第二章CIMS组成与体系CA

第二章：CIMS组成与体系

工程设计与制造分系统

CAPP现代集成制造系统（6）主要内容CAD，CAE，CAPP，CAAPCAMCAD/CAPP/CAM集成PDMCAD/CAPP/CAM/PDM-iCAPP

CAPP系统主要内容：概述CAPP系统的功能CAPP系统的分类CAPP系统的实现CAPP系统工艺设计：将对产品（包括零件）的设计转换为要把原材料制造成这样的产品所需的一系列操作及资源需求的描述。毛坯设计加工方法选择工序设计工装设计工艺参数确定机床、刀夹具选择、工序图生成工艺路线制定工时定额估计CAPP系统工艺规程设计的难度极大信息处理量大，各种信息之间的关系又极为错综复杂。工艺规程的设计质量完全取决于工艺人员的技术水平和经验。这样编制出来的工艺规程一致性差，也不可能得到最佳方案。

“经验知识”保留困难

这一切原因都使得工艺设计成为机械制造过程中的薄弱环节。

CAPP系统CAPP技术的出现和发展使利用计算机辅助编制工艺规程成为可能。CAD的结果能否有效地应用于生产实践，NC机床能否充分发挥效益，CAD与CAM能否真正实现集成，都与工艺设计的自动化有着密切的关系。计算机辅助工艺规程设计（CAPP，ComputerAidedProcessPlanning）就应运而生。

CAPP系统对CAPP的研究始于60年代中期，1969年挪威发表的第一个CAPP系统AUTOPROS，它是根据成组技术原理，利用零件的相似性去检索和修改标准工艺过程的形式形成相应零件的工艺规程。AUTOPROS系统的出现，引起世界各国的普遍重视。1976年，美国的CAM-Ⅰ公司也研制出自己的CAPP系统。这是一种可在微机上运行的结构简单的小型程序系统，其工作原理也是基于成组技术原理。

CAPP系统CAM－I的CAPP系统流程图

CAPP的功能CAPP是连接CAD和CAM的中间环节CAD数据信息只有经过CAPP才能变成CAM的加工信息。

生产管理和车间调度需要CAPP系统的输出数据生产和车间作业计划中工艺路线、工时定额、工作中心（加工设备）等。

成本低一个理想的工艺文件应保证企业以最低的成本，在最短的时间里制造出所设计的产品。CAPP的功能工艺规划是根据一个产品的设计信息和企业的资源，确定产品生产加工的具体过程和加工指令。工艺设计的具体内容：1）翻译产品设计信息；2）选择加工机床；3）安排操作工序；4）组合操作工步；5）选择夹具以及加工基准面；6）选择刀具、量具；7）决定加工公差；8）决定合适的切削用量(切削深度/进给量/速度)；9）决定每一工序的工时定额；10）把上述信息整理成工艺文件。

CAPP的功能一个CAPP系统应具有以下功能：①检索标准工艺文件；②选择加工方法；③安排加工路线；④选择机床、刀具、量具、夹具等；⑤选择装夹方式和装夹表面；⑥优化选择切削用量；⑦计算加工时间和加工费用；⑧确定工序尺寸和公差及选择毛坯；⑨绘制工序图及编写工序卡；⑩计算刀具轨迹；自动进行NC编程；加工过程模拟。CAPP的功能CAPP系统的模块框图

CAPP系统分类检索式派生式（变异式）创成式混合式IndexVariantGenerativeHybrid检索式CAPP检索式CAPP系统常应用于大批大量生产模式，工件的种类很少，零件变化不大且相似程度很高。检索式CAPP系统不需要进行零件的编码，在建立系统时，只需要将各类零件的工艺规程输入计算机。计算机只起存储、检索、修改的作用。一般情况下，只需要对已建立的工艺规程进行管理即可。如果需要编制新零件的工艺规程，将同类零件的工艺规程调出并进行修改即可。

这是最简单的CAPP系统

派生颗式(变异式)C校AP壤P这是眉一种后建立测在成咳组技伪术(G毫T)基础鸦上的CA授PP系统惰。利用这零件遮的相烤识性尺寸孝相似遗、形炉状相绘似、菠工艺瓦相似派生词式(变异索式)C腰AP那P处理犁零件顺库的工炎艺规挠程将各弓种零窃件分帜类归慈族，严形成怕零件山组；对于东每一凳零件露族，捎选择待或构剧造标敢准样究件；对标卡准样题件编奋制标劫准工克艺规没程；将该固标准袋工艺均规程呼存放兆在数革据库筹中；设计采新零酸件的轨工艺第规程输入膝该零持件的虎成组广技术犬代码智；根据条零件额的成减组技求术代宵码得君到标瞧准工亮艺规传程；修改瞧编辑镇得到赚所需窑的工愉艺规丛程。派生鼓式(变异锹式)C头AP轿P派生军式(变异欣式)C探AP唱P派生爱式CA腿PP系统回功能闭框图派生乞式(变异巨式)C装AP爷P零件师编码零件遵编码江的目靠的是词将零醒件图枕上的寸信息贴代码酬化，同使计飞算机配易于欺识别驻和处帆理。编码巩分为邪手工觉编码酱和计蓄算机辅编码歉两种谈。手工拦编码是由苗编码排人员杰根据毒编码面法则损，对絮照零你件图视用手伸工方燥式编侍出各毙码位瓜的代跟码。莲这种匆方式顺的效丸率低尤，劳答动强赔度大甘，一特致性伤差，方容易礼出错浑。计算卡机辅岩助编回码采用序人机间对话仗的方院式，份由计怖算机仪提问毒，操选作人少员回巾答，变对编努码系臣统的粉理解槽和判胖断是溉由计威算机责软件宿自动援完成脂的。挖这种足系统剪明显估优于痛人工察编码想。派生沾式(变异怖式)C衬AP普P零件刃特征循识别零件怨特征曲识别席的目拢的是物将输敢入零胆件的在代码乒与存罪在计毙算机秒中的缸零件迟组相姜比较戏，确固定零仍件所唇属的壁零件而族，秘以便淹检索浇出标凑准工胁艺。派生咳式(变异脏式)C沿AP宣P工艺易规程灵编辑甘器提供喝对工坑艺文阴件进饮行编恭辑的掩功能貌，应犬能方物便地近删除附、添偶加、障修改迫标准懒工艺初规程茄。加嘉工工斯艺路孔线（叼加工恐方法直、加附工路泊线等护）工决序内名容（赛机床必、刀暂具、民夹具宫、量你具、印切削去参数件、加专工尺拜寸和俊公差幕）加工返时间传的重在新计士算加工睬费用会的重笨新计责算派生雾式(变异隐式)C舌AP楼P数据润库：变异发式CA足PP系统丙中有漏三类歼文件治：零件宏族矩采阵文傅件、碑标准毕工艺慌规程胀文件企和工途序计孤划文秆件。三类剪文件教采用钟层次筑模型想存储识方式糊（三动层）每一叉个零件跪族按途它的拿族号进行奇访问炕。标准浅工艺历规程与每怪一零盏件族躲相联助系，范并且效用工迈序代杨码序匙列表恼示。在工序辫代码房诚序列中每土一个流工序益代码战具有薄存储丙在下弱一层怖的相茅应工出序计臣划文尊件中污。各个锯层次割文件拌之间继采用茧指针分方式掠连接菜。派生灶式(变异艇式)C待AP贱P特点茧：派生顾式CA站PP系统铜具有守结构乌简单哲，系卫统容库易建洋立，垃便于嗓维护临和使温用，脂系统袭性能型可靠揪、成赢熟。系统龟有一侦个大岩型数粪据库呼存放阴大量滥的切雾削数事据。专用染性较点强，惊不适煤合环干境变滨化。半创成式CA绿PP半创寻成式CA座PP系统予是派肤生式寸和创饭出式CA参PP原理瞧的综设合。这种善系统熔是在锦派生软式CA躬PP的基琴础上骡，增野加若福干创学成功欲能而棵形成括的系器统。这种庄系统玻既有荷派生凡式可悉靠成请熟、吧结构撞简单辞、便杏于使邀用和膏维护榜的优先点，弄又有开创成辈式能续够存屑贮、捞积累园、应奴用工记艺专蛾家知帜识的筛优点皱。这种犹系统型非常窗灵活个，便狡于结扁合企妇业的途具体漫情况毅进行暴开发挖，是华一种贱实用缎性很可强，欢很有疑发展嗓前途红的CA胃PP模式则。创成痒式CA汉PP原因躺：工艺早设计寻具有戒复杂迅性和遮动态碍性工艺响设计颈方法毛缺乏坦良好雾的理嘴论和产坚实廊的科卷学基茎础——都是京一些指导暗性原未则工艺吊问题令难以吉实现箭规格愈化、嘴公式蚂化，阁需要素大量林的形铁象思梦维和理模棱棉两可漫的判断尾及决纸策，且灿很难块解释柳其原普因所以疲，工村艺过贺程设松计的垒这些凝独特料性，司对其仰进行模型劫化、肾数学圆化非醋常困仿难，因捷而计师算机旧来处值理就仁很困邀难，忧而且工作英量十戴分庞橡大。创成顽式CA慢PP创成专式CA厌PP系统扯的核刮心是要工艺辅决策当逻辑董。创成蜓式CA抗PP系统岩中不流存在腰标准泻工艺某规程副，但续是有疏一个碌收集究有大趟量工际艺数鹊据的粱数据猫库和按一个歇存贮递工艺恐专家咬知识泽的知何识库愈。依靠汇程序琴系统嚼中反乘映的煌各种脆决策偷逻辑(过程)以及绵各种恋有关祸的制院造工贱程数俩据信细息生曾成。贴应用看各种颜工艺当决策闪规则底，从伍无到私有，自动伐生成葵该零瞎件的滥工艺般规程浇。创成梯式CA猜PP系统俊理论糟目前伏尚不幕完善姻，因车此还粮未出园现一旅个纯惧粹的援创成腔式CA党PP系统最。创成钥式CA汪PP创成游式CA显PP系统贵的流梁程图创成蚕式CA夜PP创成泉式CA轿PP功能鉴框图创成式CA旦PP的实现创成逃式CA吩PP系统准备外阶段:详细挽的技瞎术方思案设熄计和钥制造呢工程井数据芳、工分艺决乞策知议识两骄方面琴的准触备。零件兔描述哪信息各模型决策利模型决策蛇方法实现曾阶段:程序寄系统笨结构散的设价计和哑代码而的设畅计。创成痰式CA妻PP的实牙现准备快阶段完成坛基础饲性工砖作，喝包括巩大量隙的调厘查研么究和雷仔细解的分夕析归怜纳工拉作。具体茅步骤费如下芦：①选定涝零件射类型(零件描述探信息模型)；②对该耻类零恒件进当行工虚艺分酷析，舟从零骗件描规述信件息中俱直接李抽取井或分敲析出勒加工律特征壁，并亲为这恨些加科工特暮征提泳供可攻供选脊择的加工灾方法；③建立抛各种晋加工桶方法首的加琴工能私力及歇加工福精度榜等基本浪工艺德知识昨工程趴数据妻库；④归纳珠和建化立各绝种工艺萝决策鄙逻辑颠和决浪策模艇型。零件描述通信息模型尽管纤创成蹈式CA甲PP系统迹不要弦求建岂立零薯件族塔，但床仍然裹要利贪用成组属技术，以太明确额设计搭对象孩的类爆型范民围。加工世产品竭或零展件的纽奉描述仙信息管理宰信息(各种谨表头典信息)几何册信息工艺颈信息设计跪要求这些阵信息毅可以滤采用实体敞模型蒸或特企征模令型来描偏述。采用景特征晌建模达技术可以蛛更加担准确炕地描罩述产识品信旱息，扯并描始述加毛工特革征。零件描述秃信息模型实体俩模型是一脚种表掘示几振何数稿据的洲模型校，是园对现倚实世叮界物豪体形熊状信矮息的麦完整枝、准俗确表窄示。齐实体伟模型漫一般若采用坝结构惕实体腥几何(C椒SG久)、边界碧表示功模型(B恼-r介ep殿)两种旁。实体帝模型简仅仅禁是一具种几何认数据节模型，单拌纯的蒸几何简建模昂不能香有效晃地描臂述与安处理事产品府设计企和制梦造过阁程的乡丰大量工程凉信息，如悔尺寸氧标准必、公牛差分光配、愚加工洗信息欠和材乘料特满性等实体家模型终不是承一个驶完整恒的产覆品模咏型。零件描述付信息模型特征妇模型——特征父建模，通睬过特著征的卵结构船来直猜接进拢行建蚕模。不仅示包括墨了几何颜和拓捧扑信型息，而泼且包蛙括了制造赵信息。为了红保证CA疾D／CA铸PP／CA蛙M集成揪系统唤的研汁究达匹到工啦程实踩用性播、可碌移植刑性和侍可集富成性慢，基于川特征果的产袍品模剖型应在绞国际回标准ST耀EP上实察现。零件描述雹信息模型特征敢技术仅的主仆要特塌点是抢能在冶设计拦中完故整地而表达晌产品驴信息握，并粪能反达映产搜品的俭语义协信息债。利用傲特征舍作为遣系统喇建模在基元芳，定义嘴和标映准化陆产品爬零件无的特粉征基恶元，硬并把家它们刑和CA顺D，CA棉PP及CA执M中的斤数据近联系法起来送，为碌产品袖设计塌和工郊艺设套计建界立特毛征层绑次；建立扮面向迹特征俗的公金差、岔拓扑概、机胶床、竹工件灭夹具度等模执型，穴以形僚成面向工特征冒的资铁源模逼型库；建立面向锁特征寄的产贡品模垃型描奴述语调言，包伙括特撤征定蔑义、胆特征屡图形经，特霞征拓澡扑关兴系、肌特征校公差滩和特就征管暂理等顶语句远以及燥该语取言的廊相应吼句法卖翻译蓝器，而从而沈为面阶向特匆征的绪产品粮建模识提供骆一种透高级领、用江户友饰好的涂外部度表示嗓。决策映模型工艺蜜过程石设计促是典知型的饱复杂剖问题秋，设蚂计各嗽阶段恒所涉疾及的撇决策乖过程决的性犹质是取多种柏多样政的：工序捕尺寸避计算施、切凝削用总量选惯择、麦时间信定额垫计算疑以及唯生产瞧成本妖费用沸计算钱等数宣值计宜算可急以依琴靠数堤学模谋型。大多妥数决高策过轻程属在于逻于辑决财策。中只能覆依靠捷建立决策戒模型来实义现。依靠讨大量祸的制关造工踢程数银据依靠芳专家总丰富陆的生尸产实违践经医验和礼技巧产品炸信息卸描述音是建漏立模秀型的该基础决策油模型加工统方法场选择工艺妈路线剃安排工序隐设计加工徒设备识和工滤具选虾择工步册内容雹和次负序安俊排加工续余量踢确定工序佛尺寸厦和公铜差的坐确定切削驰用量皱确定时间觉定额烤计算加工扎费用膊计算加工鸟过程接优化决策烧模型加工辣方法嗽选择卫：即拐是加采工工识序序川列的舞选择表面痰特征——表面窝加工顷方法葵的选块择——加工饥工序旬序列确定餐工序价序列妥：正向叹设计指的君是从怀毛坯概形状蓝开始附，逐兼步选慢择合悄适的慎加工痛工序指，直榨至能扰加工暖出符否合最否终目巩标要榜求的趋形状脂为止筒。反向纠设计是反团向的威设计点过程萝，即计从零闹件形库状特滑征的引最终括要求丸开始但，反愧向逐孩步选阁择合捷适的圣加工讲工序宽，直斜至选堪择出鹊无需隶预加浸工为券止。为多沃数创长成式CA未PP系统灾所采倡用。加工划方法廉选择铸应考洞虑的扒因素壤：工件荷材料榜、表滋面形猫状、劫尺寸虑、公袜差、虽表面向粗糙暖度、丈生产已批量咏、生辞产开翁销和氏可供孤使用穗的机营床设作备等婶。决策太模型工艺尺路线纠安排沙：即各病加工巨工序磨先后粉次序复的确偶定首先撑是按基本形表面龟元素摘排出盏工艺愤路线依的框疫架，然后桃分级承、分两阶段渗考虑广几何疗形状某、工叫艺方牺案、睁技术幕要求阳，使伯工艺蓬路线袭的大柏致框烧架能绿满足颂各方喇面的权要求蛛，同堤时依次绵将各问辅助尊工序绝插入椅主工浴艺路县线中适当没位置惩。工艺陈路线志一般冻要划屡分成粗加跃工、杀半精宝加工欲、精扒加工等不膝同的锅加工她阶段整个略加工些过程扬要符分合的掏原则鸭：先加嘉工基差准面愈，后霉辅助藏面；先准萝备加务工和惧粗加丢工，织后精灰加工简和超巩精加管工；先面猜加工剃后槽魔孔等锡成形述加工笑。决策陵模型工序貌设计加工奥设备督和工诱具选钱择：零件取加工叮要求仍和机垦床/工艺宰装备牢规格投数据广相匹诞配作零出决朗策工步推内容坑和次期序安关排：基准矮选择烦、定眉位装晌夹方帆式加工哗余量贪确定工序拔尺寸受和公胆差的县确定切削捏用量猎确定滩：切削涛速度低、进丘给量扣和切渴削深饼度适用姨于不雹同机光床、童刀具旗、工绍件材男料、行切削闯深度滑条件拼的推赌荐的好进给估量和身切削良速度时间隐定额鄙计算幼：数学杏模型加工骄费用价计算鉴：数学旁模型加工蠢过程办优化外：在加罗工过扁程约融束条雀件的柱范围加内，拉确定海满足秘低成翻本、浇高生亭产率甜目标拼的各患种加小工参带数的近最佳麻组合决策岭方法决策极表决策乡丰树工艺言设计颗专家简系统决策阴方法决策垃表存菜放零件楚加工跑属性功条件与操作禾动作(加工赵操作)之间榜的关海系，偿即决捡策逻举辑。决策云表由悉四个沙部分狐组成锁，依慌次为爬：条件效项目蚂、条房诚件状耻态、夺决策条项目左和决弟策行黎动。决策膀时，猴通过匹配姨查表的方仆式来蹦选择唤决策光规则柔。决策神表的锻优点是清清晰、戏紧凑烘，可或方便疮地作斤逻辑告一致姨性和穿完备起性检张查，辰并且败易读趋、易斩懂、泊修改疤方便献。决策双表（春例）某类牙零件痰半精缝加工躲的规悠则如兄下：（1）如果扬加工漆精度弄低于E级，描则不碎精车作；（2）如果梳加工计精度扣高于E级，甚且L/屠D>溪45，各圆位留余逝量5m颗m；（3）如果停加工缴精度损高于E级，贝且L/引D≤45，各圆欣留余该量4m狭m；决策蜓方法决策蛮树是缝一个支树状易图形树根省表示摧需要宫决策财的项呈目分支变表示定条件树叶量表示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