計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五毛坯設(shè)計(jì)工藝路線工序設(shè)計(jì)工時(shí)定額工裝設(shè)計(jì)余量分配切削用量工時(shí)定額機(jī)床刀具選用工序圖繪制6.1CAPP系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成工藝設(shè)計(jì)：生產(chǎn)準(zhǔn)備工作第一步，是連接設(shè)計(jì)與制造的橋梁，工藝設(shè)計(jì)的結(jié)果是完成加工工藝規(guī)程。工藝規(guī)程：決定零件加工方法、加工路線，是工裝設(shè)計(jì)制造的主要依據(jù)。CAPP第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五CAPP技術(shù)的發(fā)展：

交互式CAPP→派生式CAPP→

創(chuàng)成式CAPP→智能型CAPP面向零件CAPP→面向產(chǎn)品CAPP→面向企業(yè)CAPP

PP：加工工藝過(guò)程編制（ProcessPlanning）

→生產(chǎn)過(guò)程編制（ProductionPlanning）第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

零件信息獲取模塊有人機(jī)交互、由CAD模型轉(zhuǎn)換等方法。工藝決策按預(yù)定的決策邏輯，進(jìn)行比較、推理和決策加工工藝規(guī)程。工藝數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)包含工藝設(shè)計(jì)所要求的工藝數(shù)據(jù)和規(guī)則。工藝數(shù)據(jù)：加工方法、加工余量、切削用量、刀夾量具等；規(guī)則：決策規(guī)則、加工方法選擇、工序工步歸并規(guī)則等、人機(jī)交互界面是用戶(hù)的操作環(huán)境。工藝文件管理與輸出包括工藝文件格式化顯示和打印輸出等。CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五零件信息描述要求：

①描述應(yīng)準(zhǔn)確、完整，與實(shí)際生產(chǎn)要求相一致，適合計(jì)算機(jī)處理；②應(yīng)簡(jiǎn)潔易懂，易于理解和掌握，便于輸入操作；③數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要合理，利于提高處理效率，便于信息集成。零件信息描述內(nèi)容：①零件幾何信息：包括零件幾何形狀、尺寸、以及各幾何元素間的拓?fù)潢P(guān)系。方法：可從零件三維模型進(jìn)行描述；也可將結(jié)構(gòu)分解，對(duì)分解的形體或型面單元分別進(jìn)行描述。②零件工藝信息：加工精度、表面粗糙度、零件材料、毛坯特征、熱處理等。③生產(chǎn)管理信息：加工批量、生產(chǎn)周期等。6.2零件信息的描述與輸入

第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五CAPP零件信息描述基本方法1）零件分類(lèi)編碼描述法原理：基于成組技術(shù)原理，制訂或選用一套編碼系統(tǒng)，對(duì)零件進(jìn)行編碼，通過(guò)編碼實(shí)現(xiàn)對(duì)零件幾何信息和工藝信息進(jìn)行描述的目的。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行，但零件描述粗糙，無(wú)法對(duì)零件形狀、尺寸、精度進(jìn)行詳細(xì)描述，沒(méi)有足夠信息進(jìn)行決策。應(yīng)用：適用于派生式CAPP系統(tǒng)。目前CAPP系統(tǒng)很少單獨(dú)使用該方法。第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2）形狀特征描述法

原理：將零件形狀特征按順序輸入計(jì)算機(jī)，按設(shè)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，形成供CAPP調(diào)用的零件信息模型。優(yōu)點(diǎn)：

①零件特征與加工方法相對(duì)應(yīng)，便于推導(dǎo)加工工藝；②零件特征包括尺寸、公差、粗糙度等信息，為工序設(shè)計(jì)、尺寸鏈計(jì)算、工藝路線的安排提供了方便。應(yīng)用：在眾多CAPP系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。回轉(zhuǎn)體零件加工二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)表示第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3）語(yǔ)言描述法用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語(yǔ)言對(duì)零件形狀和工藝特征進(jìn)行描述，需要用戶(hù)學(xué)習(xí)掌握所選用語(yǔ)言的詞法和語(yǔ)法，描述過(guò)程比較繁瑣。4）知識(shí)表示描述法用人工智能中的知識(shí)表示方法來(lái)描述零件信息，包括人工智能框架表示法、產(chǎn)生式規(guī)則法和謂詞邏輯表示法等。5）直接將CAD作業(yè)結(jié)果作為CAPP的輸入將CAPP系統(tǒng)與CAD系統(tǒng)直接相連，使CAPP操作所需的各種工藝信息直接來(lái)源于CAD系統(tǒng)，避免繁雜和枯燥的手工信息輸入。

在眾多零件信息描述中，適合軸類(lèi)零件的方法較多，箱體類(lèi)等復(fù)雜零件信息描述仍是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3CAPP系統(tǒng)的基本原理和方法1、派生式CAPP工作原理：利用零件相似性檢索現(xiàn)有工藝的一種軟件系統(tǒng)。要求先對(duì)零件編碼，根據(jù)編碼確定所屬零件族，調(diào)用該族零件標(biāo)準(zhǔn)工藝，經(jīng)過(guò)編輯修改，最終獲得零件工藝規(guī)程。派生式CAPP工作原理第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五零件族特征矩陣庫(kù)第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五派生式CAPP開(kāi)發(fā)過(guò)程

1)根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)與生產(chǎn)情況，確定編碼系統(tǒng)；2)進(jìn)行零件編碼；3)對(duì)零件分類(lèi)，形成若干零件族，建立零件族特征矩陣庫(kù)；4)對(duì)各零件族構(gòu)造“典型零件”；5)編制“典型零件”標(biāo)準(zhǔn)工藝和相應(yīng)的工序內(nèi)容；6)建立工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)常用工藝數(shù)據(jù)和規(guī)范；

7)編制系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)各功能模塊。第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五派生式CAPP特點(diǎn)1)以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，理論上比較成熟；2)應(yīng)用范圍比較廣泛，有較好的實(shí)用性；3)適用于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的零件，尤其回轉(zhuǎn)類(lèi)零件；4)繼承企業(yè)較成熟的傳統(tǒng)工藝，但系統(tǒng)柔性度較差；5)對(duì)于相似性較差的復(fù)雜零件，難以編碼描述。第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五派生式CAPP舉例CAM－I派生式CAPP系統(tǒng)工作流程（美國(guó)計(jì)算機(jī)輔助制造公司）第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、創(chuàng)成式CAPP工作原理：根據(jù)零件模型和工藝信息，應(yīng)用決策邏輯，模擬工藝人員決策過(guò)程，自動(dòng)創(chuàng)成加工工藝規(guī)程，完成機(jī)床刀具選擇和工藝過(guò)程優(yōu)化。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)工作原理第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五創(chuàng)成式CAPP開(kāi)發(fā)過(guò)程

1)確定系統(tǒng)對(duì)象范圍，是針對(duì)回轉(zhuǎn)體零件還是非回轉(zhuǎn)體零件；2)確定零件描述方法，是型面單元描述還是體素組合語(yǔ)言描述；3)確定和建立工藝決策模型，用決策表還是決策樹(shù)；4)建立加工資源數(shù)據(jù)庫(kù)，包括機(jī)床、夾具、刀具、切削用量等；5)設(shè)計(jì)系統(tǒng)主控模塊、人機(jī)接口模塊、工藝文件生成和輸出模塊。創(chuàng)成式CAPP特點(diǎn)1)通過(guò)邏輯推理，自動(dòng)決策生成零件工藝規(guī)程，無(wú)需人為干預(yù)；2)具有較高的柔性，適應(yīng)范圍廣；3)便于與CAD和CAM系統(tǒng)的集成；4)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較為困難，目前只能處理特定環(huán)境下的特定零件。第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五SIP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：由制造資源模塊、零件特征定義模塊、工藝決策以及主控模塊組成，其中工藝決策模塊是系統(tǒng)核心，零件信息是決策對(duì)象，制造資源信息是決策約束。創(chuàng)成式CAPP舉例（上海交大SIP系統(tǒng)）第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五制造資源的構(gòu)成車(chē)間層資源

包括粗加工、精加工、熱處理、裝配等生產(chǎn)車(chē)間。設(shè)備層資源

包括不同的機(jī)床和工藝裝備。

知識(shí)層資源

包括決策規(guī)則、切削參數(shù)、加工余量和工時(shí)定額等工藝數(shù)據(jù)。第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五工藝決策知識(shí)的表示決策表決策樹(shù)第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、綜合式CAPP原理：綜合派生式CAPP采取派生與創(chuàng)成相結(jié)合的方法生成工藝規(guī)程，即工藝設(shè)計(jì)采用派生法，工序設(shè)計(jì)則采用創(chuàng)成決策方法產(chǎn)生。特點(diǎn)：綜合派生式與創(chuàng)成式CAPP兩者優(yōu)點(diǎn)，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、快捷、靈活、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五7.4CAPP專(zhuān)家系統(tǒng)專(zhuān)家系統(tǒng)：是一種求解問(wèn)題的智能軟件系統(tǒng)，它把人類(lèi)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)表示成計(jì)算機(jī)能夠接受和處理的符號(hào)形式，采用專(zhuān)家的推理和控制策略，處理和解決只有專(zhuān)家才能解決的問(wèn)題。

通常軟件系統(tǒng)＝數(shù)據(jù)＋算法專(zhuān)家系統(tǒng)＝知識(shí)＋推理專(zhuān)家系統(tǒng)組成：第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五l

知識(shí)庫(kù)

專(zhuān)家系統(tǒng)核心，包含常識(shí)性知識(shí)和啟發(fā)性知識(shí)。啟發(fā)性知識(shí)是專(zhuān)家系統(tǒng)邏輯推理的主要知識(shí)源。數(shù)據(jù)庫(kù)

用于存儲(chǔ)用戶(hù)輸入的原始數(shù)據(jù)（事實(shí)）和推理過(guò)程的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。推理機(jī)

是一種具有推理能力的計(jì)算機(jī)軟件程序，用來(lái)控制和協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的軟件模塊。解釋模塊

對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)推理結(jié)果作出必要解釋?zhuān)褂脩?hù)了解專(zhuān)家系統(tǒng)推理過(guò)程，接受所推理的結(jié)果。知識(shí)獲取模塊

將人類(lèi)專(zhuān)家的專(zhuān)門(mén)知識(shí)提取出來(lái)，經(jīng)整理轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，是知識(shí)庫(kù)建立和維護(hù)的工具和手段。用戶(hù)接口模塊

將專(zhuān)家和用戶(hù)輸入的信息轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可以接受的形式，同時(shí)把系統(tǒng)的推理結(jié)論轉(zhuǎn)換為人類(lèi)易于理解的形式。專(zhuān)家系統(tǒng)組成第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五專(zhuān)家系統(tǒng)特點(diǎn)啟發(fā)性能使用判別性知識(shí)以及已確定的理論知識(shí)進(jìn)行推理；透明性能解釋其推理過(guò)程；靈活性能把新知識(shí)不斷加入已有知識(shí)庫(kù)，使其逐步完善和精練。第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)表示產(chǎn)生式規(guī)則法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法和框架表示法是目前較為流行的知識(shí)表示方法。產(chǎn)生式規(guī)則法是最常用的知識(shí)表示方法，其一般形式為：

IF<條件1>AND/OR<條件2>AND/OR……AND/OR<條件n>THEN<結(jié)論1>或<操作1>，<結(jié)論2>或<操作2>,……<結(jié)論n>或<操作n>例：IF<表面為外圓柱面>AND<精度等級(jí)為IT8～I(xiàn)T10>AND<表面粗糙度為Ra≤0.8um>THEN<選用加工過(guò)程為：粗車(chē)→半精車(chē)→精車(chē)>優(yōu)點(diǎn)：

產(chǎn)生式規(guī)則結(jié)構(gòu)接近人類(lèi)專(zhuān)家思考問(wèn)題方式；各條規(guī)則相互獨(dú)立，易于查詢(xún)、修改和擴(kuò)充；

容易添加解釋功能，以便觀察系統(tǒng)如何進(jìn)行推理；

具有描述不確定知識(shí)的能力。第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1）正向推理

從已知事實(shí)出發(fā)，按照給定控制策略，利用生產(chǎn)式規(guī)則最終推斷出結(jié)論。在CAPP系統(tǒng)中，由毛坯一步步推導(dǎo)出最終零件的整個(gè)加工工藝過(guò)程。正向推理機(jī)應(yīng)具有的功能：

能夠根據(jù)已知的事實(shí)，知道運(yùn)用知識(shí)庫(kù)中哪些知識(shí)；

能將推理后得到的結(jié)論存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并記錄整個(gè)推理過(guò)程；

能夠判斷何時(shí)結(jié)束系統(tǒng)推理；必要時(shí)向用戶(hù)提問(wèn)，要求用戶(hù)補(bǔ)充輸入所需的推理?xiàng)l件。專(zhuān)家系統(tǒng)推理方式正向推理不足－盲目推理，求解了許多與目標(biāo)解無(wú)關(guān)的子目標(biāo)；第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2）反向推理先提出假設(shè)，然后反向?qū)ふ抑С旨僭O(shè)的證據(jù)。在CAPP系統(tǒng)中，由最終零件通過(guò)逐步加上加工余量，使之最終成為毛坯的推理過(guò)程。反向推理機(jī)應(yīng)具有的功能：

能夠提出假設(shè)，并運(yùn)用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)判斷假設(shè)的真假；

若為真，則記錄使用了哪些知識(shí)（以備解釋之用）；

若為假，則系統(tǒng)應(yīng)重新提出新的假設(shè)，再進(jìn)行判斷；

能夠判斷何時(shí)結(jié)束推理；

必要時(shí)能夠向用戶(hù)提出補(bǔ)充條件要求。反向推理不足－盲目選擇目標(biāo)，求解了許多假設(shè)的子目標(biāo)。第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

3）雙向推理：綜合利用正向推理和反向推理優(yōu)點(diǎn)，克服其不足。先根據(jù)事實(shí)庫(kù)中一些原始數(shù)據(jù)，利用正向推理幫助人們選擇假設(shè)，再利用反向推理進(jìn)一步證明這些假設(shè)是否成立，如此反復(fù)，直至最后得出結(jié)論。第二十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：Lisp、Prolog等智能型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，需