汽 车公司采用自动化生产线，使汽车生产率成倍提高，生产成本大幅度降低， 汽车的质量明显改善。随后，自动化制造技术和自动化制造系统得到迅速 的普及。虽然当时的自动化制造系统仅应用于像汽车这样的大批大量生产 的产品，但它对人类社会生产技术的发展却起到了巨大的推动作用。 1946年，前苏联又提出了成组生产工艺的思想，其对自动化制造系统的 发展具有十分重大的意义。至今，成组技术仍然是自动化制造系统赖以生 存和发展的主要技术基础之一。
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(二)工艺决策逻辑
1)如果加工精度低于E级，则不精车。 2)如果加工精度高于E级，且L/D＞45，各圆留余量5mm。 3)如果加工精度高于E级，且L/D≤45，各圆留余量4mm。
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表11-1 半精加工决策表 17452-11a
图11-3 半精加工决策树 17452-11a
(一)数控加工(NC)
1.数控加工概念 2. 数控机床的组成 3. 数控机床的工作原理 4.数控机床的分类 5.数控机床的加工特点 6.数控机床的发展趋势
第十一章 自动化制造系统及先进制造技术简介
第一节 第二节 第三节 第四节
制造自动化技术发展过程及发展趋势 计算机辅助工艺过程设计(CAPP) 自动化制造系统 先进制造技术、工艺和方法
17452-11a
பைடு நூலகம்
第一节 制造自动化技术发展过程及发展趋势
一、发展过程 二、发展趋势
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一、发展过程
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2. 制造敏捷化
1)柔性。 2)重构能力。 3)快速化的集成制造工艺。
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3. 制造网络化
1)制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成。 2)制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企业中各子系 统的集成。 3)企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用。 4)通过网络，实现异地制造。
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三、CAPP系统的分类
(1)派生法 派生法是一种建立在成组技术基础上的CAPP系统。 (2)创成法 与派生法CAPP系统不同之处，在于创成法CAPP系统中 没有标准工艺规程，只有一个收集有大量工艺数据的数据库和一个 机械加工工艺专家系统。 (3)半创成法 从原理上看，半创成法CAPP系统是派生法和创成法C APP系统二者的综合。 (4)智能CAPP系统。
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二、发展趋势
1.制造全球化 2. 制造敏捷化 3. 制造网络化 4. 制造虚拟化 5. 制造智能化 6. 制造绿色化
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1.制造全球化
1)市场的国际化，产品销售的全球网络正在形成。 2)产品设计和开发的国际合作。 3)产品制造的跨国化。 4)制造企业在世界范围内的重组与集成，如动态联盟公司。 5)制造资源的跨地区、跨国家的协调、共享和优化利用。 6)全球制造的体系结构将会形成。
(一)零件信息描述
(1) 型面描述法 这种描述方法将零件看成由若干种基本型面按一定 方式组合而成，而每种型面都可用一组特征参数来表示，型面类别及 它的特征参数及型面间的相互关系可用代码表示。 (2)元素描述法 元素描述法把零件看成是由若干种基本几何体，如 圆锥体、圆柱体、六面体、圆环体及球体等，按一定位置关系组合而 成。 (3)从CAD数据库采集零件信息 这种方法是利用中间接口或其他的 传输方式，将零件的设计信息直接由CAD数据库传给CAPP系统，用 以进行工艺规程设计。
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二、CAPP系统的功能
一个CAPP系统应具有以下功能：①检索标准 工艺文件；②选择加工方法；③工序安排； ④选择机床、刀具、量具、夹具、辅具等； ⑤选择装夹方式、装夹表面和定位基准；⑥ 优化选择切削用量；⑦计算加工时间和加工 费用；⑧确定工序尺寸和公差；⑨选择毛坯； ⑩绘制工序图及编写工序卡。有的CAPP系统 还具有计算刀具轨迹、自动进行NC编程和进 行加工过程模拟的功能。
第三节 自动化制造系统
一、数控加工(NC)和加工中心(MC) 二、柔性制造单元(FMC)和柔性制造系统(FMS) 三、计算机集成制造系统(CIMS) 四、智能制造系统(IMS)
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一、数控加工(NC)和加工中心(MC)
(一)数控加工(NC) (二)加工中心(MC)
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四、派生法CAPP系统
(一)零件编码 (二)零件特征识别 (三)工艺规程编辑
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四、派生法CAPP系统
图11-1 派生法原理框图 17452-11a
五、创成法CAPP系统
(一)零件信息描述 (二)工艺决策逻辑
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五、创成法CAPP系统
图11-2 创成法CAPP原理框图 17452-11a