数字化制造(CAPP-2信息输入)

1、第三节第三节 计算机辅助工艺规划计算机辅助工艺规划(CAPP)(CAPP)产品数字化设计与制造产品数字化设计与制造二、零件信息描述与输入二、零件信息描述与输入（一）（一）CAPP 系统对零件信息描述技术的要求系统对零件信息描述技术的要求o工艺设计考虑的因素工艺设计考虑的因素: 零件的结构、尺寸、精度；毛坯的种类、尺寸；生产批量；零件的结构、尺寸、精度；毛坯的种类、尺寸；生产批量； 加工方法；加工方法； 设备、工装配备；设备、工装配备； 热处理；热处理； 生产企业条件；传统工艺习惯；行业标准生产企业条件；传统工艺习惯；行业标准 零件信息描述是零件信息描述是CAPP 中的关键技术之一中的关键技术之

2、一（是（是CAPP运行的基础运行的基础数据）数据） CAPP的输出质量的输出质量o信息描述影响信息描述影响： CAPP的运行效率的运行效率零件信息描述与输入零件信息描述与输入1、零件的信息包括：、零件的信息包括： 几何信息（图形信息）：几何形状、尺寸几何信息（图形信息）：几何形状、尺寸 工艺信息：表面粗糙度，精度。热处理要求、毛坯类型等工艺信息：表面粗糙度，精度。热处理要求、毛坯类型等2 2、对零件信息描述的要求、对零件信息描述的要求 （1 1）描述零件的各组成表面的形状、尺寸、精度、粗糙度和形位）描述零件的各组成表面的形状、尺寸、精度、粗糙度和形位公差等公差等 （2 2）明确各组成表面的相互

3、位置关系、位置公差和连接次序）明确各组成表面的相互位置关系、位置公差和连接次序零件信息描述与输入零件信息描述与输入（二）零件信息描述的基本方法（二）零件信息描述的基本方法1、零件分类编码描述法：、零件分类编码描述法： 方法：用零件编码粗略的描述零件的形状、尺寸和精度信息。方法：用零件编码粗略的描述零件的形状、尺寸和精度信息。 如如OPITZ, JLBM-1法法 特点：描述较为粗略；适合于检索式、派生式系统特点：描述较为粗略；适合于检索式、派生式系统2、形面要素描述法：、形面要素描述法： 把一个零件看作是由若干个基本的几何要素所组成。把一个零件看作是由若干个基本的几何要素所组成。 几何要素分为主

4、要形面要素、次要形面要素和辅助形面要素。几何要素分为主要形面要素、次要形面要素和辅助形面要素。零件信息描述与输入零件信息描述与输入 主要形面要素主要形面要素 几何要素：几何要素： 次要形面要素次要形面要素 ：退刀槽、直槽、径向孔、轴向孔、倒角：退刀槽、直槽、径向孔、轴向孔、倒角 辅助形面要素：分布螺孔、油孔等辅助形面要素：分布螺孔、油孔等 上述要素任意组合，对形面编号，逐一描述。上述要素任意组合，对形面编号，逐一描述。 特点：特点：比较繁琐，费时间；较为完善和准确比较繁琐，费时间；较为完善和准确 主要用于描述回转体零件主要用于描述回转体零件外表面要素：外圆面，外锥面等外表面要素：外圆面，外锥面

5、等 内表面要素：主要孔、锥孔、花键孔内表面要素：主要孔、锥孔、花键孔零件信息描述与输入零件信息描述与输入3 3、零件特征要素法：、零件特征要素法： 用于描述复杂的非回转体零件用于描述复杂的非回转体零件 如：孔、螺孔，凸台，如：孔、螺孔，凸台，T T型槽等型槽等4 4、知识表示描述法：、知识表示描述法： 用于智能化用于智能化CAPPCAPP系统系统 如：框架表示法；产生式规则表示法；谓词逻辑表示法如：框架表示法；产生式规则表示法；谓词逻辑表示法5 5、直接与、直接与CAD CAD 连接：连接： 最为理想最为理想，但还不成熟；但还不成熟； 能克服常规描述法中输入繁琐、效率低、易出错的缺点；能克服常

6、规描述法中输入繁琐、效率低、易出错的缺点； 如：基于加工特征的建模系统；如：基于加工特征的建模系统；CAD/CAPPCAD/CAPP（集成）编码机（集成）编码机制等制等零件信息描述与输入零件信息描述与输入（三）旋转体零件图形输入方法（三）旋转体零件图形输入方法1、旋转体零件：、旋转体零件： 包括：包括：轴类、盘类、套类、环类、垫类等轴类、盘类、套类、环类、垫类等 结构特点：结构特点：形状简单；基本形状较规则形状简单；基本形状较规则2、主要描述方法主要描述方法 （1 1）分类编码法）分类编码法 （2 2）特征形面要素法）特征形面要素法 （3 3）综合描述法：分类描述法）综合描述法：分类描述法+

7、+形面要素形面要素3、特征形面要素法、特征形面要素法 描述方法：描述方法：把零件整体分解为若干个最基本的几何要素，分别对其把零件整体分解为若干个最基本的几何要素，分别对其进行描述，然后再输入零件的热处理、形位公差信息，经过计算机进行描述，然后再输入零件的热处理、形位公差信息，经过计算机识别这些信息，产生相应的加工方案。识别这些信息，产生相应的加工方案。零件信息描述与输入零件信息描述与输入（1 1）特征形面要素的分类）特征形面要素的分类 主特征要素主特征要素：主外表面：外圆柱、外圆锥、外螺纹、外花键等主外表面：外圆柱、外圆锥、外螺纹、外花键等 主内表面：内圆柱、内圆锥、内螺纹等主内表面：内圆柱、

8、内圆锥、内螺纹等 辅助特征要素辅助特征要素: 依附于主特征之上依附于主特征之上 如：倒角、圆角、辅助孔、平面、环槽、直槽等如：倒角、圆角、辅助孔、平面、环槽、直槽等（2 2）形面要素的代码：）形面要素的代码： 对特征要素进行编码，以便于信息的输入和存储。对特征要素进行编码，以便于信息的输入和存储。 如：四位代码：如：四位代码： 103X 外螺纹外螺纹; 1031 普通螺纹普通螺纹 1032 锥螺纹锥螺纹 1033 锥管螺纹锥管螺纹零件信息描述与输入零件信息描述与输入（3 3）信息输入的准则：）信息输入的准则：有序输入有序输入 a、零件尺寸按照形面分段依次输入，沿轴线方向，如外部形状、零件尺寸按

9、照形面分段依次输入，沿轴线方向，如外部形状从左至右依次输入；内部形状从右至左。从左至右依次输入；内部形状从右至左。 b、附加于主特征上的辅助特征跟随主特征之后输入。附加于主特征上的辅助特征跟随主特征之后输入。 c、辅助要素归属：辅助要素归属： 主特征圆周上的辅助特征归属于该主特征主特征圆周上的辅助特征归属于该主特征 如：轴颈上的油槽如：轴颈上的油槽 沿形面输入的方向，主要素轴向尺寸起点所在端面上的辅沿形面输入的方向，主要素轴向尺寸起点所在端面上的辅助要素归属于该要素；助要素归属于该要素； 如：退刀槽如：退刀槽（4 4）输入法的实现）输入法的实现 要点：要点：分级菜单输入分级菜单输入 附有特征形

10、面的图形提示附有特征形面的图形提示 在屏幕上在屏幕上可以作修改可以作修改 零件信息描述与输入零件信息描述与输入零件信息描述与输入零件信息描述与输入（四）非回转体零件图形输入方法（四）非回转体零件图形输入方法 指箱体、板、壳类零件指箱体、板、壳类零件 特点：特点：结构复杂，形面参数繁多结构复杂，形面参数繁多 方位特征描述法方位特征描述法 输入方法输入方法: 分层特征描述法分层特征描述法 特征柔性描述法特征柔性描述法 1、特征信息内容（如图、特征信息内容（如图3.2.1) （1 1）零件各个组成表面本身的几何信息（形状、尺寸）和工艺信）零件各个组成表面本身的几何信息（形状、尺寸）和工艺信息（精度、

11、粗糙度）息（精度、粗糙度） （2 2）说明各个组成表面之间相互位置关系与连接次序）说明各个组成表面之间相互位置关系与连接次序 （即：各加工特征单元信息（即：各加工特征单元信息+ +各特征单元之间联系信息）各特征单元之间联系信息）零件信息描述与输入零件信息描述与输入零件零件几何信息几何信息工艺信息工艺信息几何尺寸几何尺寸位置尺寸位置尺寸几何关联几何关联形面方向形面方向精度精度表面粗糙度表面粗糙度形位公差形位公差热处理热处理图图3.2.1 零件信息树零件信息树图图3.2.2 箱体零件特征的分解图箱体零件特征的分解图零件信息描述与输入零件信息描述与输入2、信息描述的实现、信息描述的实现 特征单元的划

12、分方法：特征单元的划分方法：十方位描述法十方位描述法 单元划分的基本思想：单元划分的基本思想：将零件看作是矩形六面体将零件看作是矩形六面体 描述方法：描述方法：在三维空间坐标系中描述在三维空间坐标系中描述（如图）（如图）（1）六面体的六个方位面（）六面体的六个方位面（6个）个） D1：法向指向法向指向X轴正向；轴正向； D2：法向指向法向指向Y轴正向；轴正向； D3：法向指向法向指向X轴负向；轴负向； D4：法向指向法向指向Y轴负向；轴负向； D5：法向指向法向指向Z轴正向；轴正向； D6：法向指向法向指向Z轴负向。轴负向。零件信息描述与输入零件信息描述与输入D2YXZD1D5D3D6D4（2

13、 2）斜面：平行于）斜面：平行于 x x、y y、z z轴的面（轴的面（3 3个）个） D7D7：法向与法向与X X轴相垂直，亦即该方向上所有平面皆与轴相垂直，亦即该方向上所有平面皆与X X轴平行，用轴平行，用平面与平面与 XOYXOY平面的正向夹角记其方位角；平面的正向夹角记其方位角； D8 D8：法向与法向与Y Y轴相垂直，亦即该方向上所有平面皆与轴相垂直，亦即该方向上所有平面皆与Y Y轴平行，用轴平行，用平面与平面与XOYXOY平面的正向夹角记其方位角；平面的正向夹角记其方位角； D9 D9：法向与法向与Z Z轴相垂直，亦即该方向上所有平面皆与轴相垂直，亦即该方向上所有平面皆与Z Z轴平

14、行，用轴平行，用平面与平面与XOZXOZ平面的正向夹角记其方位角；平面的正向夹角记其方位角；（3 3）与坐标轴均不垂直）与坐标轴均不垂直 （1 1个）个） D10D10：法向与法向与X X轴、轴、Y Y轴、轴、Z Z轴皆不垂直，用其上与轴皆不垂直，用其上与XOYXOY平面的正向夹平面的正向夹角记其方位角。角记其方位角。 零件信息描述与输入零件信息描述与输入 通过对大量箱体类零件进行分析，发现除了最常见的通过对大量箱体类零件进行分析，发现除了最常见的六个方位面上加工特征较多之外，其余四个方位面上加工六个方位面上加工特征较多之外，其余四个方位面上加工特征较少，有资料统计，常见的六个方位面与其余四个

15、方特征较少，有资料统计，常见的六个方位面与其余四个方位面出现的频率是（位面出现的频率是（180180-200-200）：）：1 1。 从经济合理性考虑，选择六方位描述法。从经济合理性考虑，选择六方位描述法。 3、六方位描述法优点：、六方位描述法优点： （1）易于表达零件的形状特征易于表达零件的形状特征 （2 2）加工特征单元与加工方法间有关系，方便了工艺设）加工特征单元与加工方法间有关系，方便了工艺设计计 （3 3）各单元位置关系和连接次序可由方位、层次和适当）各单元位置关系和连接次序可由方位、层次和适当的数据结构获得。的数据结构获得。零件信息描述与输入零件信息描述与输入5 5、箱体零件、箱体

16、零件CAPPCAPP系统的信息描系统的信息描述实例述实例（1 1）表头信息的描述）表头信息的描述 主要是文字性的描述信息和主要是文字性的描述信息和零件的整体特性数据，包括产零件的整体特性数据，包括产品名称、产品型号、零件图号、品名称、产品型号、零件图号、材料牌号、毛坯种类、零件净材料牌号、毛坯种类、零件净重、零件的最大长度、零件的重、零件的最大长度、零件的最大宽度、零件的最大高度、最大宽度、零件的最大高度、每台件数、热处理要求、油漆每台件数、热处理要求、油漆分类、合加工产品型号、合加分类、合加工产品型号、合加工件零件号等等。工件零件号等等。 零件信息描述与输入零件信息描述与输入（2）形面信息分

17、类）形面信息分类 采用特征技术将箱体类零件抽象为一个六面体，组成六面体的各采用特征技术将箱体类零件抽象为一个六面体，组成六面体的各面定义为箱体的方位面，而每一方位面其组成要素为孔、面、槽。组面定义为箱体的方位面，而每一方位面其组成要素为孔、面、槽。组成零件的各种孔、面、槽等形状特征是划分加工特征单元的基础。成零件的各种孔、面、槽等形状特征是划分加工特征单元的基础。零件信息描述与输入零件信息描述与输入组别详细分类1面1平面1普通平面2框形平面3闭凹面4外圆弧面5通凹面6凹面2导轨面1V平导轨面2外直角导轨面3内直角移置导轨面4内倾斜移置导轨面5内矩形导轨面6外矩形导轨面7单燕尾导轨面面孔槽组别详

18、细分类3槽1普通槽1矩形两端不通直槽2矩形一端不通直槽3矩形直通槽4开口槽5开口阶梯槽6T型槽7半圆槽8圆周上等分槽9轴向不通开口槽2油槽0转弯油槽1平底直油槽2圆底直油槽3三角油槽面孔槽零件信息描述与输入零件信息描述与输入组别详细分类2孔0直孔1直孔2斜直孔3长空刀槽直孔4间断直孔5三支撑直孔1阶梯孔0一阶孔1斜面一阶孔2间断一阶孔3二阶孔4间断多阶孔5迷宫孔6简单迷宫孔2沉孔0沉孔1斜面沉孔2反向沉孔3盲孔0简单盲孔1尖底盲孔2间断盲孔3平底一阶直孔4尖底一阶盲孔5间断一阶盲孔6底盘盲孔4特殊孔0非圆孔零件信息描述与输入零件信息描述与输入(3) 形面信息的输入形面信息的输入 零件信息描述与

19、输入零件信息描述与输入零件信息描述与输入零件信息描述与输入 零件信息描述与输入零件信息描述与输入 零件信息描述与输入零件信息描述与输入（五）集成环境下的（五）集成环境下的CAPP系统的信息描述系统的信息描述 信息流向图：信息流向图：CAPPCAMCADMASMISCAQ产品数据产品结构的公艺性评价工艺过程、设备、工时技术准备计划、库存、刀具状况工艺文件、刀夹具信息工作报告、修改意见工艺规程、刀具清单、工装数据工序、设备、检测数据控制数据（用于修改工艺过程），工艺信息意见零件信息描述与输入零件信息描述与输入零件信息描述与输入零件信息描述与输入CAD/CAPP集成环境下的信息输入方法集成环境下的信

20、息输入方法（1）特征识别法）特征识别法 （语义自动转换）（语义自动转换） 零件信息的自动输入是解决零件信息的自动输入是解决CAD/CAPP CAD/CAPP 集成的关键，是集成的关键，是“世界性世界性难题难题”方法：从方法：从dwg或或dxf 文件中直接提取文件中直接提取CAPP需要的信息需要的信息 CAPP所需要的信息：所需要的信息：组成表面、形状特征、尺寸、公差等组成表面、形状特征、尺寸、公差等特点：特点：有局限性；有局限性； 不通用；不通用； 难实现难实现难点：难点：CADCAD系统的图形基本单元是点、线、面及拓扑关系等底层信系统的图形基本单元是点、线、面及拓扑关系等底层信息，从中提取加工表面特征等高层工艺信息，非常难息，从中提取加工表面特征等高层工艺信息，非常难; ; CADCAD文件中文件中没有公差、粗糙度、热处理等工艺信息，标注上的是图元素，它们很没有公差、粗糙度、热处理等工艺信息，标注上的是图元素，它们很难对应起来难对应起来; ; CADCAD系统很多，不同系统文件格式不兼容系统很多，不同系统文件格式不