《智能制造基础与应用》2.3 数字化工艺

智能制造基础与应用高等职业教育“十三五”规划教材

*智能制造基础与应用

第二章智能制造数字化基础第二节数字化设计与仿真第三节数字化工艺第四节数字化加工与装配第五节数字化控制第六节数字化生产管理第七节数字化远程维护第一节概述数字化工艺3第三节

*智能制造基础与应用工艺设计工作不仅涉及得到企业的生产类型、产品结构、工艺装备、生产水平等，甚至还要受到工艺人员实际经验和管理体制的制约，传统手工工艺设计具对工艺设计人员要求较高。由于工艺设计需要和汇总生产大量的工艺文件，因此工作量大但效率低下。随着计算机在制造企业中的应用，数字化工艺设计与仿真已成为可能。一、计算机辅助工艺过程设计1.CAPP概念计算机辅助工艺过程设计（computeraidedprocessplanning,CAPP），是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。

*智能制造基础与应用2.CAPP的发展历史CAPP的开发、研制是从60年代末开始的，在制造自动化领域，CAPP的发展是最迟的部分。世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系统。在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM-Ⅰ于1976年推出的CAM-Ⅰ'SAutomatedProcessPlanning系统。取其字首的第一个字母，称为CAPP系统。目前对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释，但把CAPP称为计算机辅助工艺设计已经成为公认的释义。我国对CAPP的研究始于80年代初，迄今为止，在国内学术会议、刊物上发表的CAPP系统已有50多个，但被工厂、企业正式应用的系统只是少数，真正形成商品化的CAPP系统还不多。

*智能制造基础与应用3.目前CAPP系统的分类派生式CAPP系统

*智能制造基础与应用创成式CAPP系统

*智能制造基础与应用综合式CAPP系统

*智能制造基础与应用4.发展CAPP技术的意义传统上，工艺设计应由具有丰富生产经验的工程师负责。作为一个好的工艺设计工程师必须具备：*具有丰富的生产经验；*熟知企业的各种设备的使用情况；*熟知企业内各种生产工艺方法；*熟知企业内各种与生产加工有关的规范；*熟知与生产管理有关的各种规章制度；*能与有关各方保持友好协作。具有丰富经验的工艺工程师，在发达国家常常感到人数不足。在美国，工艺设计人员一般年龄在40岁以上，并有丰富的生产车间工作经验；在英国，工艺工程师平均年龄为55岁。通过对年龄数据的统计，反映了工艺设计要求工艺工程师有多年的生产实践经验。

*智能制造基础与应用5.国内企业应用CAPP技术的现状通过对国内部分设计院、企业所做的调研，大部分企业对CAPP系统的应用情况并不令人乐观。企业应用CAPP系统的情况最具代表性的有如下几种：（1）大部分企业的工艺设计仍然采用手工设计的方式，CAPP的应用仍是空白。较偏远地区的企业，特别是那些中小企业，不光CAPP的应用是一片空白，计算机的应用状况也令人担忧。（2）部分企业在计算机技术和CAD的应用较为普及以后，工艺设计成为企业的薄弱环节。有些企业自己在Word、Excel或AutoCAD上绘制出工艺卡片的空白表格，在此基础上进行工艺规程的设计。此种设计方式也是利用计算机进行辅助工艺设计，因此，也可称做CAPP，但此类CAPP所生成的工艺规程是以文本文件的形式存在的，工艺部门只生成文本文件，企业无法对工艺数据进行有效的管理。（3）部分企业已充分认识到工艺设计的重要性，并购买了部分商品化的CAPP系统，但由于企业对CAPP的认识还存在一些误区，因此，CAPP的应用还不尽如人意。

*智能制造基础与应用二、制造过程管理制造过程管理（ManufacturingProcessManagement，简写为MPM），是一种贯穿计划、设计、制造和管理全过程的协同工作环境，旨在对生产过程中的工艺信息进行协调的统一管理。

*智能制造基础与应用MPM是为制造企业在工艺规划、工艺设计、工艺仿真过程中提供一系列结构化、可视化的工具和技术，其核心技术可以分为工艺设计和仿真技术(主要包CAM技术、装配过程与仿真技术、物流设计与仿真技术、公差分析、机器人离线编程及仿真技术、人机作业模拟与仿真技术)以及工艺管理(主要包括PBOM管理、工艺设计管理、工艺资源管理、工艺报表)。1.案例基本情况ARJ21是AdvancedRegionalJetforthe21stCentury的简称，是70~90座级的中、短航程支线飞机，拥有国内自主知识产权，按照世界上最新技术设计，研制过程中全面采用数字化技术是该新支线的又一特点。同时，并行工程技术的充分应用，从飞机总体方案起，设计部门、工艺部门、项目管理部门等各部门就介入进去。

*智能制造基础与应用2.案例分析目前国内整个飞机制造过程中处于重要地位的飞机装配过程基本沿袭了数字量传递与模拟量传递相结合的工作模式，装配工艺的设计主要采用计算机辅助工艺过程设计系统CAPP系统进行，但仍然停留在二维产品设计的基础上，与CAD系统没有建立紧密的联系，更谈不上与设计的协同工作，无法将装配工艺过程、装配零件及与装配过程有关的制造资源紧密结合在一起实现装配过程的仿真，无法在工艺设计环境中进行3维的虚拟工艺验证，零部件能否准确安装，在实际安装过程中是否发生干涉、工艺流程、装配顺序是否合理，装配工艺装备是否满足装配需要，装配人员及装配工具是否可达、装配操作空间是否具有开放性等一系列问题无法在装配设计阶段得到有效验证。上述任一环节在实际生产中出现问题都将影响飞机的研制周期，造成费用的损失。

*智能制造基础与应用3.解决方案应用DELMIA软件系统解决上面问题，系统又包括两个相互关联的独立软件，DPE(Digit