智能制造技术基础 课件 3.3数字化工艺

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数字化工艺概述

随着机械制造生产技术的发展和当今市场对多品种、小批量产品的需求,特别是CAD、CAM系统向集成化、智能化、网络化、可视化方向发展,如何利用全社会资源完成产品设计和制造任务、怎样快速响应市场的需求、如何采用信息化、数字化手段进行工艺准备工作日益为人们所重视。解放工艺设计人员，转向新工艺研发，提升制造工艺与产品质量。有助于总结和继承工艺设计人员的宝贵经验。大大缩短工艺准备周期,提高产品对市场需求的快速响应能力。有利于工艺准备工作的最优化和标准化。为实现制造业信息化创造条件。数字化工艺

数字化工艺概述CAPP代替传统方法的意义数字化工艺

计算机辅助工艺设计(CAPP)是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境,利用计算机的数值计算、逻辑判断和推理等功能来制订零件的机械加工工艺过程。CAPP的定义数字化工艺

解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化目标等问题。CAPP的功能CAPP本质是利用计算机技术辅助工艺师完成零件从毛坯到成品的设计和制造过程。数字化工艺

CAPP系统的分类派生式CAPP系统按传统的设计方式创成式CAPP系统综合式CAPP系统数字化工艺

CAPP系统的分类派生式CAPP系统

派生式CAPP系统必须有一定量的样板(标准)工艺文件,以便在已有工艺文件的基础上修改并编制生成新的工艺文件。

派生式系统是以成组技术(GT)为基础，它的基本原理是利用零件的相似性,即相似零件有相似的工艺规程。数字化工艺

CAPP系统的分类优点：开发周期短、开发费用低,适用于工艺文件比较简单的中小工厂。派生式CAPP系统缺点：针对性较强,使用局限性大,系统的适应能力较差。数字化工艺

CAPP系统的分类创成式CAPP系统

系统工艺规程由程序中决策逻辑和制造数据生成，含加工方法、设备刀具等知识。工艺决策中的决策逻辑存入工艺知识库，供调用。输入零件信息，系统自动生成工艺文件，用户可略作修改。数字化工艺

创成式CAPP系统基于专家系统，不需要样板工艺文件,采用一定逻辑算法与规则,对输入的几何要素等信息进行处理并确定加工要素,从而自动生成工艺规程。CAPP系统的分类创成式CAPP系统数字化工艺

综合式CAPP系统CAPP系统的分类将派生式CAPP系统、创成式CAPP系统与人工智能结合而成的系统。数字化工艺

CAPP系统的局限性创成式CAPP系统自动生成工艺文件，但需全面零件信息，信息需求量大。因知识表达和理论推理受限，自优化和自完善功能差，专家系统方法仍处于理论研究和简单应用阶段。派生式CAPP系统必须有样板文件,适用局限性大,只针对某些具有相似性的零件产生工艺文件，无法解决其他类型的工艺文件。数字化工艺

CAPP系统的基本组成CAPP系统的组成根据工作原理、产品对象、规模大小不同而有较大的差异。CAPP系统基本的组成包括：控制模块零件信息输入模块工艺过程设计模块工序决策模块工步决策模块NC加工指令生成模块输出模块加工过程动态仿真数字化工艺

(1)控制模块CAPP系统的基本组成

协调各模块的运行,作为人机交互的窗口,实现人机之间的信息交流,控制零件信息的获取方式。数字化工艺

CAPP系统的基本组成(2)零件信息输入模块当零件信息不能从CAD系统直接获取时,用此模块实现零件信息的输入。数字化工艺

CAPP系统的基本组成(3)工艺过程设计模块用于完成加工工艺流程的决策,产生工艺过程卡片,供加工及生产管理部门使用。数字化工艺

CAPP系统的基本组成(4)工序决策模块生成工序卡片,计算工序间尺寸,生成工序图。数字化工艺

CAPP系统的基本组成(5)工步决策模块

对工步内容进行设计,确定切削用量,提供NC加工控制指令所需的刀位文件。数字化工艺

CAPP系统的基本组成(6)NC加工指令生成模块

依据工步决策模块所提供的刀位文件,调用NC指令代码系统,产生NC加工控制指令。数字化工艺

CAPP系统的基本组成(7)输出模块

可输出工艺流程卡片、工序卡片、工步卡片、工序图及其他文档,也可从现有工艺文件库中调出各类工艺文件,利用编辑工具对现有工艺文件进行修改,进而得到所需的工艺文件输出。数字化工艺

CAPP系统的基本组成(8)加工过程动态仿真对所产生的加工过程进行模拟,检查工艺的正确性。加工方法的选择工艺文件的输出定位基准与夹紧方案的选择毛坯的选择及毛坯图的生成加工顺序的安排专用机床、刀具、夹具、量具等工艺装备设计方案的提出通用机床、刀具、夹具、量具等工艺装备的选择工艺参数的计算数字化工艺

CAPP系统的内容数字化工艺

CAPP系统的基础技术（1）成组技术(GT)(2)零件信息的描述与获取(3)工艺设计决策机制(5)工序图及其他文档的自动生成(4)工艺知识的获取及表示(6)NC加工指令的自动生成及加工过程动态仿真(7)工艺数据库的建立数字化工艺

成组工艺是把尺寸、形状、工艺相近似的零件组成一个个零件族,按零件族制订工艺规程并进行生产制造。CAPP系统的基础技术(1)成组技术(GT)CAPP系统研究与成组技术相关，早期多以GT为基础。能扩大批量,减少品种数,提高生产率,适用于多品种、小批量生产。数字化工艺

CAPP系统的基础技术

输入零件信息是CAPP首步，零件信息描述是关键，技术难度大，影响工艺设计效率。其准确性、科学性和完整性将影响工艺过程质量、可靠性和效率。(2)零件信息的描述与获取数字化工艺

CAPP系统的基础技术对零件的信息描述应满足的要求：(2)零件信息的描述与获取信息描述要准确、完整。信息描述要易于被计算机接受和处理,界面友好,使用方便,效率高。信息描述要易于被工程技术人员理解和掌握,便于操作人员使用。信息描述系统(模块或软件)应考虑CAD、CAM、CAT等多方面要求,以信息共享。数字化工艺

CAPP系统的基础技术

主要决策内容：工艺流程的决策、工序决策、工步决策、工艺参数决策。(3)工艺设计决策机制核心：特征型面加工方法的选择、零件加工工序、工步的安排及组合。为保证全局最优，系统集成内容，综合分析、优化、交叉设计。数字化工艺

CAPP系统的基础技术要使工艺设计在企业内得到广泛有效的应用,必须总结出适合本企业零件加工的典型工艺及工艺决策的方法,按CAPP系统的开发要求,用不同的知识表示形式和推理策略来描述这些经验及决策逻辑。(4)工艺知识的获取及表示工艺设计随设计人员、资源条件、技术水平和工艺习惯的不同而变化。数字化工艺

CAPP系统的基础技术(5)工序图及其他文档的自动生成工序图绘制是CAPP系统的关键部分，也是实施CAPP结果的重要手段。重要机理是反推法。自动生成工序图可降低成本、改善品质、提高精度、保证零件性能。数字化工艺

CAPP系统的基础技术(6)NC加工指令的自动生成及加工过程动态仿真依据工步决策模块提供的文件,调用NC指令代码系统,生成NC加工控制指令。加工过程动态仿真是指对所生成的加工过程进行模拟,检查工艺的正确性。数字化工艺

CAPP系统的基础技术(7)工艺数据库的建立分组矩阵文件、标准工艺文件、工步代码文件等文件库切削数据库(进给量、切削速度、切削深度等)加工设备库(机床、刀具、夹具等)加工余量、公差、工时定额、成本计算参数库数字化工艺

CAPP系统在智能制造中的应用开目CAPP界面目前国内CAD、CAM软件市场上的CAPP系统有机械加工工艺手册(软件版)、金叶CAPP(CAPP

Framework)、开目CAPP及天河CAPP等。数字化工艺

CAPP系统在智能制造中的应用(1)

中国一汽集团某汽车厂CAPP应用案例CAPP

Framework软件

中国一汽某汽车厂建机床、工艺、生产资源等库，可按需补充。有知识库支持，工艺编制快速半智能化。图示化提高编制效率，保证数据一致完整。系统共享工艺信息，统计汇总强大，数据一致。用户界面简洁直观，易上手，缩短磨合期。数字化工艺

(2)

天纬油泵油嘴股份有限公司某CAPP应用案例CAPP系统在智能制造中的应用