数字化制造(CAPP-1概述).ppt

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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主要内容:

1、CAPP概述2、信息描述与输入技术33、工艺设计决策技术、工艺设计决策技术4、交互型CAPP系统5、变异型CAPP系统6、创成型CAPP系统7、智能型CAPP系统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）关键技术11、CAPPCAPP概念：

概念：

英文：

英文：

ComputerAidedProcessPlanningComputerAidedProcessPlanning在人和计算机组成的系统中，根据产品设计阶段给出的信息，人机交互地或自动地确定产品的加工方法和工艺过程的技术。

它是在分析和处理大量信息的基础上进行加工方法、机床、刀具、加工顺序的选择或决策等，并计算加工余量、工序尺寸、公差、切削参数、工时定额、绘制工序图以及编制工艺文件。

从狭义的观点来看：

CAPPCAPP完成工艺过程设计，输出工艺规程；完成工艺过程设计，输出工艺规程；CAPPCAPP是是CADCADCAMCAM集成中的桥梁和纽带；集成中的桥梁和纽带；CAPPCAPP概述概述CADCADCAMCAM是是CIMSCIMS的核心技术，的核心技术，CAPPCAPP成为成为CIMSCIMS的主要技术的主要技术基础之一基础之一从广义的观点来看：

CAPPCAPP的一头向生产规划最佳化及作业计划最佳化发展，的一头向生产规划最佳化及作业计划最佳化发展，作为作为MRPMRP的一个重要组成部分；的一个重要组成部分；原因：

原因：

CAPPCAPP内涵的扩充，在并行工程工作模式中，内涵的扩充，在并行工程工作模式中，“PPPP”不再被单纯地理解为不再被单纯地理解为ProcessPlanningProcessPlanning，而且增，而且增加了加了“ProductionPlanningProductionPlanning”的含义。

的含义。

另一头扩展为能够生成另一头扩展为能够生成NCNC指令。

指令。

CAPPCAPP概述概述22、CAPPCAPP的提出：

的提出：

工艺设计是机械制造生产过程的技术准备工作的一个重工艺设计是机械制造生产过程的技术准备工作的一个重要内容，是产品设计与车间的实际生产的纽带，是经验性很要内容，是产品设计与车间的实际生产的纽带，是经验性很强且随环境变化的决策过程强且随环境变化的决策过程。

传统设计工艺过程存在问题传统设计工艺过程存在问题:

（11）手工设计工艺规程一致性差，质量不稳定，难于标准化；）手工设计工艺规程一致性差，质量不稳定，难于标准化；（22）人工设计效率低，周期长，重复劳动大；）人工设计效率低，周期长，重复劳动大；（33）不便于工艺文件的统一管理）不便于工艺文件的统一管理；（44）工艺专家的经验和知识难以集中，供后人使用。

）工艺专家的经验和知识难以集中，供后人使用。

CAPPCAPP概述概述（55）市场竞争，产品更新的要求（周期缩短、多品种、少数量）市场竞争，产品更新的要求（周期缩短、多品种、少数量）。

制造系统由刚性（高效、大批量）到柔性（高效、多品种、制造系统由刚性（高效、大批量）到柔性（高效、多品种、小批量）转变。

小批量）转变。

当前机械产品市场是多品种小批量起主导作用，传统的工艺设当前机械产品市场是多品种小批量起主导作用，传统的工艺设计方法远不能适应目前机械行业发展的需要计方法远不能适应目前机械行业发展的需要。

22、CAPPCAPP发展史发展史（11）最早最早：

挪威，：

挪威，19661966年开始，年开始，6969年推出年推出AutoprosAutopros商品化商品化（22）美国）美国,60,60年代末，年代末，7070年代初开始研究年代初开始研究CAPPCAPP，7676年推出年推出CAM-ICAM-ISSAutomatedProcessPlanningAutomatedProcessPlanning系统，适合于回转体和棱形体零件。

系统，适合于回转体和棱形体零件。

计算机辅助工艺过程设计计算机辅助工艺过程设计-CAPP-CAPP开始得到公认开始得到公认。

CAPPCAPP概述概述（33）7070年代初开始年代初开始,发展快，形成两大类：

派生和创成式发展快，形成两大类：

派生和创成式“派生派生”最早由检索型最早由检索型有修改、编辑、自动筛选功能有修改、编辑、自动筛选功能“创成创成”：

7070年代中期开始出现，受重视，发展快年代中期开始出现，受重视，发展快（44）8080年代：

年代：

CAPPCAPP应用了人工智能（应用了人工智能（AIAI）和专家系统（和专家系统（ESES）-基于知基于知识的创成式识的创成式CAPPCAPP。

（55）9090年代：

引入人工神经网络技术、模糊推理技术。

年代：

引入人工神经网络技术、模糊推理技术。

提出：

提出：

CAPPCAPP开发工具开发工具派生与创成结合混合式派生与创成结合混合式国内国内:

始于始于80年代初，源于推广成组技术，发展快，与世界先进水平年代初，源于推广成组技术，发展快，与世界先进水平相当，国家相当，国家863计划计划CIMS主题将其列为八五、九五重点支持方向。

主题将其列为八五、九五重点支持方向。

CAPPCAPP概述概述33、CAPPCAPP系统组成：

如下图系统组成：

如下图（11）控制模块：

）控制模块：

是人机接口，实现人机之间的信息交流，控制零件信是人机接口，实现人机之间的信息交流，控制零件信息的获取方式息的获取方式（22）零件信息输入模块（关键）：

）零件信息输入模块（关键）：

实现零件加工信息的输入实现零件加工信息的输入（33）工艺过程设计模块：

）工艺过程设计模块：

进行加工工艺流程的决策，产生工艺过程卡进行加工工艺流程的决策，产生工艺过程卡（44）工序决策模块：

）工序决策模块：

生成工序卡，计算工序间尺寸，生成工序图生成工序卡，计算工序间尺寸，生成工序图（55）工步决策模块：

）工步决策模块：

确定切削用量，提供确定切削用量，提供NCNC程序的刀位文件程序的刀位文件（66）NCNC程序生成模块（可以不包含）程序生成模块（可以不包含）（77）输出模块：

）输出模块：

输出工序流程卡、工序、工步卡，工序图及其它文档输出工序流程卡、工序、工步卡，工序图及其它文档（88）加工过程动态仿真（可以不包含）：

）加工过程动态仿真（可以不包含）：

对加工过程进行动态模拟，对加工过程进行动态模拟，检查工艺的正确性检查工艺的正确性CAPPCAPP概述概述44、CAPPCAPP的关键技术：

的关键技术：

（11）成组技术：

成组技术：

GT,GT,早期早期CAPPCAPP都基于都基于GTGT的派生式的派生式（22）零件信息的描述与获取技术）零件信息的描述与获取技术（几何拓扑信息、（几何拓扑信息、制造信息）：

是关键。

制造信息）：

是关键。

（33）工艺设计决策技术：

）工艺设计决策技术：

核心是特征型面加工方法核心是特征型面加工方法选择，多指工艺流程决策、工序决策、工步决策选择，多指工艺流程决策、工序决策、工步决策（44）工艺知识获取及表示技术）工艺知识获取及表示技术：

工艺经验、决策逻：

工艺经验、决策逻辑的表达辑的表达（55）工序图及其它文档的自动生成技术）工序图及其它文档的自动生成技术（66）NCNC加工指令自动生成和动态仿真技术加工指令自动生成和动态仿真技术（77）工艺数据库技术：

）工艺数据库技术：

有静态数据和动态数据有静态数据和动态数据CAPPCAPP概述概述

（1）

（1）交互型交互型CAPPCAPP系统系统按照不同类型零件的加工工艺需求，编制一个人机交按照不同类型零件的加工工艺需求，编制一个人机交互软件系统。

工艺人员根据屏幕上的提示，进行人机交互互软件系统。

工艺人员根据屏幕上的提示，进行人机交互操作，操作人员在系统的提示引导下，回答工艺设计中的操作，操作人员在系统的提示引导下，回答工艺设计中的问题，对工艺过程进行决策及输入相应的内容，形成所需问题，对工艺过程进行决策及输入相应的内容，形成所需的工艺规程。

其工艺过程设计的质量对人的依赖性很大。

的工艺规程。

其工艺过程设计的质量对人的依赖性很大。

5、CAPP的类型：

的类型：

CAPPCAPP概述概述（22）变异型）变异型CAPPCAPP系统系统设计原理设计原理：

依据相似零件有相似工艺的原理（基于依据相似零件有相似工艺的原理（基于GTGT码）码）利用成组技术原理将零件按照几何形状及工艺相似性分类归利用成组技术原理将零件按照几何形状及工艺相似性分类归族，每一族有一个主样件，根据此样件建立加工工艺文件，即典族，每一族有一个主样件，根据此样件建立加工工艺文件，即典型工艺规程，存入典型工艺规程库中型工艺规程，存入典型工艺规程库中。

当需要设计一个新零件工。

当需要设计一个新零件工艺规程时，根据其成组编码，确定其零件族，由计算机检索出相艺规程时，根据其成组编码，确定其零件族，由计算机检索出相应零件的典型工艺规程，再根据当前零件的具体要求，对典型工应零件的典型工艺规程，再根据当前零件的具体要求，对典型工艺进行修改，最后得到所需要的工艺规程。

也成为派生型、修订艺进行修改，最后得到所需要的工艺规程。

也成为派生型、修订性。

性。

如图如图4、CAPP的类型：

的类型：

CAPPCAPP概述概述（33）创成型）创成型CAPPCAPP系统系统原理原理：

系系统建立时，不存储任何标准工艺规程，能自动地、从无到有地统建立时，不存储任何标准工艺规程，能自动地、从无到有地生成一个新零件加工工艺规程。

即根据零件信息，系统能自动提取制造知生成一个新零件加工工艺规程。

即根据零件信息，系统能自动提取制造知识，产生零件所需要的各个工序和工步的加工内容；自动地完成机床、工识，产生零件所需要的各个工序和工步的加工内容；自动地完成机床、工具的选择和加工过程的最优化；通过应用决策逻辑，可以模拟工艺人员的具的选择和加工过程的最优化；通过应用决策逻辑，可以模拟工艺人员的决策过程。

决策过程。

如图如图特点：

特点：

（1）易于快速生成零件的工艺规程）易于快速生成零件的工艺规程

（2）柔性大（变异式仅限于早先设计过的）柔性大（变异式仅限于早先设计过的）（3）一般只是对某类零件的设计）一般只是对某类零件的设计（4）便于实现）便于实现CAD/CAPP/CAM的集成的集成4、CAPP的类型：

的类型：

CAPPCAPP概述概述（44）综合型）综合型CAPPCAPP系统系统也称为半创成型也称为半创成型CAPPCAPP系统，它将变异型与创成型结系统，它将变异型与创成型结合起来，即采取变异与自动决策相结合的工作方式。

如合起来，即采取变异与自动决策相结合的工作方式。

如需对一个新零件进行工艺设计时，先通过计算机检索他需对一个新零件进行工艺设计时，先通过计算机检索他所属零件族的典型工艺，然后根据零件的具体情况，对所属零件族的典型工艺，然后根据零件的具体情况，对典型工艺进行修改典型工艺进行修改;工序设计则采用自动决策产生。

工序设计则采用自动决策产生。

如图如图4、CAPP的类型：

的类型：

CAPPCAPP概述概述（55）智能型）智能型CAPPCAPP系统系统智能型系统是将人工智能技术应用在智能型系统是将人工智能技术应用在CAPPCAPP系统中系统中而形成而形成CAPPCAPP专家系统。

与创成型系统相比，虽然二者专家系统。

与创成型系统相比，虽然二者都可以自动生成工艺规程，但创成型系统是以逻辑算都可以自动生成工艺规程，但创成型系统是以逻辑算法加决策表为特征；而智能型法加决策表为特征；而智能型CAPPCAPP系统是以推理加知系统是以推理加知识为特征。

作为工艺设计专家系统的特征是知识库和识为特征。

作为工艺设计专家系统的特征是知识库和推理机，其知识库由零件设计信息和表示工艺决策的推理机，其知识库由零件设计信息和表示工艺决策的规则集所组成；而推理机是根据当前的事实，通过激规则集所组成；而推理机是根据当前的事实，通过激活知识库中的规则