计算机辅助工艺设计 CAPP 主讲 肖新华 1 1基本概念 1 CAPP ComputerAidedProcessPlanning计算机辅助工艺过程设计 规划 第1章概述 是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境 利用计算机进行数值计算 逻辑判断和推理等功能来制定零件机械加工工艺过程 2 CAAP ComputerAidedAssemblyProcessPlanning计算机辅助装配工艺过程设计 规划 是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境 利用计算机进行数值计算 逻辑判断和推理等功能来制定装配工艺过程 1 2CAPP的内容 1 毛坯的选择及毛坯图生成根据零件的尺寸 形状 技术要求 生产批量等选择铸件 锻件 棒料及型材等 根据工序余量绘制毛坯图 2 定位夹紧方案选择选择零件加工时的定位基准 粗基准 精基准 确定夹紧方案 3 表面加工方法的选择从零件尺寸 形状 精度等角度 结合企业实际加工设备负载情况 确定各表面加工方法 4 加工顺序安排应用加工顺序安排原则 合理安排加工顺序 1 2CAPP的内容 6 工艺参数的计算切削用量 加工余量和时间定额等 5 通用机床与工装的选择从制造资源库中 机床库 刀具库 夹具库 量具库和辅具库 选择各工序所需的设备和工装 7 专用机床和工装设计需求的提出改 造 买 协 8 工艺文件的输出工艺过程卡 工序卡 调整卡 检验卡等 汇总材料定额 时间定额 设备和工装信息输入到ERP 1 3CAPP的体系结构 设计层 理论层 基础层 1 交互型CAPP系统 1 4CAPP的类型 按照不同类型零件的加工工艺设计需求 编制一个人机交互软件系统 工艺人员在系统的提示引导下 回答工艺设计过程中的问题 对工艺过程进行决策及输入相应的内容 形成所需的工艺规程 特点 1 对人的依赖性很大 要求较高 2 设计结果因人而异 一致性较差 3 系统较简单 工艺决策由操作者完成 提供软件系统 人工设计工艺 2 变异 派生 型CAPP系统 1 4CAPP的类型 利用成组技术 GroupTechnology GT 原理将零件按结构和工艺相似性分类 归族 每族设计一个主样件 建立主样件的工艺规程 典型工艺规程 设计新零件的工艺规程时 根据其成组编码 确定所属族 检索相应的典型工艺修改后生成新的工艺过程 零件GT编码及辅助信息输入 检索零件族 检索典型工艺 自动变异 加工参数处理计算 零件族库 典型工艺库 变异规则库 加工参数库 工艺规程库 交互编辑 格式化输出 工艺文件 检索典型工艺 自动修改变异 3 创成型CAPP系统 1 3CAPP的类型 根据零件信息 自动提取制造知识 产生零件的各工序和工步 自动完成机床和工装选择和加工过程的最优化 通过应用决策逻辑 可以模拟工艺设计人员的决策过程 从无到有 创造生成 零件信息输入模块 加工顺序生成模块 机床选择模块 夹具选择模块 工艺生成输出模块 机床数据库 夹具数据库 刀 工具数据库 切削参数库 决策逻辑程序 刀具 工具选择模块 切削参数选择模块 4 综合型CAPP系统 1 4CAPP的类型 将变异型CAPP与创成型CAPP相结合 工艺路线设计采用变异 工序设计采用创成式 发挥变异和创成的优点 5 智能型CAPP系统 1 4CAPP的类型 将人工智能技术应用在CAPP系统中来完成工艺过程设计 创成型CAPP以逻辑算法 决策表为特征 智能型以知识库 推理机为特征 应用领域专家知识和人工智能技术 市面上常见的CAPP系统 1 4CAPP的类型 1 开目CAPP特点 提供完备的系统工具 企业可以自定义 自扩充 充分满足工艺个性化的需求 支持文件 数据库等多种工艺信息存储形式 提供XML国际通用标准格式 支持基于WEB的应用 提出并实现基于知识的工艺设计思想 提供独特的工艺参数化设计模块 通过可视化的工艺知识建库工具 有效总结企业工艺知识和经验 显著提高工艺设计的效率和水平 与各种主流CAD PDM ERP软件具有良好的集成性 最先提出CAPP工具化思想 业已形成了国内CAPP应用的行业标准 市面上常见的CAPP系统 1 4CAPP的类型 1 开目CAPP功能模块 表格定义模块制造资源管理模块工艺规程编制模块工艺规程管理模块公式管理器模块工艺文件浏览模块BOM输出模块 开目BOM 打印中心模块 市面上常见的CAPP系统 1 4CAPP的类型 2 CAPPWorks直接和上游CAD软件关联 工艺师是面向产品三维模型进行零件工艺设计 装配工艺设计 运用产品三维设计模型建立工序模型 并自动生成每道工序的工艺附图 加工尺寸及公差是直接面向产品三维设计模型进行选择 同时还可以根据工艺的要求进行必要的修改 这些加工尺寸及公差会驱动工艺模型 并自动带入到工序卡片上 对于数控加工则可以直接从工艺模型上获取需要加工编程的毛坯及成品 市面上常见的CAPP系统 1 4CAPP的类型 3 金叶CAPP工艺资源 知识管理和应用 满足企业对工艺经验知识 工艺规范 制造资源等不断积累 优化 共享应用的需求 提高工艺标准化 规范化 提高工艺设计与工艺管理的质量和效率 BOM管理 工艺配置管理 集成共享PDM CAD系统的产品数据 BOM 产品设计模型 基于EBOM 构建PBOM MBOM 围绕PBOM组织 管理 配置产品工艺信息 满足企业系列化产品和批次组织生产的快速工艺设计需要 1 4CAPP的类型 基于知识的快速工艺设计 利用企业工艺资源信息 根据产品的零组件结构 工艺特点 快速检索应用工艺资源 生成零组件装配 机加 钣金 冶金等工艺信息 材料定额 工艺路线 工艺指令 工时定额 工装订货 所需制造资源 参装零组件 检验要求等 并能实现参数化设计 基于知识的决策等模式 工艺管理 信息集成 工艺业务流程管理 满足工艺的审批会签 发布和存档等应用的需要 提供基于结构化工艺信息管理 为产品制造过程中的技术管理 生产准备 生产制造等方面提供所需工艺信息 实现唯一数据源和信息共享的目标 1 4CAPP的类型 工艺仿真 集成通用仿真平台 基于二 三维图形技术实现关键工艺 复杂工艺 装配工艺的全景仿真 提高工艺设计质量 提升工艺设计能力 支撑并行工程 1 4CAPP的类型 4 天河CAPP 5 机械加工工艺手册 软件版 6 艾克斯特CAPP 7 CAXACAPP 8 众望CAPP 1 成组技术 1 5CAPP的基础技术 从广义上讲 成组技术就是将许多各不相同 但又具有相似性的事物 按照一定的准则分类成组 使若干种事物能够采用同一解决方法 从而达到节省人力 时间和费用之目的 成组技术的普遍原理可以适用于各个领域 当在机械制造系统领域内研究与应用成组技术时 成组技术可定义为 将企业生产的多种产品 部件和零件 按照一定的相似性准则分类成组 并以这种分组为基础组织生产的全过程 从而实现产品设计 制造和生产管理的合理化及高效益 1 5CAPP的基础技术 2 零件信息描述技术 零件信息描述与输入是CAPP的第一步 其技术难度大 工作量大 是影响整个工艺设计效率的重要因素 零件信息描述与产品设计中的产品建模不同 产品建模技术是从设计的角度来描述零件 侧重于零件的功能 性能 外观等 零件信息描述是从工艺的角度获取零件加工所需的信息 零件信息描述方法 分类法 编码描述法 特征矩阵描述法 形体法 型面法 型面编码描述法 型面语言描述法 型面数学描述法 3 工艺设计决策机制 1 5CAPP的基础技术 工艺设计决策过程是一项复杂的多层次 多任务的决策过程 涉及面广 影响工艺决策的因素多 难度比较大 工艺决策方式 数学模型决策 系统性数学模型 随机性数学模型 智能思维决策 逻辑推理决策 决策树 决策表 模糊数学模型 专家系统 模糊逻辑 神经网络 遗传算法 蚁群算法 4 工艺知识的获取及表示 1 5CAPP的基础技术 知识是人类智能的基础 是人类在长期的生产 生活及科学研究中积累的对客观世界的认识和经验 知识表达方法 产生式表示法 一阶谓词表示法 框架表示法 语义网络表示法 4 工艺数据库 1 5CAPP的基础技术 工艺数据是指在工艺过程设计过程中所使用及产生的数据 把数据库技术应用于CAPP中制造资源的管理中 包括机床库 夹具库 刀具库 量具库 切削参数库 材料库等 常见数据库系统 Sqlserver Access Oracle DBII Sybase 1 传统工艺过程设计存在的问题 1 6CAPP的意义 1 人工设计工艺规程一致性差 质量不稳定 难以优化和标准化 2 效率低 大量重复劳动表现在 产品更新换代 工艺重新设计不能利用成组技术的优势工艺设计重复 导致工装设计 制造重复手工编写工艺 30 左右的时间花费在书写上 3 不便于用计算机对工艺文件进行统一管理和维护 4 不便于将工艺专家的知识和经验集中 充分利用 5 不能适应多品种 小批量的生产形式 1 减轻工艺工程师的劳动强度 1 6CAPP的意义 2 提高工艺过程设计质量 3 缩短生产周期 提高生产率 4 减少工艺过程设计费用和制造费用 5 CAPP是连接CAD与CAM的桥梁 2 CAPP的意义 第一个CAPP系统是挪威在1969年出的AUTOPROS系统 它是根据成组技术原理 用零件的相似性去检索和修改标准工艺来制定相的零件规程 CAPP不是一个简单的工艺表格填写工具 发展趋势如下 1 7CAPP的发展趋势 1 集成化 网络化 2 工具化 工程化 3 智能化 知识化