第四章计算机辅助工艺规程

零件几何信息
零件工艺信息
CAPP
工艺路线文件 工艺内容文件
零件毛坯图、工序图 工时定额文件
工 艺 知 识
数 据 库
图 形 系 统
计 算 机 硬 件
系 统
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第一节 概 述
一、工艺设计自动化的重要意义
1、机械加工工艺设计 机械加工过程——用机械加工方法逐步改变毛坯的状态，使
之成为合格零件所进行的全部过程。把工艺过程按一定的 格式用文件的形式固定下来，便成为工艺规程。
① 选择加工方法和采用的机床、刀具、夹具及其它工装设备； ② 安排合理的加工顺序； ③ 选择基准，确定加工余量和毛坯，计算工序尺寸和公差； ④ 选用合理的切削用量； ⑤ 计算时间定额和切削用量； ⑥ 编制包含上述所有资料的工艺文件。
其核心内容是选择加工方法和安排合理的加工顺序。
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3、产品装配工艺设计
3、混合式（Hybrid）
以派生式为主的检索——编辑原理，当零件不能归入系 统已存在的零件组时，则采用创成式原理进行工艺设计，或 在工艺编辑时引入创成式的决策逻辑原理。
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4、基于知识的专家系统（Expert System） 人工智能（AI）、专家系统技术等技பைடு நூலகம்应用于CAPP系统
机械加工工艺——依据产品装配图和零件图及其技术要 求、零件批量、设备工装条件以及工人技术情况等，确定 所采用的工艺过程，形成工艺规程。
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2、工艺规程设计的任务和主要内容
工艺规程设计的任务是为被加工零件选择合理的加工方法、加工顺 序、工、夹、量具，以及切削条件的计算等，使能按设计要求生产出 合格的成品零件。其主要内容有：
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6、CAPP在CIMS中的重要作用 CIMS被认为是未来机械制造工业的生产模式。而CIMS的
关键是信息的集成，而CAD和CAM的集成又是实现CIMS的关键 之一。在CAD/CAPP/CAM集成系统中，CAPP是连接CAD和CAM的 桥梁和纽带。
理想的CAPP系统能够直接接受CAD系统的信息，进行工艺 设计，生成工艺文件，并以工艺设计结果和零件信息为依据， 经过适当的后置处理后，生成NC代码，从而实现 CAD/CAPP/CAM的集成。
Opitz编码系统
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2、生成式/创成式（Generative） 不以原有的工艺规程为基础，在计算机软件系统中，收
集了大量的工艺数据和加工知识，并在此基础上建立了一系 列的决策逻辑，形成了工艺数据库和加工知识库。当输入新 零件的有关信息后，系统可以模仿工艺人员，应用各种工艺 决策逻辑规则，在没有人工干预的条件下，自动地生成零件 的工艺规程
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五、CAPP的优点
➢ 有利于工艺规程的合理化、标准化和最优化； ➢ 可以大大提高工艺人员的工作效率，加快工艺规程设计的 速度、缩短生产准备时间；
➢ 可获得良好的经济效益。可以减少工艺设计费用，降低制 造成本。据国外统计，采用CAPP技术后．工艺设计劳动量减 少20%-40%，工艺设计费用降低20%-50%，总的制造成本降低 9.6% ；
➢ 最早进行此项研究工作的是同济大学，他们于1982年研制成功 TOJICAP系统；
➢ 随后北京理工大学也研制出用于回转体零件的BITCAPP系统；北 京航空航天大学发表了BHCAPP系统。
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三、CAPP系统的主要功能
从国内外发表的CAPP系统来看，它们主要包括 以下功能： ➢ 接收或生成零件信息。 ➢ 检索标准工艺文件。 ➢ 选择加工方法。 ➢ 安排加工路线。 ➢ 选择机床、刀具和夹具等。 ➢ 确定切削用量。
部必须有一个专门的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。 2. 工艺规程的生成
对标准工艺进行检索、调用、修改和编辑，生成零件的工 艺规程（派生法）；或者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并进行适当的编辑和修改（创 成法）。
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二、CAPP系统的输入
CAPP系统中，零件信息要通过零件信息描述与输入把 零件的几何信息和制造信息转化为计算机能够识别的代码信 息。零件信息是否描述准确和完整对CAPP系统的质量和可靠 性具有决定性用，为此需要确定合理的数据结构或零件模型 来对零件信息进行描述。
CAPP系统零件信息输入：人机交互输入；直接从CAD系 统读取。
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4、传统的工艺规程设计方法
1）人工方式 2）逐件设计
传统的工艺规程设计方法存在许多不足之处，表现在以下 几点：
传统设计方法的设计质量完全取决于工艺人员的技术水平和 经验；
手工编制的工艺规程缺乏一致性，很难得到最佳制造方案。
工艺规程设计中存在着大量的重复性和多样性，造成巨大的 浪费。
第4章 计算机辅助工艺规程设计
Ⅳ Computer Aided Process Planning （CAPP）
第四章 计算机辅助工艺设计
内容简介
CAPP（Computer Aided Process Planning）－借助计算机技术进 行工艺设计和编制工艺规程。
本章主要介绍了如下方面内容：
➢ 概述 ➢ CAPP系统的基本组成 ➢ 修订式/派生式CAPP系统 ➢ 生成式/创成式CAPP系统 ➢ CAPP专家系统简介 ➢ 制造工艺信息系统 ➢ CAPP系统应用
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2、 从CAD系统直接输入零件信息
1）特征识别法 对CAD的输出结果进行分析，按一定的算法
识别、抽取出CAPP系统能识别的基于特征的工艺 信息。目前这项研究只在较简单零件的识别上取 得了一些进展，对复杂零件的自动识别上则是一 筹莫展，所以被认为是一个世界难题。
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的研究和开发，研制所谓基于知识的CAPP专家系统。近几 年来，有人将人工神经元网络技术、模糊推理以及基于实 例的推理等用于CAPP中，也有人提出了CAPP系统建造工具 的思路，并进行了卓有成效的实践。
目前用派生法原理生成工艺规程的方法已经比较成熟， 应用十分广泛，现有的大部分CAPP系统都属于此类型。创 成法原理目前还不完善，还没有一个纯粹的创成法CAPP系 统出现。
➢ 有利于CAD/CAPP/CAM的集成 CAPP是联接CAD和CAM的桥 梁和纽带，只有实现工艺设计的自动化，才能真正实现 CAD/CAPP/CAM的一体化。
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第二节 CAPP系统的基本内容
一、CAPP系统的基本结构
1. 零件信息的输入 零件信息是系统进行工艺设计的对象和依据，在计算机内
2）基于特征拼装的计算机绘图与零件信息的描述 和输入方法
造型时采用基于特征的设计方法，设计者在拼装各 个特征的同时，即赋予各个形状特征的尺寸、公差、粗糙 度等加工信息，其输出的信息也是以这些形状特征为基础 来组织的，所以CAPP系统能够接收。此方法关键是要建立 基于特征的、统一的CAD/CAPP/CAM零件信息模型。目前这 种方法已用于许多实用的CAPP系统中，被认为是一种比较 有前途的方法。
传统的工艺设计方法已不适应当前的生产形式，必须寻找新 的工艺规程设计方法，以提高设计效率。
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5、利用计算机实现CAPP 计算机技术为工艺规程设计提供了理想的工具，
出现了计算机辅助工艺规程设计(Computer Aided Process Planning)，简称CAPP。
CAPP是实现工艺设计自动化，把CAD和CAM的 信息联系起来，实现CAD/CAM一体化，建立集成制 造系统(Computer Integrated Manufacturing System-CIMS) 的关键性中间环节。
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3、 图形扫描及识别技术的输入方式
这种方法就是用图形扫描仪将图纸上的信息扫描输 入到计算机中，然后对扫描所得到的信息进行一定的分析 与处理，在计算机上还原出工程图纸，并形成相应的图形 文件，再将图形文件进行分析与识别，抽取出CAPP系统能 识别的几何形状信息与加工信息。
这种方法要解决两个方面的问题：首先是工程图形 的扫描与识别技术，其次是特征识别问题。
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需 求
产品设计
工艺设计
产 品
产品制造
工 方概程零图 案念分件纸 设设析设绘 计计计计制
算
工 艺毛 工 过坯 装 程设 设 设计 计 计
数
控 编 程 及 仿
数 控 加 工
常 规 加 工
质 量 控 制
产 品 装 配
产 品 调 试
真
CAD
CAPP
CAM
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独立的CAD和CAPP、CAM系统之间的信 息传递框图
装配工艺过程——按规定的技术要求，将零件、组件、部件进行 配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程。
装配工艺规程——将装配工艺过程按一定格式编写成工艺文件 就是装配工艺规程，是组织装配工作、指导装配作业的基本依据。
产品装配设计的步骤： 产品分析； 确定装配组织形式； 拟定装配工艺过程； 编写工艺规程。
设计任务
CAD
产品样图、 技术文档
人工 转换
零件几何形状、 精度、材料
CAPP
工艺过程 工序图
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人工 转换
待加工面
形状及精度
NC程序
CAM
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CAPP（Computer Aided Process Planning）－借助计算机 技术进行工艺设计和编制工艺规程。
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CAPP的功能模型
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4. 系统的控制和管理： 负责对整个系统的控制与管理