第七章计算机辅助工艺规程设计

1、第七章计算机辅助工艺规程设计第七章计算机辅助工艺规程设计第七章计算机辅助工艺规程设计1、工艺、工艺任务任务 1 1）选择加工方法（工装）；）选择加工方法（工装）；2 2）确定加工顺序；）确定加工顺序；3 3）基准、余量、工序尺寸；）基准、余量、工序尺寸；4 4）切削用量和工时定额；）切削用量和工时定额；5 5）编制工艺文件（工艺卡、工序卡等）编制工艺文件（工艺卡、工序卡等）2、传统方法、传统方法 手工编制，经验性强手工编制，经验性强1 1）时间长；）时间长；2 2）多样）多样性：一人一个，一件性：一人一个，一件一个；一个；3 3）不优化）不优化3、CAPP CAPPCAPP：Computer

2、Aided Process PlanningComputer Aided Process Planning计算机辅助工艺设计计算机辅助工艺设计用计算机来辅助工艺人员做好工艺设用计算机来辅助工艺人员做好工艺设计的工作。它是新的工艺设计方法学。计的工作。它是新的工艺设计方法学。第七章计算机辅助工艺规程设计1、70年代开始年代开始 6363年美国的年美国的CAPCAP6767年挪威的年挪威的AUTOPROSAUTOPROS不够普遍不够普遍未被认识未被认识2、80年代兴起年代兴起 系统数量增多；系统数量增多；开始有专家系统；开始有专家系统；我国也开始研究（同济、北航）我国也开始研究（同济、北航）3、9

3、0年代深入年代深入 两个阶段的提法两个阶段的提法专家系统占主导地位；专家系统占主导地位；交互式系统交互式系统第七章计算机辅助工艺规程设计1、派生法系统、派生法系统 派生法（派生法（VariantVariant）根据成组技术的原理）根据成组技术的原理将零件划分将零件划分为相似零件族为相似零件族，按零件族编制出标准工艺规程，并以，按零件族编制出标准工艺规程，并以文件的形式贮存在计算机中。当要为新零件设计工艺文件的形式贮存在计算机中。当要为新零件设计工艺规程时，输入该零件的成组技术代码，由计算机判别规程时，输入该零件的成组技术代码，由计算机判别零件属于哪一个零件组，零件属于哪一个零件组，检索出该零件

4、组的标准工艺检索出该零件组的标准工艺规程规程，再根据零件的结构形状特点、尺寸公差，进行，再根据零件的结构形状特点、尺寸公差，进行编辑修改编辑修改，获得适合于该零件的工艺规程。，获得适合于该零件的工艺规程。2、创成法系统、创成法系统 创成法（创成法（GenerativeGenerative）不以原有的工艺规程为基础，在计算机）不以原有的工艺规程为基础，在计算机软件软件系统中系统中，收集了大量的工艺数据和加工知识，并在此基础上，收集了大量的工艺数据和加工知识，并在此基础上建立了建立了一系列的决策逻辑一系列的决策逻辑。当输入新零件的有关信息后，。当输入新零件的有关信息后，系统可以在没有系统可以在没有

5、人工干预的条件下，自动地生成零件的工艺规程。人工干预的条件下，自动地生成零件的工艺规程。第七章计算机辅助工艺规程设计1、派生法系统、派生法系统 2、创成法系统、创成法系统 创成法（创成法（GenerativeGenerative）不以原有的工艺规程为基础，在计算机）不以原有的工艺规程为基础，在计算机软件系统中软件系统中，收集了大量的工艺数据和加工知识，并在此基础，收集了大量的工艺数据和加工知识，并在此基础上上建立了一系列的决策逻辑建立了一系列的决策逻辑。当输入新零件的有关信息后，。当输入新零件的有关信息后，系系统可以在没有人工干预的条件下，自动地生成零件的工艺规程统可以在没有人工干预的条件下，

6、自动地生成零件的工艺规程3、专家系统、专家系统 4、交互式系统、交互式系统 专家系统（专家系统（Expert SystemExpert System）An expert system is a An expert system is a tool which has the capability to understand tool which has the capability to understand problem specific knowledge and use the domain problem specific knowledge and use the domain k

7、nowledge intelligently to suggest alternative knowledge intelligently to suggest alternative paths of action.paths of action. 专家系统深喑有关问题的专门知专家系统深喑有关问题的专门知识，并可智能化地依据领域知识推荐不同解决方案。识，并可智能化地依据领域知识推荐不同解决方案。专家系统一般由知识（规则）库、和推理机组成。系专家系统一般由知识（规则）库、和推理机组成。系统的知识与程序（推理逻辑）是分开的。统的知识与程序（推理逻辑）是分开的。交互式系统（交互式系统（Intera

8、ctive SystemInteractive System） 交互式系统目前还没有严格的交互式系统目前还没有严格的定义。一般认为在基于交互式的人机混合工艺决策系统中定义。一般认为在基于交互式的人机混合工艺决策系统中, ,用户是工用户是工艺决策的主体艺决策的主体, ,系统决策的目的不再是代替工艺人员系统决策的目的不再是代替工艺人员, ,而是有效地辅助而是有效地辅助工艺人员。工艺人员。第七章计算机辅助工艺规程设计1、提高速度、提高速度 工艺设计时间降低，提高市场反映的工艺设计时间降低，提高市场反映的敏捷性敏捷性。2、工艺标准化、工艺标准化 工艺标准化、科学化、可优化，优化工艺标准化、科学化、可优

9、化，优化了工艺，提高了设备利用率，降低了了工艺，提高了设备利用率，降低了生产成本。生产成本。3、降低设计费、降低设计费 显著节省了工艺设计费用（课本显著节省了工艺设计费用（课本164164页表页表1 1）。）。第七章计算机辅助工艺规程设计第七章计算机辅助工艺规程设计1、技术原理、技术原理 相似聚类原理相似聚类原理：根据对象的相似性，进行：根据对象的相似性，进行分类，成组管理（处理、加工）。分类，成组管理（处理、加工）。该技术源与俄罗斯科学家，在该技术源与俄罗斯科学家，在5050年代他们把年代他们把零件进行分类，对相似的零件用相同的设备零件进行分类，对相似的零件用相同的设备进行加工，以实现批量化

10、生产。进行加工，以实现批量化生产。2、编码系统、编码系统 结合生产实际，依据所生产的零件的结合生产实际，依据所生产的零件的特点选择或设计一种编码系统。特点选择或设计一种编码系统。通常是选用一种现成通常是选用一种现成的系统，如的系统，如JLBMJLBM、OpitzOpitz编码、编码、KC-3KC-3编码编码等。等。第七章计算机辅助工艺规程设计第七章计算机辅助工艺规程设计1、技术原理、技术原理 2、编码系统、编码系统 结合生产实际，依据所生产的零件的结合生产实际，依据所生产的零件的特点选择或设计一种编码系统。特点选择或设计一种编码系统。3、编码方法、编码方法 手工编码法和计算机辅助编码（是否手工

11、编码法和计算机辅助编码（是否式和选择式）。式和选择式）。第七章计算机辅助工艺规程设计1、零件族、零件族 具有某些共同具有某些共同特征的一组零特征的一组零件。件。零件族中特征最多的哪个零件族中特征最多的哪个零件称为复合零件。复合零件称为复合零件。复合零件可能是个不存在的虚零件可能是个不存在的虚拟零件拟零件2、复合工艺、复合工艺 复合零件的工艺简称复合复合零件的工艺简称复合工艺。有时典型工艺指的工艺。有时典型工艺指的也是复合工艺也是复合工艺第七章计算机辅助工艺规程设计下面结合下面结合TOJICAPTOJICAP系统进行介绍。系统进行介绍。零件参数输入与编码。零件参数输入与编码。第七章计算机辅助工艺

12、规程设计工艺搜索与工艺搜索与编制。编制。第七章计算机辅助工艺规程设计修改与输出修改与输出第七章计算机辅助工艺规程设计第七章计算机辅助工艺规程设计1、创成系统、创成系统 创成法（创成法（GenerativeGenerative）不以原有的工艺规）不以原有的工艺规程为基础，在计算机程为基础，在计算机软件系统中软件系统中，收集了，收集了大量的工艺数据和加工知识，并在此基础大量的工艺数据和加工知识，并在此基础上上建立了一系列的决策逻辑建立了一系列的决策逻辑。当输入新零。当输入新零件的有关信息后，件的有关信息后，系统可以在没有人工干系统可以在没有人工干预的条件下预的条件下，自动地生成零件的工艺规程。自动

13、地生成零件的工艺规程。强调自动化。强调自动化。2、问题、问题 最重要的是两个：最重要的是两个：1 1）零件信息描述；）零件信息描述；2 2）工艺决策逻辑）工艺决策逻辑第七章计算机辅助工艺规程设计1、特征描述、特征描述 特征：零件上具有工程意义的部分（几何）特征：零件上具有工程意义的部分（几何）或特有信息。或特有信息。根据人们的语言习惯特征与特点是近义词，理论上来将，描述任何事物，只根据人们的语言习惯特征与特点是近义词，理论上来将，描述任何事物，只要把它的特点描述清楚了，事物也就被描述清楚了。但事物有那些特点需要要把它的特点描述清楚了，事物也就被描述清楚了。但事物有那些特点需要描述却只能是因事物

14、而宜了，这就是说事物特征必须与特定事物相联系才有描述却只能是因事物而宜了，这就是说事物特征必须与特定事物相联系才有实际意义。在许多资料的论述中，特征通常指的是几何形状特征，但也有些实际意义。在许多资料的论述中，特征通常指的是几何形状特征，但也有些是更广泛意义上的特征，如管理特征、精度特征等。即使仅仅指形状特征，是更广泛意义上的特征，如管理特征、精度特征等。即使仅仅指形状特征，由于面向的问题不同也可能有不同的含义，如同是一个孔，设计者关心的是由于面向的问题不同也可能有不同的含义，如同是一个孔，设计者关心的是其功能，希望按功能划分为油孔、轴承孔、观察孔等，而工艺人员更期望分其功能，希望按功能划分为

15、油孔、轴承孔、观察孔等，而工艺人员更期望分为钻孔、镗孔、绞孔等，因此作者认为特征必须是限定事物的特征。在工艺为钻孔、镗孔、绞孔等，因此作者认为特征必须是限定事物的特征。在工艺设计中通常使用工艺特征或设计和工艺的通用特征。设计中通常使用工艺特征或设计和工艺的通用特征。 在描述方面零件由总体信息和特征列表组成，总体信息包括零件在描述方面零件由总体信息和特征列表组成，总体信息包括零件管理信息和工艺信息。管理信息和工艺信息。中存储的是零件的一些通用信息，中存储的是零件的一些通用信息，包括零件图号、零件名称、产品编号、材料、重量、数量等。包括零件图号、零件名称、产品编号、材料、重量、数量等。是专门为便于

16、工艺分析设计的，它主要包括零件的一些常是专门为便于工艺分析设计的，它主要包括零件的一些常用工艺参数，其中有零件的最大长度、最大外径、最小内径、最用工艺参数，其中有零件的最大长度、最大外径、最小内径、最大外径特征号、最小内径特征号等。大外径特征号、最小内径特征号等。管理的是组成零件管理的是组成零件的各种形状特征的数据表。的各种形状特征的数据表。 第七章计算机辅助工艺规程设计1、特征描述、特征描述 2、回转体特征、回转体特征 在形状上一个零件是由一定在形状上一个零件是由一定数量的几何形状特征组成的，数量的几何形状特征组成的，这种形状特征常简称特征。这种形状特征常简称特征。 在这个分类中，根据工艺设

17、计的需要，主要采取了主、辅、内、外的思想。在这个分类中，根据工艺设计的需要，主要采取了主、辅、内、外的思想。一般反映了零件的主要结构，零件的主特征集构成了零件的基本形状，其尺一般反映了零件的主要结构，零件的主特征集构成了零件的基本形状，其尺寸精度及形位公差等对零件的性能往往有比较重要的影响，属于加工中首先考虑寸精度及形位公差等对零件的性能往往有比较重要的影响，属于加工中首先考虑的部分，因此必须详细的描述其每一个参数。的部分，因此必须详细的描述其每一个参数。是依附于主特征的特征体是依附于主特征的特征体上的，它至少从属于一个主特征，并且一般在零件的功能方面不是起主导作用的，上的，它至少从属于一个主

18、特征，并且一般在零件的功能方面不是起主导作用的，其描述信息也可以相对简单一些。内、外特征的划分主要是从工艺角度考虑的，其描述信息也可以相对简单一些。内、外特征的划分主要是从工艺角度考虑的，内、外特征的加工方法有显著地区别。在辅助特征中还有一类非回转特征，它们内、外特征的加工方法有显著地区别。在辅助特征中还有一类非回转特征，它们难以用回转体特征参数来描述，好在这些特征都是辅助特征并且其加工工艺也与难以用回转体特征参数来描述，好在这些特征都是辅助特征并且其加工工艺也与回转体不同，一般在工艺设计时常常不用进行详细的工艺设计。回转体不同，一般在工艺设计时常常不用进行详细的工艺设计。第七章计算机辅助工艺

19、规程设计1、特征、特征 2、回转体特征、回转体特征 3、特征信息、特征信息主要包括特征标识、特征几何参数及技术参主要包括特征标识、特征几何参数及技术参数等。特征标识有特征类标识码和特征序号两项。数等。特征标识有特征类标识码和特征序号两项。是一个特征类的唯一标记，在面向对象的程序设计是一个特征类的唯一标记，在面向对象的程序设计中，它可以由对象的构造类决定，也可以作为对象的一个中，它可以由对象的构造类决定，也可以作为对象的一个属性给出，显式给定时更有利于不同程序间的数据交换。属性给出，显式给定时更有利于不同程序间的数据交换。是特征在零件中的唯一标识，它可以是构造特征是特征在零件中的唯一标识，它可以

20、是构造特征对象时由程序按某种序列规定，也可以由用户直接确定。对象时由程序按某种序列规定，也可以由用户直接确定。 是指主要特征的左右邻接关系，在本模型中这种关系主要是通过是指主要特征的左右邻接关系，在本模型中这种关系主要是通过特征序号来标识的。标识原则是规定零件的左起第一个主外特征的特征序特征序号来标识的。标识原则是规定零件的左起第一个主外特征的特征序号为号为1 1，第二个主外特征的特征序号为，第二个主外特征的特征序号为2.2.，最后一个主外特征的特征序号，最后一个主外特征的特征序号为为n n 。用特征的外基准、内基准、以及到外基准的尺寸三个属性来描述。用特征的外基准、内基准、以及到外基准的尺寸

21、三个属性来描述。前两个属性是用于确定后一属性前两个属性是用于确定后一属性到外基准的尺寸的两个到外基准的尺寸的两个。其。其中，特征的外基准描述的是该特征对象是从哪个特征对象的哪个要素定位中，特征的外基准描述的是该特征对象是从哪个特征对象的哪个要素定位的，内基准是该特征对象中用于定位的那个特征要素。的，内基准是该特征对象中用于定位的那个特征要素。 第七章计算机辅助工艺规程设计1、特征、特征 2、回转体特征、回转体特征 3、特征信息、特征信息第七章计算机辅助工艺规程设计1、工艺知识、工艺知识 工艺工艺- -艺术艺术- -非科学难表示非科学难表示有知识有知识表格表格如：外圆表面加工表如：外圆表面加工表

22、第七章计算机辅助工艺规程设计1、工艺知识、工艺知识 2、决策树、决策树 决策树是一种决策逻辑的树状结构表示方法。决策树是一种决策逻辑的树状结构表示方法。决策过程从树根开始，父子关系是一种逻辑与决策过程从树根开始，父子关系是一种逻辑与（ANDAND）；兄弟关系表示逻辑或（）；兄弟关系表示逻辑或（OROR）或逻辑）或逻辑非（非（NOTNOT）的关系；叶节点表示决策结果。）的关系；叶节点表示决策结果。第七章计算机辅助工艺规程设计1、工艺知识、工艺知识 2、决策树、决策树 决策树是一种决策逻辑的树状结构表示方法。决策过程从树根决策树是一种决策逻辑的树状结构表示方法。决策过程从树根开始，父子关系是一种逻

23、辑与（开始，父子关系是一种逻辑与（ANDAND）；兄弟关系表示逻辑或）；兄弟关系表示逻辑或（OROR）或逻辑非（）或逻辑非（NOTNOT）的关系；叶节点表示决策结果。）的关系；叶节点表示决策结果。第七章计算机辅助工艺规程设计1、工艺知识、工艺知识 2、决策树、决策树 3、决策表、决策表 决策表是一种决策逻辑的表结构决策表是一种决策逻辑的表结构表示方法。决策表由条件项目、表示方法。决策表由条件项目、条件状态、决策项目、决策行动条件状态、决策项目、决策行动四部分组成。由四部分组成。由的条的条件状态就可以找到对应的件状态就可以找到对应的中的决策行动。中的决策行动。第七章计算机辅助工艺规程设计1、工艺

24、知识、工艺知识 2、决策树、决策树 3、决策表、决策表 第七章计算机辅助工艺规程设计第七章计算机辅助工艺规程设计第七章计算机辅助工艺规程设计专家系统（专家系统（Expert SystemExpert System）An expert system is a An expert system is a tool which has the capability to understand tool which has the capability to understand problem specific knowledge and use the domain problem specifi

25、c knowledge and use the domain knowledge intelligently to suggest alternative knowledge intelligently to suggest alternative paths of action.paths of action. 专家系统深喑有关问题的专门知专家系统深喑有关问题的专门知识，并可智能化地依据领域知识推荐不同解决方案。识，并可智能化地依据领域知识推荐不同解决方案。专家系统一般由知识（规则）库、和推理机组成。系专家系统一般由知识（规则）库、和推理机组成。系统的知识与程序（推理逻辑）是分开的。统的知识

26、与程序（推理逻辑）是分开的。专家系统是专家系统是工具，是框工具，是框架，有了框架，有了框子再由专家子再由专家填上内容它填上内容它才能工作。才能工作。专家系统中知识与程序（推理逻辑）是分开的。专家系统中知识与程序（推理逻辑）是分开的。第七章计算机辅助工艺规程设计1、表示方法、表示方法 知识表示是专家系统的基础。知识表示是专家系统的基础。目前的专家系统有多种知识表目前的专家系统有多种知识表示方法，常用的主要有：示方法，常用的主要有：1 1）规则表示法（产生式规则）规则表示法（产生式规则）2 2）框架表示法）框架表示法3 3）语义网络法）语义网络法4 4）对象表示法）对象表示法2、规则表示、规则表示

27、 特点：特点： 1 1）接近人类思维，易于理解）接近人类思维，易于理解 2 2）便于程序实现）便于程序实现 3 3）便于扩充、修改）便于扩充、修改 4 4）目前使用最多）目前使用最多第七章计算机辅助工艺规程设计1、表示方法、表示方法 2、规则表示、规则表示 3、框架表示法、框架表示法 框架表示法就是利框架表示法就是利用定义框架结构的用定义框架结构的办法来表示知识，办法来表示知识，一个框架（一个框架（FrameFrame）可以有多个槽可以有多个槽（SlotSlot）没个槽有）没个槽有自己的属性和默认自己的属性和默认值。值。本例中定义了本例中定义了 APOAPO（A Part OfA Part O

28、f）和）和 AFOAFO（A Feature A Feature ofof）槽，使用双向链指针定义框架之间的关系。在框）槽，使用双向链指针定义框架之间的关系。在框架架A A和和B B中，中，APOAPO槽值为槽值为shaftshaft，说明框架，说明框架shaftshaft是框架是框架A A和框架和框架B B的父辈；在框架的父辈；在框架shaftshaft中，中，AFOAFO糟值为糟值为A A和和B B，说，说明框架明框架A A和框架和框架B B是是shaftshaft的子框架。因此，框架的子框架。因此，框架A A和框和框架架B B可以继承框架可以继承框架shaftshaft的有关信息。的有关信息。第七章计算机辅助工艺规程设计1、表示方法、表示方法 2、规则表示、规则表示 3、框架表示法、框架表示法 4、语义网络、语义网络 语义网络以对象及关系语义网络以对象及关系的方法来表示知识，知的方法来表示知识，知识是对象的集合，对象识是对象的集合，对象之间的关系以有向弧及之间的关系以有向弧及其标签来表示。其标签来表示。它的特点是便于人类理解，但在计算机实现它的特点是便于人类理解，但在计算机实现上目前还难于实现复杂的语义关系。我认为上目前还难于实现复杂的语义关系。我认为将来高度智能化的系统应该能理解语义关系，将来高度智