第六章 計(jì)算機(jī)輔助工藝過程

1、6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型 CAPPCAPP的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù) 零件信息的描述與獲取技術(shù)； 工藝知識(shí)的獲取與表示技術(shù)； 工藝設(shè)計(jì)決策技術(shù)； 工序圖及其它文檔的生成技術(shù)； 工藝數(shù)據(jù)庫技術(shù)； NC 加工指令自動(dòng)生成與加工過程動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)； 成組技術(shù)。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型零件的信息描述技術(shù)： 零件信息包括幾何信息和工藝信息。幾何信息：零件的幾何形狀、尺寸、拓?fù)潢P(guān)系；工藝信息：零件各表面的精度、粗糙度、熱處理 要求、材料與毛坯類型等信息。6.1 概述6

2、.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型描述方法： 零件分類編碼描述法（GT技術(shù)）； 型面特征描述法； 圖論描述法； 面向零件特征要素法； 知識(shí)表示描述法； 基于CAD 系統(tǒng)的信息獲取。人機(jī)交互人機(jī)交互輸入輸入數(shù)據(jù)庫中調(diào)用數(shù)據(jù)庫中調(diào)用6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型6.3.1 基本思想、概念 成組技術(shù)（GT Group Technology） 是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)。利用事物相似性，把相似問題歸類成組，尋求解決這一類問題相對(duì)統(tǒng)一的最優(yōu)方案，從而節(jié)約時(shí)間和精力以取得所期望的經(jīng)濟(jì)效益。在生產(chǎn)系

3、統(tǒng)中，成組技術(shù)可以應(yīng)用于不同領(lǐng)域。6.3 6.3 成組技術(shù)成組技術(shù)6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型 基本相似性：零件在幾何形狀、尺寸、功能要素、精度和材料等方面的相似性； 二次相似性：在制造工藝、裝配和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理等方面延伸出來的形似性。 零件族：具有相似幾何形狀、尺寸和加工工藝的零件集合。是成組技術(shù)的關(guān)鍵。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型6.3.2 零件族的形成 1）直接觀察法 2）生產(chǎn)流程分析法 3）編碼分類法6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.

4、3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型編碼分類法 碼位碼值1234567890123456789 碼位碼值1234567890123456789特征碼位分類法碼域分類法6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型 碼位碼值1234567890123456789特征位碼域法6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型6.3.3 零件編碼系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 由代表零件設(shè)計(jì)和制造特征的符號(hào)代碼組成，代碼可以是數(shù)字、字母或者兩者都有。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式: （1）鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) （2）層次結(jié)構(gòu) （3）混合結(jié)

5、構(gòu)6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型（1 1）鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)）鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) 有序符號(hào)的意義是固定的，與前級(jí)符號(hào)無關(guān)。有助于識(shí)別具有工藝相似要求的零件。012345678901234567890123456789N01234567896.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型（2 2）層次結(jié)構(gòu)）層次結(jié)構(gòu) 后級(jí)符號(hào)的意義取決于前級(jí)符號(hào)的值。層次代碼組成的層次結(jié)構(gòu)具有相對(duì)密實(shí)性，能以有限個(gè)位數(shù)傳遞大量有關(guān)零件信息。012345678901234567890123456789M01234567

6、89 6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型（3 3）混合結(jié)構(gòu)）混合結(jié)構(gòu) 由鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)和層次結(jié)構(gòu)混合構(gòu)成?；旌辖Y(jié)構(gòu)具有單碼結(jié)構(gòu)和多碼結(jié)構(gòu)共同的優(yōu)點(diǎn)，能最好地滿足設(shè)計(jì)和制造的需要。012345678901234567890123456789N0123456789 6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型Opitz Opitz 編碼系統(tǒng)（如圖）編碼系統(tǒng)（如圖） 橫向結(jié)構(gòu)：9位10進(jìn)制數(shù)構(gòu)成的主輔式結(jié)構(gòu)。 前5位數(shù)為形狀代碼，用于描述零件的基本形狀要素；后4位數(shù)構(gòu)成增補(bǔ)代碼，用來描述對(duì)

7、制造有用的特征。6.3.4 典型零件編碼系統(tǒng)6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型返回6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型回轉(zhuǎn)體代碼：013124279 非回轉(zhuǎn)體代碼：544366786.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，便于記憶和手工分類。 主碼在零件基本形狀的同時(shí)隱含了部分工藝信息。 輔助碼有待進(jìn)一步改善。 系統(tǒng)的分類標(biāo)志尚欠嚴(yán)密和準(zhǔn)確。 系統(tǒng)從總體結(jié)構(gòu)上看簡(jiǎn)單，但局部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。6.1

8、概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型KK-3系統(tǒng)（如圖）系統(tǒng)（如圖） 十進(jìn)制21位代碼構(gòu)成的混合式結(jié)構(gòu)。 分為回轉(zhuǎn)體零件和非回轉(zhuǎn)體零件兩類。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型6.2.2KK-3系統(tǒng)返回返回6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)、工藝并重，在位碼先后安排上考慮了加工順序關(guān)系。前7位代碼為設(shè)計(jì)專用代碼

9、，便于設(shè)計(jì)部門使用。將零件功能和名稱作為分類標(biāo)志，便于設(shè)計(jì)部門檢索。在分類標(biāo)志配置和排列上，便于記憶和應(yīng)用。 環(huán)節(jié)多，在某些環(huán)節(jié)上，零件出現(xiàn)率極低。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型JLBM-1JLBM-1系統(tǒng)系統(tǒng) 十進(jìn)制15位代碼的主輔碼混合結(jié)構(gòu)；橫向：零件名稱類別碼、形狀及加工碼、輔助碼Optiz系統(tǒng)KK-3系統(tǒng)的結(jié)合6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型特點(diǎn)：橫向環(huán)節(jié)數(shù)

10、適中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。零件的形狀及加工特征碼具有通用性。便于設(shè)計(jì)部門檢索。存在標(biāo)志不全的現(xiàn)象。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型6.4.1 交互式CAPP 以人機(jī)交互為主的工作方式，操作人員在系統(tǒng)的提示下，回答工藝設(shè)計(jì)中的問題，對(duì)工藝過程進(jìn)行決策。工藝過程設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)人的依賴性很大。 6.4 CAPP系統(tǒng)的類型6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型 交互型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)交互型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作過程及工作過程6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4

11、CAPP的類型6.4.2 派生式（變異式）CAPP系統(tǒng)根據(jù)成組技術(shù)原理將各種零件分類歸族，形成零件組；對(duì)于每一零件族，選擇一個(gè)能包含該組中所有零件特征的零件為標(biāo)準(zhǔn)樣件，對(duì)其編制成熟的標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程；然后將該標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程存放在數(shù)據(jù)庫中；需要設(shè)計(jì)新零件工藝規(guī)程時(shí)，按其成組編碼確定其零件族，并檢索該零件族標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程；最后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程進(jìn)行修改編輯，得到所需的工藝規(guī)程。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型派生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)派生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作過程及工作過程CAD零件信息及編碼零件族檢索找到所屬零件族調(diào)入典型工藝規(guī)程編輯、修改工藝規(guī)程輸出交互完成

12、工藝規(guī)程Y YN N交互式交互式CAPPCAPP6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型與派生式CAPP系統(tǒng)不同，創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)中不存在標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程，但是有一個(gè)收集有大量工藝數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫和一個(gè)存貯工藝專家知識(shí)的知識(shí)庫。當(dāng)輸入零件的有關(guān)信息后，系統(tǒng)可以模仿工藝專家，應(yīng)用各種工藝決策規(guī)則工藝決策規(guī)則，在沒有人工干預(yù)的條件下，從無到有，自動(dòng)生成該零件的工藝規(guī)程。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)理論目前尚不完善，因此還未出現(xiàn)一個(gè)純粹的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)。6.4.3 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練

13、習(xí)題6.4 CAPP的類型基本結(jié)構(gòu)體系：零件信息輸入工藝決策邏輯支持毛坯選擇加工方法與順序選擇機(jī)床選擇刀、夾具選擇切削參數(shù)選擇工藝生成與輸出制造數(shù)據(jù)庫機(jī)床數(shù)據(jù)刀、夾具數(shù)據(jù)切削數(shù)據(jù)6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型建立該系統(tǒng)應(yīng)做工作:（1）確立系統(tǒng)范圍；（2）設(shè)計(jì)零件信息的描述方法；（3）確定工藝過程設(shè)計(jì)中各項(xiàng)工藝問題的決策方式；（4）建立可用的資源庫（工藝知識(shí)庫和數(shù)據(jù)庫）；（5）工藝計(jì)算模型；（6）設(shè)計(jì)工藝文件的生成和輸出系統(tǒng)。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型系統(tǒng)分

14、類： （1）基于常規(guī)程序的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，采用決策表、決策樹或公理模型等方式表達(dá)； （2）基于人工智能的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，利用人工智能技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)推理和決策。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型工藝決策工藝決策 工藝設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的多層次、多任務(wù)的決策過程，且工藝決策涉及的面較廣，影響工藝決策的因素也比較多，實(shí)際應(yīng)用中的不確定性也較大。國(guó)內(nèi)的研究習(xí)慣把工藝決策分為加工方法決策和加工順序決策。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)

15、鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型工藝決策的類型： 選擇性決策邏輯：如毛坯類型及其尺寸的選擇，加工方法的選擇，機(jī)床及工、夾、量具選擇，切削用量的選擇等。（較簡(jiǎn)單） 規(guī)劃型決策邏輯：如工藝路線安排、工序中加工步驟的確定等。（較復(fù)雜） 加工方法決策：如加工能力、加工限度、預(yù)加工要求等。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型工藝決策的方法： 決策樹、決策表：描述條件和結(jié)果相關(guān)聯(lián)的方法。 決策樹：分支處放條件；節(jié)點(diǎn)處放結(jié)果。 決策表：上部放條件，一般用T表示真，F(xiàn)表示假，空格表示與該條件無關(guān)；下部放結(jié)果，當(dāng)上部所有條件

16、都滿足時(shí)，用表示結(jié)果。舉例：課本P151 6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型n課堂練習(xí)：”如果孔的精度要求低，則采用鉆孔方式“；”如果孔本身精度要求高，并且位置精度要求低，則采用鉆孔-鉸孔“；”如果孔本身精度要求高，并且位置精度要求高，則采用鉆孔-鏜孔”。試用決策樹和決策表來表示。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型本身精度要求低孔鉆孔本身精度要求高位置精度要求低鉆孔-鉸孔位置精度要求高鉆孔-鏜孔孔TTT本身精度要求低T本身精度要求高TT位置精度要求低T位置精度要求高T

17、鉆孔鉸孔鏜孔6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型決策表和決策樹的設(shè)計(jì)原則： 決策規(guī)則必須包括所有的可能性。 決策表要考慮完整性、精確性、冗余度和一致性因素。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型創(chuàng)成式CAPP的特點(diǎn)n自動(dòng)化程度高；n具有較高的柔性、適用范圍廣；n便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造的集成；n由于工藝過程復(fù)雜性，完全自動(dòng)化創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是比較難的。目前只是部分創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)。6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題

18、6.4 CAPP的類型 將變異型與創(chuàng)成型結(jié)合起來，即采取變異與自動(dòng)決策相結(jié)合的工作方式。如需對(duì)一個(gè)新零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，先通過計(jì)算機(jī)檢索它所屬零件族的標(biāo)準(zhǔn)工藝，然后根據(jù)零件的具體情況，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行修改，工序設(shè)計(jì)則采用自動(dòng)決策產(chǎn)生，這樣較好地體現(xiàn)了變異與創(chuàng)成相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)。6.4.4 綜合式CAPP系統(tǒng)6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型 下面以一個(gè)實(shí)例來加以介紹。 ZHCAPP系統(tǒng)是以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，以單件、中小批量生產(chǎn)企業(yè)為應(yīng)用對(duì)象，采用變異與自動(dòng)決策相結(jié)合的工作方式，適用于回轉(zhuǎn)體零件的綜合型CAPP系統(tǒng)。 編碼系統(tǒng)為JLBM1。在設(shè)計(jì)工藝時(shí)每個(gè)零件的工藝路線都是通過檢索它所屬零件族的標(biāo)準(zhǔn)工藝，再根據(jù)零件的具體情況，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行刪改選擇而得到；每一工序的內(nèi)容則是根據(jù)零件的輸入?yún)?shù)經(jīng)過創(chuàng)成得到。 6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型 綜合型系統(tǒng)工作過程6.1 概述6.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)6.3 成組技術(shù)6.5 練習(xí)題6.4 CAPP的類型面向綠色制造的CAPP系統(tǒng) 綠色制造：是綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢的整個(gè)生命周期中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響極小，并使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益