CAM(5章-工藝設(shè)計(jì)).ppt

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計(jì)算機(jī)輔助制造,河北科技大學(xué)2009.9,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)CAPP體系結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)決策方式工藝數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)CAPP設(shè)計(jì)原理和方法,計(jì)算機(jī)輔助制造,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),一、概述1、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：工藝設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)性：工藝設(shè)計(jì)貫穿于企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)中，依賴于動(dòng)態(tài)的使用環(huán)境（見表1）。影響工藝設(shè)計(jì)的因素：企業(yè)的生產(chǎn)類型；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；工藝裝備和企業(yè)的發(fā)展工藝設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)性：工藝設(shè)計(jì)方法缺乏良好的理論和堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。許多工藝知識(shí)不具有精確的定義和嚴(yán)密的數(shù)學(xué)模型上述特點(diǎn)導(dǎo)致了CAPP研究步履艱難,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),表1CAPP系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)用環(huán)境,2.工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1)毛坯的選擇及毛坯圖生成。2)定位夾緊選擇選擇零件加工時(shí)的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，確定夾緊方案。3)加工方法選擇根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及零件的尺寸、形狀、技術(shù)要求選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒ā?)加工順序安排確定零件加工的先后順序，擬定工序、安裝、工位、工步、走刀等。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),根據(jù)零件的尺寸、形狀及技術(shù)要求，可選擇鑄件、鍛件、棒料及型材等作為毛坯。并根據(jù)工藝過(guò)程中的加土工序余量繪制毛坯圖,5)通用機(jī)床、刀具、夾具、量具等工藝裝備的選擇在計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)時(shí)可查詢相應(yīng)的制造資源庫(kù)，（機(jī)床庫(kù)、刀具庫(kù)、夾具庫(kù)和量具庫(kù)等）。6)工藝參數(shù)的計(jì)算工藝參數(shù)主要是指切削用量、加工余量和時(shí)間定額，應(yīng)從相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢并進(jìn)行計(jì)算來(lái)確定。7)專用機(jī)床、刀具、夾具、量具等工藝裝備設(shè)計(jì)方案的提出如果在工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中涉及專用設(shè)備和專用工藝裝備，則應(yīng)提出明確要求供有關(guān)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。8)工藝文件的輸出在當(dāng)前的計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中，主要的工藝文件有工藝過(guò)程卡片和工序卡片。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),3.工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的步驟步驟大致如圖5-1所示1)產(chǎn)品圖紙信息輸入2)工藝路線和工序內(nèi)容擬定3)加工設(shè)備和工藝裝備的確定4)工藝參數(shù)計(jì)算5)工藝文件的輸出,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,,二、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)1、CAPP體系結(jié)構(gòu)圖分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)層理論技術(shù)層設(shè)計(jì)層,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,圖5-2計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu),CAPP的主要工作,CAPP的支持環(huán)境,2、CAPP的功能模塊圖IDEF0圖：描述系統(tǒng)的功能活動(dòng)和模塊相互間的聯(lián)系,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,圖5-3計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的功能模塊圖,三、工藝設(shè)計(jì)的決策方式如表5-2,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),表5-2機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)中的決策方式,,表5-2機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)中的決策方式,1、邏輯推理決策邏輯推理決策主要應(yīng)用于：型面加工方法的選擇工序工步排序刀具選擇機(jī)床選擇常用的邏輯推理決策方法：決策樹決策表,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),（1）決策樹用樹狀結(jié)構(gòu)來(lái)描述和處理“條件”和“動(dòng)作”之間的關(guān)系和方法，是一種由結(jié)點(diǎn)和分支（邊）構(gòu)成的圖（如圖5-5）,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),（2）決策表（判定表）1)決策表的結(jié)構(gòu)用表格結(jié)構(gòu)來(lái)描述和處理“條件”和“動(dòng)作”之間的關(guān)系和方法用表格的形式表達(dá)不易用語(yǔ)言表達(dá)清楚的邏輯關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖5-72)決策表的分類A:限定條件決策表:圖5-8特征：左邊的條件表示出輸入變量的具體值。條件組合中用符號(hào)T(true)或Y(yes)表示“真”或“是”，即該條件為肯定；用符號(hào)F(false)或N(no)表示“假”或“否”，即該條件為否定；用空格表示無(wú)關(guān)，即該條件可以肯定，也可以否定。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,圖5-7決策表結(jié)構(gòu),,圖5-8加工方法選擇用的限定條件決策表,B、擴(kuò)展條件決策表決策表所給出的條件只是條件的辨識(shí)，無(wú)具體值，具體值是在條件組合中給出。如圖5-9所示特點(diǎn)：●不如限定條件決策表便于計(jì)算機(jī)處理；●每一列表示一條決策規(guī)則，比較清楚,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,,圖5-9加工方法選擇用的擴(kuò)展條件決策表,C、混合條件決策表是限定條件決策表和擴(kuò)展條件決策表的混合3)決策表的性能①規(guī)則簡(jiǎn)單規(guī)則：一條規(guī)則的條件組合中只有“T”和“F”項(xiàng)，無(wú)“空格”，則為簡(jiǎn)單規(guī)則復(fù)合規(guī)則：一條規(guī)則的條件組合中有一個(gè)或多個(gè)“空格”；復(fù)合規(guī)則可以分解為多條簡(jiǎn)單規(guī)則，多條簡(jiǎn)單規(guī)則可合并為一條復(fù)合規(guī)則。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),②完整性指決策表能包含各種可能情況的組合，即其覆蓋面應(yīng)能包括所要決策的問(wèn)題。其完整性可用下述兩種方法檢查：一條復(fù)合規(guī)則中若有n個(gè)“空格”，則等效有2n個(gè)簡(jiǎn)單規(guī)則。一個(gè)決策表中若有m個(gè)條件，則應(yīng)有2m條獨(dú)立的簡(jiǎn)單規(guī)則。③精確性決策表中的條件、條件組合、動(dòng)作和決策運(yùn)作均應(yīng)能夠滿足決策要求.,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),④冗余性:當(dāng)兩條規(guī)則的條件組合中有條件互相重疊時(shí)，又有同樣的決策動(dòng)作，則該決策表有冗余。如圖5-10所示⑤一致性:兩條規(guī)則的條件組合相同，卻出現(xiàn)了不同的決策動(dòng)作，則該決策表有不一致性，或稱有矛盾，如圖5-10中，,規(guī)則A和規(guī)則B有同樣的決策動(dòng)作，但規(guī)則A中的條件4包含了“T”和“F”兩種情況，故規(guī)則A包含了規(guī)則B,因此，規(guī)則A和規(guī)則B是冗余的。,當(dāng)條件1為“T”時(shí)，規(guī)則A將決策出動(dòng)作1，而規(guī)則C將決策出動(dòng)作2和3，因此有不一致性，這里可能會(huì)作出錯(cuò)誤的決策。,⑥循環(huán):兩種情況對(duì)于有重復(fù)性步驟的決策過(guò)程，可用帶循環(huán)機(jī)制的決策表來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖5-11（a）死循環(huán):如用圖5-11(b)所示規(guī)則C的條件首先得到滿足后，由于直徑公差沒有作相應(yīng)改變，規(guī)則B的條件總是得到滿足，執(zhí)行過(guò)程進(jìn)入了死循環(huán)，永不終止。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),圖5-11決策表的循環(huán)機(jī)制和死循環(huán)(a）循環(huán)機(jī)制；(b)死循環(huán),零件直徑50mm，尺寸公差士0.12mm，表面粗糙度Re=lμm,⑦合并與分解合并將有相同決策動(dòng)作的規(guī)則合并為復(fù)合規(guī)則，如圖5-12的決策表，將規(guī)則A,C合并為規(guī)則A。分解將大的決策表按條件情況分解為若干個(gè)小決策表，用語(yǔ)義分析將這些分解的決策表連接起來(lái)，如圖5-13所示。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,,圖5-12決策表的合并圖5-13決策表的分解,⑧擴(kuò)展剩余規(guī)則對(duì)一些不能滿足要求的不完整決策表，可在決策表?xiàng)l件組合的最右，列一條剩余規(guī)則，使各種可能的條件組合均有明確的決策動(dòng)作，從而使決策表完整，如圖5-14。特定符號(hào)用特定符號(hào)代表不同于表中已規(guī)定的取值，如圖5-15中，用＠作為待定符，其具體含義由規(guī)則中各相應(yīng)項(xiàng)的符號(hào)而定,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),4)決策表的設(shè)計(jì)順序設(shè)計(jì)法：①列出所有可能的條件；②寫出各種規(guī)則的條件組合；③列出各條簡(jiǎn)單規(guī)則所需的決策動(dòng)作；④設(shè)計(jì)出全部動(dòng)作；⑤將簡(jiǎn)單規(guī)則合并為復(fù)合規(guī)則；⑥檢查決策表性能，是否完整、有冗余、有矛盾、有死循環(huán)等，能否滿足要求。特點(diǎn)：需處理大量不需要的規(guī)則，工作量大，適于對(duì)完整性要求高的決策表。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),歸納設(shè)計(jì)法①列出全部簡(jiǎn)單規(guī)則：②進(jìn)行歸納整理，列出所有的條件、動(dòng)作和決策動(dòng)作；③進(jìn)行規(guī)則合并，包括將簡(jiǎn)單規(guī)則合并為復(fù)合規(guī)則；④檢查決策表性能?？偨Y(jié)：決策表與決策樹相比：決策表明晰準(zhǔn)確、格式緊湊、易于檢查、修改、擴(kuò)展，使用方便，是邏輯推理決策中的主要形式。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,2、數(shù)學(xué)模型決策數(shù)學(xué)模型決策是以建立數(shù)學(xué)模型并求解作為主要的決策方式。數(shù)學(xué)模型決策主要用于：工藝尺寸鏈的計(jì)算切削參數(shù)的計(jì)算材料消耗定額的計(jì)算表5-3為利用數(shù)學(xué)模型求解工藝尺寸鏈的例子（P97）,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,,表5-3說(shuō)明表中零件為一帶階梯孔的階梯軸，共有5道工序，僅限于軸向尺寸各面的加工;用①，②，……表示各加工面。該零件的軸向尺寸為A1,A2，A3，加工中出現(xiàn)的工序尺寸有A4,A5,A6，…,A13,其中A11,A12,A13即為零件要求的設(shè)計(jì)尺寸.計(jì)算機(jī)求解工藝尺寸鏈步驟,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,,1)建立尺寸聯(lián)系矩陣:表5-3中的左下角做一些設(shè)定：在工藝尺寸鏈圖表中，用圓黑點(diǎn)表示定位基準(zhǔn)，用帶箭頭的尺寸線表示在加工該尺寸時(shí)的定位面和加工面情況。在尺寸聯(lián)系矩陣中，箭頭指向向左時(shí)用“1”表示，箭頭指向向右時(shí)用“-1”表示；在余量上，若加工后使加工面向左移時(shí)則用“1”表示，反之則用“-1”表示；若該尺寸不考慮加工時(shí)的定位和余量問(wèn)題，則用“0”表示。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,,2)建立尺寸鏈矩陣:如表5-3的下中部所示查找尺寸鏈各組成環(huán)的過(guò)程如表5-4所示:①確定封閉環(huán)：它們是余量Z7,Z8,Z9,Z10,Z11和最終尺寸A12,A13②確定組成環(huán)：表5-4，圖5-4③判別增減環(huán)：3)計(jì)算工序尺寸偏差以極值法的計(jì)算公式為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，確定各工序尺寸及其偏差。其中應(yīng)用到的計(jì)算公式就是一種數(shù)學(xué)模型。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,,,表5-4尺寸鏈形成過(guò)程,,,,圖5-4計(jì)算機(jī)輔助查找尺寸鏈組成環(huán)框圖,3、智能思維決策工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中的決策往往依賴于工藝人員的經(jīng)驗(yàn)和智能思維能力，因此需要應(yīng)用人工智能。人工智能技術(shù)：專家系統(tǒng)(expertsystem,ES)模糊邏輯(fuzzylogic,FL)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(neuralnetworks，NN）,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),專家系統(tǒng)簡(jiǎn)介：專家系統(tǒng)的工作過(guò)程和組成：專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)獲取設(shè)施（工具）和用戶輸入輸出接口等組成，如圖5-17所示。知識(shí)庫(kù)是存儲(chǔ)從領(lǐng)域?qū)＜也杉闹R(shí)經(jīng)整理分解為事實(shí)與規(guī)則；推理機(jī)是根據(jù)知識(shí)進(jìn)行推理和作出決策；數(shù)據(jù)庫(kù)是存放已知事實(shí)和由推理得到的事實(shí)；知識(shí)獲取設(shè)施（工具）是采集領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)；輸入／輸出接口是與用戶進(jìn)行聯(lián)系的窗口。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),專家系統(tǒng)重在推理。它不同于一般的資料庫(kù)系統(tǒng)和知識(shí)系統(tǒng)。在專家系統(tǒng)中，不是檢索、查找、搜集、存儲(chǔ)答案，而是存儲(chǔ)著進(jìn)行推理的知識(shí)和能力。,,謝謝,五、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的原理和方法,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),五、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的原理和方法（一）分類：按工作原理分：交互式、檢索式、派生式、創(chuàng)成式、綜合式和智能式。,①交互式CAPP系統(tǒng)按照不同類型零件的加工工藝需求，編制一個(gè)人機(jī)交互軟件系統(tǒng)。工藝人員根據(jù)屏幕上的提示，進(jìn)行人機(jī)交互操作，操作人員在系統(tǒng)的提示引導(dǎo)下，回答工藝設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行決策及輸入相應(yīng)的內(nèi)容，形成所需的工藝規(guī)程。其工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)人的依賴性很大。,②檢索式CAPP系統(tǒng)：系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，將設(shè)計(jì)好的零件標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行編號(hào)，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中；當(dāng)制訂零件的工藝過(guò)程時(shí)，可根據(jù)輸入的零件信息進(jìn)行搜索，查找合適的標(biāo)準(zhǔn)工藝。③派生式CAPP系統(tǒng)利用成組技術(shù)原理將零件按照幾何形狀及工藝相似性分類歸族，每一族有一個(gè)主樣件，根據(jù)此樣件建立加工工藝文件，即典型工藝規(guī)程，存入典型工藝規(guī)程庫(kù)中。當(dāng)需要設(shè)計(jì)一個(gè)新零件工藝規(guī)程時(shí)，根據(jù)其成組編碼，確定其零件族，由計(jì)算機(jī)檢索出相應(yīng)零件的典型工藝規(guī)程，再根據(jù)當(dāng)前零件的具體要求，對(duì)典型工藝進(jìn)行修改，最后得到所需要的工藝規(guī)程。也稱為變異式。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),④創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)系統(tǒng)建立時(shí)，不存儲(chǔ)任何標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程，能自動(dòng)地、從無(wú)到有地生成一個(gè)新零件加工工藝規(guī)程。即根據(jù)零件信息，系統(tǒng)能自動(dòng)提取制造知識(shí)，產(chǎn)生零件所需要的各個(gè)工序和工步的加工內(nèi)容；自動(dòng)地完成機(jī)床、工具的選擇和加工過(guò)程的最優(yōu)化；通過(guò)應(yīng)用決策邏輯，可以模擬工藝人員的決策過(guò)程,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),⑤綜合型CAPP系統(tǒng)也稱為半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，它將派生式型與創(chuàng)成式結(jié)合起來(lái)，即采取派生與自動(dòng)決策相結(jié)合的工作方式。如需對(duì)一個(gè)新零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，先通過(guò)計(jì)算機(jī)檢索他所屬零件族的典型工藝，然后根據(jù)零件的具體情況，對(duì)典型工藝進(jìn)行修改;工序設(shè)計(jì)則采用自動(dòng)決策產(chǎn)生。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),⑥智能型CAPP系統(tǒng)智能型系統(tǒng)是將人工智能技術(shù)應(yīng)用在CAPP系統(tǒng)中而形成CAPP專家系統(tǒng)。與創(chuàng)成型系統(tǒng)相比，雖然二者都可以自動(dòng)生成工藝規(guī)程，但創(chuàng)成型系統(tǒng)是以邏輯算法加決策表為特征；而智能型CAPP系統(tǒng)是以推理加知識(shí)為特征。作為工藝設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的特征是知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)，其知識(shí)庫(kù)由零件設(shè)計(jì)信息和表示工藝決策的規(guī)則集所組成；而推理機(jī)是根據(jù)當(dāng)前的事實(shí)，通過(guò)激活知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則庫(kù)，而得到工藝設(shè)計(jì)結(jié)果。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),（二）CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟（如圖）,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),CAPP系統(tǒng)的開發(fā)步驟,1、系統(tǒng)需求分析確定設(shè)計(jì)目標(biāo)和要完成的工作零件的種類（回轉(zhuǎn)體、箱體）工藝的類型（常規(guī)、數(shù)控）工序圖的要求是否要集成系統(tǒng)的適應(yīng)性、通用性和操作方便性等按照軟件設(shè)計(jì)規(guī)范寫出需求說(shuō)明書。,2、工藝標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)零件分類編碼建立典型工藝（標(biāo)準(zhǔn)工藝）成組工藝以上工作由用戶完成3、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)：計(jì)算機(jī)程序必須要完成的工作如：零件信息描述、工藝生成、文件輸出等數(shù)據(jù)流向圖：各種數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的流向，為下一步編程提供方便,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),4、系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)劃分模塊：大分成小，小再分成子程序畫邏輯框圖按照軟件規(guī)范寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書5、硬件及軟件的選擇硬件的選擇包括：計(jì)算機(jī)（配置）、打印機(jī)、繪圖機(jī)等軟件系統(tǒng)：系統(tǒng)軟件、支撐軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、繪圖軟件等6、人機(jī)接口設(shè)計(jì),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),8、編寫程序9、編制程序文檔：有兩類資料：程序說(shuō)明書：用于系統(tǒng)的維護(hù)使用說(shuō)明書：用于向用戶說(shuō)明系統(tǒng)的功能和使用方法，以正確的使用系統(tǒng)。10、程序測(cè)試：階段測(cè)試、總體測(cè)試,(三)交互式CAPP系統(tǒng)1、系統(tǒng)原理：工藝設(shè)計(jì)時(shí)，工藝設(shè)計(jì)人員根據(jù)屏幕上的提示，進(jìn)行人機(jī)交互操作，操作人員在系統(tǒng)的提示引導(dǎo)下，回答設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行決策及輸入相應(yīng)的內(nèi)容，形成所需的工藝規(guī)程2、系統(tǒng)功能：（1）具有工藝數(shù)據(jù)庫(kù)支持工藝決策和工藝參數(shù)的選擇，包括：工藝術(shù)語(yǔ)、機(jī)床設(shè)備庫(kù)、刀具庫(kù)、夾具庫(kù)、量具庫(kù)、材料庫(kù)、切削參數(shù)庫(kù)等；（2）具有友好的人機(jī)界面實(shí)時(shí)的人機(jī)交互、快速響應(yīng)的輸入和輸出，有查錯(cuò)報(bào)警和修改功能，各個(gè)功能模塊調(diào)用、切換方便,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),●界面布局合理、風(fēng)格一致、操作方便●用戶記憶量?。?）具有糾錯(cuò)、提示、引導(dǎo)和幫助功能（4）數(shù)據(jù)查詢方便，并可方便插入（5）方便獲取零件和工藝信息（6）可以通用圖形系統(tǒng)連接，獲取毛坯圖及工序圖3、系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）使用靈活，方便（2）適用于各類零件的工藝設(shè)計(jì)（3）設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)人的依賴性大,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),交互式CAPP,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),交互式CAPP系統(tǒng)實(shí)例,,交互式CAPP系統(tǒng)實(shí)例,(四)檢索式CAPP系統(tǒng)1、檢索式工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的工作過(guò)程（1)準(zhǔn)備階段1)建立標(biāo)準(zhǔn)工藝庫(kù)根據(jù)工廠的實(shí)際情況，由有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員制訂零件的標(biāo)準(zhǔn)工藝，進(jìn)行編號(hào)，建立標(biāo)準(zhǔn)工藝庫(kù)。標(biāo)準(zhǔn)工藝（典型工藝）是成熟工藝。2)確定零件信息描述方法零件信息描述應(yīng)力求簡(jiǎn)單，只要能判斷是否有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)工藝就可以了。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),3)確定搜索方法搜索過(guò)程分兩步：第一步：搜索是否屬于標(biāo)準(zhǔn)工藝；第二步：搜索具體的標(biāo)準(zhǔn)工藝編號(hào)，可使搜索效率高。搜索方式：盲目搜索和啟發(fā)搜索盲目搜索是一種語(yǔ)法方法，與具體問(wèn)題的特殊性無(wú)關(guān)。是根據(jù)排列的先后次序進(jìn)行匹配選擇，效率較低。啟發(fā)搜索是利用一定啟發(fā)式知識(shí)（領(lǐng)域知識(shí)）來(lái)控制搜索。是一種比較理想的搜索方式，效率高，其關(guān)鍵是啟發(fā)式知識(shí)的確定。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),(2)運(yùn)行階段1）輸入零件信息在進(jìn)行人機(jī)交互輸入時(shí)，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員，可根據(jù)零件圖紙直接得出標(biāo)準(zhǔn)工藝編號(hào)。一般可按零件信息描述方法輸入零件信息。2)搜索標(biāo)準(zhǔn)工藝實(shí)際上只要求得到標(biāo)準(zhǔn)工藝編號(hào)，如果需要可輸出規(guī)定格式的標(biāo)準(zhǔn)工藝文件（卡片）。3)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)工藝將搜索出的標(biāo)準(zhǔn)工藝編號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備生產(chǎn)時(shí)使用。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),2、標(biāo)準(zhǔn)工藝的關(guān)鍵字啟發(fā)式搜索法實(shí)例:鉚焊件CAPP標(biāo)準(zhǔn)工藝的搜索(1)標(biāo)準(zhǔn)工藝關(guān)鍵字的確定鉚焊件不適合用現(xiàn)有的零件分類編碼系統(tǒng),而采用關(guān)鍵字.標(biāo)準(zhǔn)工藝關(guān)鍵字的提取方法見表5-6，關(guān)鍵字的長(zhǎng)度由推理過(guò)程確定。經(jīng)過(guò)關(guān)鍵字的提取就建立了標(biāo)準(zhǔn)工藝關(guān)鍵字與標(biāo)準(zhǔn)工藝之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而將標(biāo)準(zhǔn)工藝的檢索問(wèn)題轉(zhuǎn)換成關(guān)鍵字的匹配問(wèn)題。(2)關(guān)鍵字樹的構(gòu)成（圖5-25）關(guān)鍵字各字符之間的關(guān)系可用關(guān)鍵字樹表示，圖中每個(gè)結(jié)點(diǎn)代表一個(gè)字符，將從根到葉的路徑上所有結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的字符連起來(lái)，所得到的字符串就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工藝的關(guān)鍵字。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),（3）關(guān)鍵字樹的啟發(fā)式搜索定義：先匹配父結(jié)點(diǎn)，然后再匹配各了結(jié)點(diǎn)。啟發(fā)式搜索的一般方法：如結(jié)點(diǎn)匹配，采用深度優(yōu)先搜索；否則，采用廣度優(yōu)先搜索。優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)l(fā)式搜索可明顯提高搜索效率,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),圖5-25標(biāo)準(zhǔn)工藝關(guān)鍵字樹,,,表5-6標(biāo)準(zhǔn)工藝關(guān)鍵字提取方法,3.檢索式工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)1)檢索式工藝過(guò)程設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，比較穩(wěn)定可行。2)有較高的實(shí)用價(jià)值，受到工廠的廣泛歡迎。3)由于標(biāo)準(zhǔn)工藝為數(shù)有限，大量的零件不能覆蓋，因此應(yīng)用范圍有限。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),(五)派生式CAPP系統(tǒng)1.派生式工藝過(guò)程設(shè)計(jì)原理利用相似的零件有相似的工藝過(guò)程這一原理，通過(guò)檢索相似典型零件的工藝過(guò)程，加以增刪或編輯而派生一個(gè)新零件的工藝過(guò)程，因此稱為派生式。這種方法又也稱為修訂式、變異式或樣件法。原理圖見5-26,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,圖5-26派生式工藝過(guò)程設(shè)計(jì)原理,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),分類：※基于成組技術(shù)（GT）：用GT碼描述零件信息基于特征：用特征來(lái)描述零件2、系統(tǒng)的建立（基于GT）（1）將產(chǎn)品零件按選定的分類編碼系統(tǒng)進(jìn)行分類，劃分成零件族（建特征矩陣）；（2）設(shè)計(jì)主樣件（典型零件）和主樣件的標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程；（3）存儲(chǔ)零件族矩陣文件、標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程文件和各種加工工程數(shù)據(jù)文件。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),3、系統(tǒng)的運(yùn)行：（1）輸入被設(shè)計(jì)零件編碼，搜索所屬零件族（2）調(diào)出樣件工藝規(guī)程，篩選、派生被設(shè)計(jì)零件的工藝規(guī)程（3）調(diào)用有關(guān)工藝數(shù)據(jù)，對(duì)工藝文件進(jìn)行修改、補(bǔ)充，輸出4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程（1）選擇零件編碼系統(tǒng)：選擇零件的分類編碼系統(tǒng)，最好是企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用的或比較熟悉的系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的：德國(guó)OPITZ（9位）或中國(guó)JLBM-1系統(tǒng),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),（2）零件分組：分組方法：特征矩陣法分組步驟：零件編碼零件代碼排序零件特征頻譜分析如圖5-27所示，型面特征的頻譜分析是統(tǒng)計(jì)零件族中各種形狀表面出現(xiàn)的頻數(shù)。從出現(xiàn)頻率較高的特征中確定分組的主要碼位。建立零件族特征矩陣以主要碼位作為分組依據(jù)，確定值域。分組,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),（3）設(shè)計(jì)主樣件（典型零件）：主樣件：零件組（族）的抽象（可以實(shí)際存在，也可以假設(shè)）設(shè)計(jì)主樣件的目的：設(shè)計(jì)和制定標(biāo)準(zhǔn)工藝要求：●每一個(gè)零件組設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)合零件●簡(jiǎn)單零件組，零件品種不超過(guò)100●對(duì)于復(fù)雜零件組，不大于20●對(duì)較大的零件組，先分幾個(gè)小零件組，合成組合件，由組合件合成復(fù)合件,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),主樣件設(shè)計(jì)方法：從組內(nèi)全部零件圖中取出形狀最復(fù)雜的零件做復(fù)合件的基礎(chǔ)，再把其它圖紙上不同形狀特征加到基礎(chǔ)上去。（4）制定標(biāo)準(zhǔn)工藝：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝的要求：●滿足該零件組內(nèi)所以零件的加工●反映工廠實(shí)際工藝水平●盡可能合理制定方法：以零件組內(nèi)工序最多，加工過(guò)程安排合理的零件工藝路線為基礎(chǔ)，再將其它零件特有的，而未包括再基本路線內(nèi)的工序，按合理順序加進(jìn)去。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),（5）標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程表達(dá)與工藝規(guī)程篩選方法在派生式CAPP中，標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程用工步代碼表達(dá)a)工步代碼：JLBM-1編碼系統(tǒng)中，由五位數(shù)字碼組成，建立工步代碼文件。工步代碼的含義如下圖b)基于工步代碼的工藝規(guī)程篩選方法：●調(diào)出復(fù)合件的標(biāo)準(zhǔn)工藝后，對(duì)每一工步進(jìn)行篩選●根據(jù)工步代碼第三位數(shù)值，判斷零件JLBM-1碼中對(duì)應(yīng)位的值是否在第四、五位數(shù)值范圍內(nèi)?！窦偃缭趦?nèi)則保留此工步，否則刪除?！駥?duì)所有工藝規(guī)程進(jìn)行必要修正與編輯，直到合乎要求,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),例：11202：11表示精車外圓；第三位2表示該零件JLBM-1代表的第二位需要精車外圓操作，第四、第五位為0、2表示該零件JLMB-1代碼的第三位的范圍如果是0～2，則零件需要精車外圓。,（6）建立切削數(shù)據(jù)庫(kù)文件：（進(jìn)給量、切削深度、切削速度）（7）功能子程序設(shè)計(jì)：計(jì)算求解：切削參數(shù)計(jì)算，加工余量，工序尺寸，公差計(jì)算，工時(shí)費(fèi)用，尺寸鏈求解，切削用量?jī)?yōu)化等供隨時(shí)調(diào)用。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),5、派生式工藝過(guò)程設(shè)計(jì)特點(diǎn)1)派生式工藝過(guò)程設(shè)計(jì)以成組技術(shù)為理論基礎(chǔ)，利用其相似性原理和零件分類編碼系統(tǒng)，因此有系統(tǒng)理論指導(dǎo)，比較成熟。2)有較好的實(shí)用價(jià)值，問(wèn)世較早，應(yīng)用范圍比較廣泛。3)多適用于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的零件，在回轉(zhuǎn)體類零件中應(yīng)更為廣泛。由于派生式工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的零件多采用編碼描述，對(duì)于復(fù)雜的或不規(guī)則的零件則不易勝任。4)對(duì)于相似性差的零件，難以形成零件族，不適于用派生式方法，因此多用于相似性較強(qiáng)的零件。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),(六)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)1.創(chuàng)成式工藝過(guò)程設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)建立時(shí)，不存儲(chǔ)任何標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程，能自動(dòng)地、從無(wú)到有地生成一個(gè)新零件加工工藝規(guī)程。系統(tǒng)模擬工藝人員的決策過(guò)程，根據(jù)輸入的零件信息，自動(dòng)提取工程數(shù)據(jù)和產(chǎn)生零件所需要的各個(gè)工序和工步的加工內(nèi)容；自動(dòng)地完成機(jī)床、工具的選擇和加工過(guò)程的最優(yōu)化。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),2、創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),圖5-28創(chuàng)成式工藝過(guò)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),,,,,,3、功能要求：（1）必須能將待進(jìn)行的工藝設(shè)計(jì)的零件信息準(zhǔn)確輸入計(jì)算機(jī)（2）具備識(shí)別和獲取工藝設(shè)計(jì)邏輯決策的能力（3）具有工藝邏輯決策和零件信息統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)庫(kù)（4）具備企業(yè)全部加工方法的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),4、創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的建立1)確定系統(tǒng)的對(duì)象范圍，通常分為非回轉(zhuǎn)體零件、回轉(zhuǎn)體零件等。2)確定零件信息描述方法，一般多采用型面描述法、體素描述法和從CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中直接獲得零件信息等描述系統(tǒng)。零件信息描述還應(yīng)考慮是否與CAD系統(tǒng)集成（統(tǒng)一模型）。3)確定工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中各項(xiàng)工藝問(wèn)題的決策方式，如零件加工時(shí)的定位夾緊方案選擇、各加工表面加工方法的選擇，以及加工順序的排列等。4)建立制造資源庫(kù)，如機(jī)床庫(kù)、夾具庫(kù)、刀具庫(kù)、切削用量庫(kù)等，以備在制訂工藝過(guò)程時(shí)選用，同時(shí)也是在制訂工藝過(guò)程時(shí)的實(shí)約束條件。5)設(shè)計(jì)工藝文件的生成和輸出系統(tǒng)。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),5、創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）易于快速生成新零件的工藝規(guī)程（很少修改）（2）柔性大（派生式僅限于早先已設(shè)計(jì)過(guò)的）（3）對(duì)系統(tǒng)操作者要求低（4）便于實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM集成（5）開發(fā)成本高，實(shí)用性較差（原因）,,,原因：創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)理論上的要求：是一個(gè)完整的系統(tǒng)，其軟件和知識(shí)庫(kù)中應(yīng)含有一切工藝決策邏輯，系統(tǒng)具有工藝規(guī)程設(shè)計(jì)所需要的所有信息。要廣泛收集生產(chǎn)實(shí)際中的工藝知識(shí)；建立龐大的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)；不同企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)條件不同，工藝方法不同；現(xiàn)有的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)都是針對(duì)某一產(chǎn)品或某一工廠設(shè)計(jì)。目前，還沒有一種CAPP系統(tǒng)能適用于所有類型的零件，也沒有一種系統(tǒng)能全部自動(dòng)化。多數(shù)是半創(chuàng)成或叫綜合型CAPP.,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),,,(七)綜合型CAPP系統(tǒng)簡(jiǎn)介綜合型CAPP系統(tǒng)也稱半創(chuàng)成型CAPP系統(tǒng)原理：將變異型與創(chuàng)成型結(jié)合起來(lái)，即采取變異與自動(dòng)決策相結(jié)合的工作方式。通常：工藝流程設(shè)計(jì)采用變異原理，工序設(shè)計(jì)采用創(chuàng)成原理，目前大多數(shù)屬于此類系統(tǒng)。主要步驟:1首先通過(guò)計(jì)算機(jī)檢索新零件所屬零件族的標(biāo)準(zhǔn)工藝;2根據(jù)新零件的具體情況，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行修改；3采取自動(dòng)決策進(jìn)行工序設(shè)計(jì)。體現(xiàn)了變異與創(chuàng)成相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)。,第五章計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),謝謝,第五章作業(yè),1、從工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)性和經(jīng)驗(yàn)性說(shuō)明CAPP技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)。2、應(yīng)用CAPP與傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)相比主要有那些優(yōu)勢(shì)？3、分析CAPP體系結(jié)構(gòu)中理論技術(shù)基礎(chǔ)層的重要性。4、從你學(xué)到的知識(shí)，分析數(shù)學(xué)模型決策、邏輯推理決策和智能思維決策方式的適用場(chǎng)合。5、數(shù)學(xué)模型決策方式在求解工藝尺寸鏈的方法和步驟6、何謂決策樹和決策表？各有何特點(diǎn)？在設(shè)計(jì)決策表時(shí)應(yīng)注意那些問(wèn)題?7、決策表的順序設(shè)計(jì)法和歸納設(shè)計(jì)法的步驟和區(qū)別。,8、專家系統(tǒng)的組成和工作原理9、交互式、檢索式、派生式、創(chuàng)成式、綜合式和智能式CAPP系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)10、檢索式和派生式CAPP系統(tǒng)有何區(qū)別11、派生式CAPP系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)工藝的篩選方法。12、從你學(xué)到的知識(shí)，說(shuō)明創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)建立的關(guān)鍵技術(shù)在哪里？如何實(shí)現(xiàn)？,第五章作業(yè),謝謝,