数字化制造(CAPP-3工艺决策).ppt

1、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三、工艺决策技术三、工艺决策技术一）工艺决策概述一）工艺决策概述 工工艺艺设设计计是是一一个个复复杂杂的的多多层层次次、多多任任务务的的决决策策过过程程，且且工工艺艺决决策策涉涉及及的的面面较较广广，影影响响工工艺艺决决策策的的因因素素也也比比较较多多，实实际应用中的不确定性也较大际应用中的不确定性也较大。选择型决策选择型决策：加工方法，机床、工具选择等加工方法，机床、工具选择等(1)(1)工艺决策内容工艺决策内容：规划型决策规划型决策：工艺路线安排，工序中工步的确定工艺路线安排，

2、工序中工步的确定 加工方法决策加工方法决策：加工能力，预加工要求等加工能力，预加工要求等 工艺决策内容和过程如下图工艺决策内容和过程如下图工艺决策技术工艺设计工艺设计确定毛确定毛坯类型坯类型确定表面确定表面特征元素特征元素制定工制定工艺流程艺流程工序设工序设计计表示表示工件工件材料材料类别类别确定确定毛坯毛坯类型类型外部外部特征特征元素元素内部内部特征特征元素元素选择选择表面表面的各的各准备准备工序工序确定确定工艺工艺流程流程内容内容工工序序规规划划机机床床选选择择选择选择装夹装夹方式方式通用通用工夹工夹量具量具选择选择专用专用工夹工夹量具量具设计设计规划规划工工序序内内容容设设计计工工序序图

3、图设设计计确定工序中的确定工序中的各工步内容和各工步内容和次序次序工步设工步设计计图图3-4.1工艺决策内容工艺决策内容工艺决策技术二）工艺推理过程二）工艺推理过程 工艺设计的目标是产生工艺规程，同一零件可以采用不同的工艺设计的目标是产生工艺规程，同一零件可以采用不同的加工方法达到设计要求，所以，同一零件的工艺规程可以不同。加工方法达到设计要求，所以，同一零件的工艺规程可以不同。1 1、数据驱动模式工艺推理（正向推理）：、数据驱动模式工艺推理（正向推理）：从零件的毛坯开始，根据零件的基本信息调用工艺决策知识从零件的毛坯开始，根据零件的基本信息调用工艺决策知识逐步形成工艺规程，最终完成工艺设计任

4、务。逐步形成工艺规程，最终完成工艺设计任务。2 2、目标驱动模式工艺推理（反向推理）：、目标驱动模式工艺推理（反向推理）：从零件最终的几何形状和技术条件开始分析，反向选择合适从零件最终的几何形状和技术条件开始分析，反向选择合适的加工顺序，直到零件恢复成无需加工的毛坯。的加工顺序，直到零件恢复成无需加工的毛坯。工艺决策技术三）决策表和决策树三）决策表和决策树传统的系统分析和设计方法传统的系统分析和设计方法1、决策表：决策表：用表格的形式表达不易用语言表达清楚的逻辑关系。用表格的形式表达不易用语言表达清楚的逻辑关系。格式：格式：决策表的格式决策表的格式条条件件项项目目条条件件状状态态决决策策项项目

5、目决决策策行行动动工艺决策技术表中：表中：每一列表示一条决策规则；每一列表示一条决策规则；条件状态：条件状态：为真时用为真时用“T T”，为假时用为假时用“F F”决策规则：决策规则：可以是无序的决策，用可以是无序的决策，用“X X”;可以是有序的，给出序号。可以是有序的，给出序号。如下表如下表 一般形式：一般形式：条件条件1FTT条件条件2FT决策决策A决策决策B决策决策C工艺决策技术设计决策表时，考虑：设计决策表时，考虑：完整性：不完整会产生不正确的动作完整性：不完整会产生不正确的动作 精确化：明确阐明已规定的原始规则精确化：明确阐明已规定的原始规则 冗余度：出现两条规则有同样的动作，而它

6、们的条件重叠冗余度：出现两条规则有同样的动作，而它们的条件重叠 一致性：不应出现矛盾一致性：不应出现矛盾决策表不应太大，占内存多，效率低（应分解）决策表不应太大，占内存多，效率低（应分解）尺寸精度尺寸精度0.1mmT尺寸精度尺寸精度0.1mmTT位置度位置度0.1mmT钻钻孔孔11铰铰孔孔2镗镗孔孔2选择孔加工方法的决策表选择孔加工方法的决策表工艺决策技术2、决策树、决策树 功能：与决策表相似，为树状结构，由树根、结点和分支组成。功能：与决策表相似，为树状结构，由树根、结点和分支组成。尺寸精度高由决策表转换的决策树由决策表转换的决策树工艺决策技术 由树根到终点的一条路径可以表示一条类似与决策表

7、中的规则，当分由树根到终点的一条路径可以表示一条类似与决策表中的规则，当分支上条件为真时，则继续向前传送，否则转向另一条分支。支上条件为真时，则继续向前传送，否则转向另一条分支。决策树的优点：决策树的优点：决策树比决策表易建立和维护决策树比决策表易建立和维护 决策树便于扩展和修改决策树便于扩展和修改 决策树便于编程决策树便于编程 （结构与程序流程图相似）（结构与程序流程图相似）实例：实例：决策树决策树工艺决策技术流程图流程图0.01工艺决策技术四）工序决策四）工序决策1、零件信息分析与识别、零件信息分析与识别 工序决策是工序设计的重要内容，决策过程工序决策是工序设计的重要内容，决策过程：零件表

8、零件表面（或面（或特征）特征）信息信息工序决工序决策（规策（规划）划）人工人工（读图、理解）（读图、理解）CAPP信息识别、处理信息识别、处理2 2、各切削表面加工方法的选择、各切削表面加工方法的选择l加工方法选择的实质：将零件信息与企业的资源进行匹配加工方法选择的实质：将零件信息与企业的资源进行匹配l经济精度：在的正常的机床、刀具和工人等工作条件下，以适当的经济精度：在的正常的机床、刀具和工人等工作条件下，以适当的工时消耗所能达到的精度（如工时消耗所能达到的精度（如表表1 1，表，表2 2)；l加工方法对应的加工精度不唯一；加工方法对应的加工精度不唯一；l典型切削表面的加工方法的选择：典型切

9、削表面的加工方法的选择：如表如表l外旋转表面加工链网络图：外旋转表面加工链网络图：如图如图l说明：工序设计的说明：工序设计的“非唯一非唯一”性性 典型加工方法是在分析、总结企业内部各种生产工艺方法、各典型加工方法是在分析、总结企业内部各种生产工艺方法、各种生产经验和各种与加工有关的规范后提出的，具有指导作用，可种生产经验和各种与加工有关的规范后提出的，具有指导作用，可以随生产设备的更新、生产工艺的发展以及工人的改变而有变化。以随生产设备的更新、生产工艺的发展以及工人的改变而有变化。工艺决策技术3、编排合理的加工顺序（1）定位基准的选择：l定位基准：零件在加工时所用的工艺基准，指零件在机床上加工

10、零件在加工时所用的工艺基准，指零件在机床上加工时，被用来决定零件相对刀具的位置。时，被用来决定零件相对刀具的位置。粗基准：没有加工过的毛坯面用做定位基准没有加工过的毛坯面用做定位基准；精基准：已经加工过的表面用做定位基准；已经加工过的表面用做定位基准；l定位基准的选择原则：定位基准应与设计基准重合定位基准应与设计基准重合安装面与导向面应选择尺寸大者安装面与导向面应选择尺寸大者便于夹紧，在加工过程中稳定可靠便于夹紧，在加工过程中稳定可靠有利于精度的保证有利于精度的保证制定加工顺序时要先安排精基准面的加工；然后采用精基准面定位加工其他表面。工艺决策技术（2）主要加工表面的安排：主要加工表面：一般指

11、精度或表面质量要求比较高的表面一般指精度或表面质量要求比较高的表面。如箱如箱体零件的主轴孔、孔系和底平面一般是主要表面。体零件的主轴孔、孔系和底平面一般是主要表面。l加工表面的安排的一般原则：以主要表面的加工顺序为主干，将以主要表面的加工顺序为主干，将其他表面的加工适当穿插其间。其他表面的加工适当穿插其间。先面后孔、先粗后精先面后孔、先粗后精（3）热处理工序与辅助工序的安排：热处理工序分四类：正火、调质及退火：改善切削性能，按排在切削之前改善切削性能，按排在切削之前 失效处理：消除内应力，安排在粗加工之后精加工之前；消除内应力，安排在粗加工之后精加工之前；渗碳、渗氮、淬火：得到预期的物理机械性

12、能，精加前；得到预期的物理机械性能，精加前；镀铬、发兰：耐腐蚀、美观，放在最后工序耐腐蚀、美观，放在最后工序。工艺决策技术 辅助工序包括：去毛刺、清洗、退磁 安排在：关键工序前后、转换车间的前后、加工阶段的前后或关键工序前后、转换车间的前后、加工阶段的前后或在零件全部加工完毕。在零件全部加工完毕。4、选择加工机床和相关的工艺装备 机床的选择：调出调出CAPPCAPP系统内预先建立的机床数据库（提供规格和系统内预先建立的机床数据库（提供规格和经济加工精度），一般先按零件极其加工方法的要求作出初选，经济加工精度），一般先按零件极其加工方法的要求作出初选，然后再根据选得的切削用量计算出切削力、切削功

13、率进行校核。然后再根据选得的切削用量计算出切削力、切削功率进行校核。工艺装备（刀具、量具和夹具）的选择：根据零件信息和选择的加根据零件信息和选择的加工方法信息和预先建立在工装数据库中的信息比较，做出决策，工方法信息和预先建立在工装数据库中的信息比较，做出决策，没有可利用的工装时，系统应提出专用工装设计的要求。没有可利用的工装时，系统应提出专用工装设计的要求。工艺决策技术5、设计实例、设计实例：轴加工（轴加工（图图）工步内容的生成和次序的编排工步内容的生成和次序的编排 工步内容的生成：工步内容的生成：依据：表面加工链和零件结构依据：表面加工链和零件结构 表面加工链：表面加工的工步代码串表面加工链

14、：表面加工的工步代码串 表面链：工序加工的特征表面的集合（代码串）表面链：工序加工的特征表面的集合（代码串）工艺决策技术表面号表面号加工链加工链01011216121602021212030312162527121625270404121624121624工序代码工序代码表面链表面链1212010203040102030416160103040103042424040425250303加工链文件加工链文件 表面链文件表面链文件 工艺决策技术12：粗车外圆：粗车外圆;16:半精车外圆半精车外圆;24:精车外圆精车外圆25：粗磨外圆；：粗磨外圆；27：精磨外圆：精磨外圆 规则规则:l粗加工粗加工:

15、主要是切削效率主要是切削效率,一般大切深一般大切深,少进刀次数少进刀次数.l精加工精加工:保证精度保证精度.减少基准不重合误差减少基准不重合误差 对于轴对于轴:主特征表面主特征表面:轴向尺寸联系树方式轴向尺寸联系树方式 辅助特征辅助特征:顺序加工顺序加工2134ACBDABCD图中图中:根节点根节点 枝节点枝节点 叶节叶节 点点 尺寸联系图尺寸联系图工艺决策技术l端面端面:先加工根节点先加工根节点,再加工枝节点和叶节点。再加工枝节点和叶节点。端面顺序：端面顺序：l圆柱面：圆柱面：与端面有联系，一般与端面同时加工与端面有联系，一般与端面同时加工 1 1；2 42 4 圆柱面加工顺序圆柱面加工顺序

16、:1:12 24 43 3l工步的删除工步的删除:一般粗加工不必删除工步一般粗加工不必删除工步(都有粗加工都有粗加工)精精(半精加工半精加工)要删除不需要加工的表面要删除不需要加工的表面 上例上例:圆柱面的加工顺序圆柱面的加工顺序:1 12 24 43 3表面链中表面链中 16 16 为半精车外圆为半精车外圆:010304:010304 删除删除 2 2 应为应为:1 14 43 3表面链中表面链中2424为精车外圆为精车外圆,仅保留仅保留:4:4工艺决策技术开始开始生成零件轴向尺寸联系树生成零件轴向尺寸联系树生成零件各主要加工工序的工步内容生成零件各主要加工工序的工步内容删除工序的多余工步删除工序的多余工步重新编排工步号重新编排工步号结束结束轴向尺寸文件表面链文件零件的结构信息和工艺信息工步内容的生成框图工步内容的生成框图工艺决策技术五）工序尺寸确定五）工序尺寸确定1 1、加工余量的确定、加工余量的确定 三部分组成：三部分组成：上一工序的加工精度（尺寸和位置误差）；上一工序的加工精度（尺寸和位置误差）；上一工序的表面质量；上一工序的表面质量；本工序的安装误差，定位误差和夹紧误差本工序