CAPP系统地工作模式.docx

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CAPP系统地工作模式

CAPP系统的工作模式

●CAPP系统的工作原理

到目前为止，国内外发表的CAPP系统分两大类，其工作原理为派生法〔检索法〕和创成法。

⑴派生法：

根据成组技术将工件分类，按类编制标准工艺文件存储于数据库，然后，对按待加工零件的类别检索工艺。

⑵创成法：

计算机根据知识库存储的知识，对待加工零件进展分析，通过推理、决策，确定加工工艺。

●CAPP系统应具有的根本功能

⑴检索标准工艺文件

⑵选择加工方法

⑶安排工艺路线

⑷选择机床、刀具、夹具、量具

⑸选择切削用量

⑹计算切削参数、加工时间、加工费用

⑺确定工序尺寸和公差、选择毛坯

⑻绘制工序图

⑼给出刀具运动轨迹，自动进展NC编程

⑽加工过程模拟

●CAPP的结构组成

CAPP的结构与开发环境、产品对象、规模大小有关。

根本模块为：

⑴零件信息获取模块获取零件信息的方法有两种：

人机交互输入、从CAD系统直接获取。

（2）控制模块相当于管理模块，用于协调各模块的运行，实现人机交互。

（3）工序决策模块按预先规定的决策逻辑调用相关的知识和数据，进展比拟、推理和决策，生成零件加工工艺规程。

〔4〕工艺数据库/知识库包含了工艺设计所要

求的工艺知识和规如此。

〔5〕人机交互界面

〔6〕工艺文件管理/输出模块完成各种

输出功能如工艺卡、工序、工步卡，

工序图，各类文挡等。

●CAPP的工作过程

零件信息描述的根本方法：

零件信息描述

零件分类编码描述法

形状特征描述法

语言描述法

知识表示描述法

CAD-CAPP

零件分类编码描述法：

基于成组技术原理，采用编码系统

特点：

简单易行，适用于检索式与派生式CAPP系统。

缺点：

对零件信息的描述过粗，对零件的

具体形状、尺寸、精度描述不是十

分清楚。

形状特征描述法：

将组成零件的各个特征按一定顺序逐个地输入到计算机中去。

特点：

特征与加工方法对应，方便加工方

法确定；

包含了尺寸、公差、粗糙度以与热

处理。

缺点：

这种方法比拟繁琐、费时。

语言描述法：

用计算机能够识别的语言对

零件信息进展描述。

缺点：

描述过程繁琐。

知识表示描述法：

用人工智能中的知识表示方法来描述零件信息甚至整个产品的信息。

目前正处于研究中。

直接将CAD的作业结果作为CAPP的输入.

如基于特征的造型系统；

●检索式CAPP系统工作原理

检索式CAPP系统是将企业现行各类工艺文件，根据产品和零件图号，存入计算机数据库中。

进展工艺设计时，可以根据产品或零件图号，在工艺文件库中检索相类似零件的工艺文件，由工艺人员采用人机交互方式进展修改，最后由计算机按工艺文件要求进展打印输出。

检索式CAPP系统工作原理

●派生法CAPP系统工作原理

派生式CAPP系统是检索式CAPP系统的开展，是利用零件GT〔成组技术〕代码〔或企业现行零件图编码〕，将零件根据结构和工艺相似性进展分组，然后针对每个零件组编制典型工艺，又称主样件工艺。

工艺设计时，首先根据零件的GT代码或零件图号，确定该零件所属的零件组，然后检索出该零件的典型工艺文件，最后根据该零件的GT代码和其它有关信息对典型工艺进展自动化或人机交互式修改，生成符合要求的工艺文件

派生法CAPP系统工作原理

●成组技术的根本思想

利用事物的相似性，把相似问题归类成组，寻求解决这一类问题相对统一的最优方案。

对于零件来说，相似性包括形状相似和工艺相似。

将相似零件归为一个设计族或零件族。

能够代表该零件族所有零件的那个零件叫做“主样件〞。

成组工艺就是通过建立主样件的工艺过程，从而解决整个零件族的工艺。

成组技术的关键是零件族的划分和表示。

派生式CAPP原理

派生式CAPP原理：

在对某个零件进展工艺规程设计时，CAPP系统查询派生样件目录，找出一个在设计与制造上有相似性的零件（族），检索零件族的标准工艺规程，然后加以修订，从而派生出零件的工艺规程。

其中检索、编辑工作等可由计算机完成。

零件输入编码

搜索零件族

检索标准工艺

编辑、修改

满意

输出

工艺文件

标准

工艺库

工作

数据库

零件族

矩阵库

派生式CAPP

工作流程

●派生法CAPP系统的研制过程

⒈零件编码—零件信息代码化

●目的：

●将零件图上的信息代码化。

●编码方法：

● 手工编码和计算机编码。

●派生法CAPP系统的研制过程

⒈零件编码—零件信息代码化

∙手工编码：

∙编码人员根据分类系统的编码规如此，对照零件图用手工方式编出各码位的代码。

手工编码的缺点是效率低，劳动强度大，而且容易出错，不同的编码人员编出的代码往往不一致。

●派生法CAPP系统的研制过程

⒈零件编码—零件信息代码化

∙计算机编码：

∙以人机对话方式进展，把零件的信息逐个输入计算机，计算机软件进展逻辑判断后，便自动编出零件的代码，并在终端显示器上显示或打印输出。

计算机编码的效率高，出错率低，而且减轻了编码人员的劳动强度，能够防止手工编码人员对编码系统的理解错误或判断错误而造成的编码错误。

派生法CAPP系统的研制过程

●零件编码举例

⒉零件分组

分组依据：

建立在零件特征具有相似性的根底上，首先要确定相似准如此。

分组原理：

每一个零件的编码均可以用矩阵来表示。

例如：

代码130213411的零件可以用如下图矩阵来表示：

⒊设计零件组的复合零件

复合零件又叫“主样件〞，该复合件为假想件，它包含了该组所有零件的全部形状要素。

以此样件设计适用于全组的通用工艺规程。

设计复合零件时，对于零件品种数不多的零件组，先分析全部零件图，取出形状最复杂的零件作为根底件，再把其它图样上不同的形状特征加到根底件上去，就得到复合零件。

对于比拟大的零件组，可先分成几个小的零件组，合成一个组合件，然后再由假如干个组合件合成整个零件组的复合零件。

⒊复合零件设计界面

典型工艺是针对零件组的复合零件生成的标准工艺路线和相应的工序内容，应能满足该零件组所有零件的加工要求，并能反映工厂实际工艺水平，尽可能是合理可行的。

设计时对零件组内各零件的工艺要进展仔细分析、概括和总结，每一个形状要素都要考虑在内。

另外要征求有经验的工艺人员、专家和工人的意见，集中大家的智慧和经验。

有些单位在设计典型工艺规程时采用复合工艺路线法。

即在分析零件组中零件的全部工艺路线后，选择其中一个工序最多，加工过程安排合理的零件工艺路线作为根本路线，然后把其它零件持有的，尚未包括在根本路线内的工序，按合理顺序加到根本路线中去，构成代表零件组的复合工艺路线。

典型工艺规程是由各种加工工序组成的，一个工序又可以分为多个操作工步，所以工步是典型工艺规程中最根本的组成要素。

如车外圆、钻孔、铣平面、磨外圆、滚齿、拉花键等。

典型工艺规程如何贮存在计算机中，怎样随时调用，又怎样进展筛选，主要依靠工步代码文件。

工步代码随所采用的零件编码系统的不同而不同。

标准工艺中，每一工步都要有必须的切削数据和工艺数据。

如切削用量、机床种类、刀具文件、夹具文件等。

早期用数据文件方式，现已被数据库替代。

切削参数、加工余量、工序尺寸公差、切削时间、加工费用等数据的计算子程序。

派生式CAPP法设计过程通常分为两个阶段：

准备工作阶段、生产使用阶段。

派生式CAPP设计过程－－准备工作阶段

1）选择零件分类编码系统。

2）将目前生产的零件进展分类编码并把它们划分为零件族（制造过程相似性与设计特征相似性），对每一零件族建立相应零件族矩阵，并存入零件族矩阵数据库或文件。

3）编制标准工艺规程，形成派生样件的工艺规程设计模型。

4）将标准工艺规程存入标准工艺规程库或文件。

准备阶段需要长期的积累，大量的工作。

派生式CAPP设计过程－－生产使用阶段

派生式CAPP系统使用过程（为零件加工设计工艺规程）：

1）按照所用的零件分类编码系统为待安排加工的零件进展编码；

2）将零件代码输入到计算机中，判断其所属零件族；

3）假如该零件属于某零件族，如此检索出该族零件的标准工艺规程（主样件工艺规程）；

4）CAPP系统根据零件代码，有时还要补充某些零件信息，按既定算法对标准工艺规程进展修订（有些系统还提供了由用户对修订出的工艺过程进展检查、修改的交互功能）；

5）将编好的工艺规程存入工序内容/工序计划数据库或文件中，并按规定格式输出工艺规程。

派生式CAPP法工艺设计活动

活动

V-CAPP

设计

活动

文本设计

主样件文件

工艺过程派生文件

工艺过程选择逻辑

物料需求文件

机加顺序文件

机床文件

刀夹具文件

制造时间文件

人工本钱文件

完工零件描述

材料清单

零件号

加工编辑

文本生成程序

工艺规程

活动报告

创成式CAPP的根本原理和方法

●创成式CAPP系统应该是一个能综合零件加工信息，自动地为一个新零件创造工艺规程的系统。

创成法CAPP系统不以对标准工艺的检索和修改为根底，而是以计算机通过软件根据加工能力知识库和工艺数据库中加工工艺信息和各种工艺决策逻辑，自动设计出零件的工艺规程。

它模拟工艺人员的逻辑思维方法，自动进展决策

●实现创成法CAPP的条件

⒈零件信息必须用计算机能识别的形式完全准确的描述。

⒉收集大量的工艺设计知识和工艺规程决策逻辑，并以计算机能识别的方式储存。

⒊工艺规程的设计逻辑与零件信息的描述必须收集在统一的工艺数据库中。

●目前存在的困难

⑴零件图上的各种信息要完全准确的描述还存在困难，特别是对复杂零件的三维模型的建立还没有解决。

⑵工艺知识是一种经验知识，如何建立完善的工艺决策模型，使计算机能够识别、处理还有待进一步解决。

⑶工艺过程的优化理论还不完善没有严格的理论和数学模型。

创成式CAPP系统

创成式CAPP系统功能

（1）功能模块

创成式CAPP系统功能模块包括：

零件外表辨识、材料毛坯选择、加工方法确定、机床选择、刀具选择、夹具选择、机器人手爪选择、加工顺序安排、刀具轨迹生成、制造时间，进给量与速度计算、中间外表生成、分类模块、参数优化、制造本钱计算、系统维护、文本生成。

（2）数据库

创成式CAPP数据库包括：

CAD-DB、加工能力DB、机床DB、工具DB、材料DB、夹具DB、加工性DB、工时标准DB、本钱标准DB、工艺规程DB等。

创成式CAPP系统

●

零件输入

零件识别

工艺创成

输出

工艺文件

动态数据库

事实库

工艺数据库

规如此库

\零件信息的描述

零件信息的描述就是要把零件的几何形状和技术要求转化为让计算机能够识别的代码信息。

目前常用描述法有

⑴柔性编码法

⑵型面描述法

⑶体元素描述法

⑷特征描述法

●柔性编码法

以往采用的成组技术分类编码如：

Opitz、JLBM等都属于刚性分类编码。

即码位长度和每一位码所包含的信息容量都是固定的。

柔性编码系统由固定码和柔性码两局部组成。

固定码用于零件分类、描述零件整体信息，相当于传统码；柔性码用于描述零件各局部结构特征和工艺信息，用于加工、检测等。

柔性编码系统还有待完善。

●型面描述法

将零件看作假如干个根本型面，按一定规如此的组合，每一种型面都可以用一组特征参数来描述。

型面种类与其特征参数、型面之间的关系用代码来表示。

每一型面对应一组加工方法。

根本型面：

圆柱面、圆锥面、平面

复合型面：

螺纹、花键、沟槽、滚花、齿形

型面域：

●体元素描述法

体元素是零件可分解的最根本的三维几何体，如圆柱体、圆锥体、六面体、圆环体、球体。

体元素描述法把零件看成是由假如干种根本几何体按一定位置关系组合而成。

计算机存储一组标准体元素模型与其标准加工工艺，工艺设计时，计算机根据零件的体元素，选择适宜的加工方法和加工路线。

●特征描述法

特征描述不是传统的几何描述，而是根据零件特点，以具有明显工程意义的实体描述零件。

特征是具有一定拓扑关系的一组几何元素构成的形状实体，它对应零件上的一个或多个功能，可通过特定的加工方式来生成。

特征还可分成根本特征和组合特征，根本特征是在特定条件下，一次走刀形成的几何实体；组合特征是在特定条件下屡次走刀生成的实体。

●特征描述法不仅含有零件结构和几何信息，同时也包含零件制造信息，如尺寸精度、公差、材料、外表粗糙度等。

这就使设计与制造相互之间易于实现信息的交换和共享。

从CAD系统的数据库中直接获得零件信息。

该方法是利用中间接口或其它传输手段，将零件的设计信息，直接从CAD系统的数据库提出，用于零件的工艺规程设计。

这样可以实现CAD/CAPP/CAM的一体化。

是当今制造系统的开展方向

创成式CAPP设计过程－－准备阶段

创成式CAPP系统开发与应用需有制造工程数据和工艺决策知识方面的准备，其过程如下：

（1）选定零件类型：

明确系统设计对象。

（2）确定加工元素：

对本类型零件进展工艺分析，确认该类零件由哪些根本外表元素构成，各种根本外表元素有哪些可选加工方法。

（3）建立工程DB：

建立各种加工方法的加工能力与经济加工精度等工程数据库/文件。

（4）获取工艺决策知识：

归纳和建立各种工艺决策逻辑和决策模型。

创成式CAPP设计过程－－设计过程

创成式CAPP设计过程可分为7个步骤：

（1）毛坯选择：

选择加工零件所需毛坯。

其中要考虑机械加工余量、材料/机床组合信息、材料选择逻辑、后续活动（加工方法等）特点等。

（2）确定加工方法和加工顺序：

用等效加工元素来描述被加工外表，并根据零件描述信息、加工方法主文件（DB）、加工方法选择逻辑，得出加工方法和加工顺序（加工文件）。

（3）机床选择：

为零件加工选择机床。

要考虑的信息有：

零件加工顺序、机床主文件（机床加工能力说明）、机床选择逻辑、零件精度和外表粗糙度等

4）刀夹具选择：

为加工选择正确的刀具和夹具。

需考虑因素：

加工元素、刀具文件（刀具型、几何形、进刀方式、刀片等）（DB）、夹具文件（DB）、刀夹具选择逻辑、机床信息等。

（5）制造时间、进给量和切削速度计算：

刀具确定后必须确定进给量、切削速度、装调时间，换刀时间和刀具耐用度。

这些参数受工件材料、刀具材料和型式、加工参数和机床结构的影响，也与机加工数据与逻辑有关。

（6）制造本钱计算：

根据制造时间、制造本钱主文件计算制造本钱。

（7）文本生成：

根据前述阶段结果由文本生成软件生成最终零件加工工艺规程和活动记录。

毛坯选择

确定加工方法

和加工顺序

机床选择

刀夹具选择

制造时间、

速度计算

制造本钱计算

文本生成

完工零件

描述

（

图

）

材料清单

材料主文件

材料选择逻辑

物料需求文件

毛坯描述

加工方法选择逻辑

加工方法主文件

零件号

加工方法信息

机械加工顺序文件

零件加工顺序

机床选择逻辑

机床主文件

机床文件

刀夹具选择逻辑

刀夹具主文件

机床

夹具文件

刀夹具

机械加工逻辑

机械加工数据控制文件

制造时间文件

进给量

速度、安装、加工等

）

制造时间

制造本钱主文件

本钱计算逻辑

人工成

本文件

本钱数据

文本生成软件

工艺规程

活动记录

零件号

机械加工信息

零件号

刀夹具信息

零件号

加工参数

零件号

制造本钱信息

创成式

CAPP

系统活动

进给量、

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