第六章 CAPP讲稿(1).ppt

CAPP的原理及应用
CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺设计）系统的功能是指利用计算机软硬件作为辅助工具，依据产品设计所给出的信息，对产品的加工、装配等制造过程进行设计。一般认为，CAPP包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定和工时定额的计算等。其中，工序设计又可包含工装夹具的选择或设计、加工余量分配、切削用量选择以及机床、***的选择、必要的工序图生成等。
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一、概述
工艺设计是制造企业技术部门的主要工作之一，其设计效率和质量对生产的组织、产品质量、生产率、产品成本、生产周期等有着极大的影响。长期以来，工艺人员根据个人的经验以手工方式进行工艺设计，这种传统的设计方法存在以下的缺陷：
① 设计效率低。工艺设计人员不仅要考虑工艺方案的设计，还必须进行大量的计算、查阅手册、填写表格、工艺数据的统计等繁琐重复性的工作。
② 设计质量不稳定、标准化程度差。工艺设计是经验性很强的工作，设计质量、所用术语、工艺****惯因人而异，难以统一标准与优化，且随着工艺设计人员的变动使工艺设计经验难以继承。
③ 不能实现信息集成。目前越来越多的企业已采用CAD，CAM，ERP等先进的设计、制造与管理技术。随着制造业信息化的发展，企业进一步要求实现基于网络和数据库的CAD/CAM以及技术信息系统和管理信息系统的集成，而手工工艺设计已不能满足系统信息集成的要求。
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1、CAPP的基本结构
尽管CAPP系统的种类很多，但其基本结构都离不开系统控制与人机界面、零件信息描述与输入、工艺决策、工艺数据／知识库、工艺文件管理与输出等五大部分。
（1）系统控制与人机界面的主要任务就是控制与协调系统各模块的运行，是用户的工作平台。它通过包括系统菜单、工艺设计的界面、工艺数据／知识的输入和管理界面、以及工艺文件的显示、编辑与管理等人机界面实现人机之间的信息交流。
（2）零件信息是系统进行工艺设计的对象和依据，计算机目前还不能像人一样识别零件图上的所有信息，所以必须采用一定的方式和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。
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（3）工艺决策的作用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；或者调用已有的零件组标准工艺规程，编辑成零件的工艺规程。如何将人工智能的理论与方法应用于工艺决策是CAPP目前研究的热门课题。
（4）工艺数据／知识库是系统的支撑工具，包含了工艺设计所要求的所有工艺数据（如加工方法、余量、切削用量、机床、***、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****惯、经验等众多内容，如加工方法选择规则、排序规则等）。如何组织和管理这些信息，便于使用、扩充和维护，使之适用于各种不同的企业和产品，是CAPP系统需要妥善解决的问题。
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（5）随着系统运行时间的增长，系统生成的工艺文件会越来越多，如何管理和维护这些文件将是CAPP系统的重要工作内容。同时，随着CIMS的实施与应用，迫切要求CAD/CAPP/CAM集成系统与生产管理系统进行信息集成，工艺文件管理与输出模块则担负着与其他系统进行信息集成的重任。
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2、 CAPP的基本类型
CAPP系统就其工作原理主要可以分为派生式、创成式、综合式和交互式四大类。
（1）派生式（Variant）CAPP系统是利用成组技术原理将零件按几何形状和工艺相似性分类、归组，每一零件组有一个典型样件，并为典型样件设计出相应的标准样件工艺，存入工艺文件库中。当需设计一个零件的工艺时，输入零件的成组编码，计算机按此编码检索出相应的零件组的标准样件工艺，并可根据零件的具体结构及工艺要求由计算机自动编辑修改或人工编辑修改，从而得到所需的工艺规程。派生式CAPP系统的基础是成组技术，它依赖于事先归纳整理出来的典型工艺。
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（2）创成式（Generative）CAPP系统由系统中的工艺决策逻辑与算法根据输入的详细零件特征信息对零件的加工工艺进行一系列的决策，从无到有自动地生成零件的工艺规程。创成式CAPP系统人工干预少，自动化程度高，易于保证工艺的一致性和实现优化。但由于零件结构的多样性、复杂性以及工艺决策逻辑随环境变化等因素的影响，应用面较宽的全面创成系统还不多见。但创成式CAPP系统代表着CAPP的发展方向，目前人们较多的是将人工智能技术如专家系统、人工神经网络、遗传基因算法等引入到CAPP系统的开发中，这为创成式CAPP系统的研究与开发增添了新的活力。
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（3）综合式（Hybrid）CAPP系统，亦称