【文档说明】第5章计算机辅助工艺过程设计课件.ppt，共(49)页，1.413 MB，由小橙橙上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-77210.html

以下为本文档部分文字说明：

计算机辅助制造5.1概述Introduction第5章计算机辅助工艺过程设计ComputerAidedProcessPlanning工艺设计是生产技术准备工作的第一步，也是连接产品设计和产品制造的桥梁。它对组织生产、保证产品

质量、提高生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，是生产中的关键性工作。5.1.1CAPP技术的提出工艺设计在生产中的关键作用工艺过程设计的复杂性工艺过程设计是技术、经济、社会诸方而因素的整体

优化过程。工艺设计过程中需要大量的决策，这些决策由工艺设计人员根据制造对象的结构和工艺信息、生产环境和条件、科学技术的现状和发展、社会经济的需求等多方面因素，采用多种决策方法来实现。因此，工艺过程设计所面

临的问题极其复杂5.1.1CAPP技术的提出传统的手工工艺设计方式存在多方面的问题。设计效率低下，存在大量的重复劳动。不便于计算机对工艺技术文件进行统一的管理和维护。不便于工艺专家的经验和知识集中起来加以充分地利用

。生产柔性差，不利于计算机应用贯穿于产品策划、设计、工艺规划、制造和管理的全过程。高速发展的计算机技术为工艺设计自动化奠定了基础。5.1.2CAPP概念及意义CAPP的概念计算机辅助工艺设计（CAPP）是通过向计算机输入被加工零件的

几何信息（零件图形包含的信息如表面形状、表面间的相互位置、尺寸及其公差）和加工工艺信息（如材料），由计算机进行工艺设计，自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。CAPP的意义可以取代工艺工程师的繁重劳动

。提高工艺过程设计质量。缩短生产准备周期，提到生产率。减少了工艺过程设计费用及制造费用。在CIMS中，CAPP是连接CAD和CAM的桥梁。5.1.3CAPP的内容及步骤工艺过程设计的内容零件图的研究与工艺分析毛坯

的选择及毛坯图生成定位基准选择工艺路线的拟定(表面加工方法选择；加工阶段的划分；加工顺序安排；工序的集中与分散）工序内容设计(设备及工艺装备选择——机床、刀具、夹具、量具；加工余量的确定；工序尺寸及其公差的确定）工艺文件(加工工艺卡、工序卡)的生成

——注意工序简图的绘制方法机械加工生产率和技术经济分析注意：工序简图的绘制要求(工序简图示例)①加工部位用粗实线绘制，非加工部位用细实线绘制。②采用零件图的表示方法表达工件某工序的形体特征③定位夹紧方案表达④工序简图应按照一定比例绘制。5.1.3CAPP的内容及步

骤计算机辅助工艺过程设计的步骤产品图纸信息输入工艺路线和工序内容拟定加工设备和工艺装备的确定工艺参数计算工艺文件的输出5.1.3CAPP的内容及步骤机械加工工序卡片图5-1计算机辅助工艺过程设计的步骤5.1.3CAPP的内容及步骤计算机辅助制造5

.2计算机辅助工艺过程设计系统的结构StructureofCAPPSystem第5章计算机辅助工艺过程设计ComputerAidedProcessPlanning5.2.1计算机辅助工艺过程设计的类型标准工艺在机械制

造厂中，有许多零件的工艺常年不变，形成标准工艺。例如：齿轮的加工工艺可做成标准工艺。典型工艺－成组工艺对于种类繁多、数量很大的零件，利用相似原理将它们分组分类，形成零件簇或零件组。并对零件簇设计一个代表整个簇的零件及其工艺，这个工艺就是典型工艺，又称成组工艺。

生成工艺对于既不属于标准工艺、又不属于典型工艺的零件，就可以直接利用计算机进行工艺决策，制定出工艺过程，这种工艺称之为生成工艺或创成工艺。计算机辅助工艺过程设计的总体结构如图5-2所示。它是一个塔形结构，

分为三个层次，即基础层、理论技术基础层、设计层。基础层是指进行计算机辅助工艺过程设计的支持环境，包括计算机硬软件系统、数据库系统，计算机网络及通信。理论技术基础层是指要进行计算机辅助工艺过程设计时所需要的技术基础，其中主要有工艺理论、

决策技术等。设计层是计算机辅助工艺过程设计的中心工作和主要工作，内容有零件信息描述、毛坯选择、工艺过程拟定、工艺参数计算、工艺方案分析、工艺文件生成。5.2.2CAPP系统的体系结构计算机辅助工艺过

程设计的总体结构图5-2计算机辅助工艺过程设计的总体结构5.2.2CAPP系统的体系结构如图5-3所示，CAPP系统共有6个功能模块，从图中我们可以了解系统功能活动及其相互间的联系。①零件信息描述模块②毛坯选择③工艺过程拟定④工艺参数的计算⑤工艺方案分析⑥工艺文件生成5.2.2

CAPP系统的体系结构计算机辅助工艺过程设计的功能模块图5-2计算机辅助工艺过程设计的功能模块图计算机辅助制造5.3工艺设计的决策方式DecisionMannerofProcessPlanning第

5章计算机辅助工艺过程设计ComputerAidedProcessPlanning计算机辅助工艺过程设计的核心问题就是研究在工艺过程设计中各类问题的决策规律和方式，探索如何利用计算机进行求解。机械制造工艺设计中的决策方式分为三种：数学模型决策、

逻辑推理决策、智能思维决策。5.3.1数学模型决策5.3.1数学模型决策数学模型决策是以建立数学模型并求解作为主要的决策方式。工艺过程计中，以数值计算为主的问题多用这一方式求解，如工艺尺寸链的计算、切削参数的计算、材

料消耗定额的计算等。但也有一些工艺设计问题，如定位夹紧方案的确定，其影响是多因素的，复杂而又困难，采用模糊数学的不确定推理方式来求解不失为一种有效方法。数学模型决策有：1.系统性数学模型对应的实体对象及其关系具有确定性。2.随机性数学模型对应的实体对象及

其关系具有随机性。3.模糊性数学模型对应的实体对象及其关系具有模糊性。数学模型求解工艺尺寸链，见表5-31.零件加工工序(注意：加工面、工序尺寸、加工余量、定位面的表示)2.尺寸联系矩阵3.生成尺寸链矩阵(确定组成环及其性质)4.工序尺寸

偏差计算5.3.1数学模型决策5.3.1数学模型决策工艺尺寸链图表5.3.1数学模型决策尺寸联系矩阵5.3.1数学模型决策3.生成尺寸链矩阵的步骤①确定封闭环封闭环：②确定组成环组成环：③查找工艺尺寸链并判别增减环，见P100图5-4所示。填写尺寸链矩阵尺寸链矩阵5.3.

1数学模型决策5.3.2逻辑推理决策逻辑推理决策是采用确定性的逻辑推理来决策，即描述和处理“条件”和“动作”之间的关系和方法。决策范围：型面加工方法的选择、工序工步排序、刀具选择、机床选择等。常用的逻辑推

理决策有决策树和决策表1.决策树，又称判定树①决策树的原理和结构决策树采用树状结构来描述和处理“条件”和“动作”之间的关系和方法。决策树由结点和分支构成。如图5-5所示。5.3.2逻辑推理决策②加工方

法选择用的决策树举例说明:，位置度为0.05的孔的加工方法。采用图5-6所示的加工方法选择用的决策树完成加工方法的选择。05.00205.3.2逻辑推理决策2.决策表－逻辑决策的主要形式①决策表的结构决策表采用表格结构来描述和处理“条件”和

“动作”之间的关系和方法。应列出所有条件根据条件组合可能出现的动作应包含所有可能的组合注意：双竖线右侧的矩阵，每一列可看成是一条规则。5.3.2逻辑推理决策②决策表的分类限定条件决策表特点说明：左边的条件为输入变量的

具体值；右边的条件组合用符号T或Y表示该条件成立；用符号F或N表示该条件不成立；用空格表示与该条件无关。右下表示动作，动作分为有序动作和无序动作。有序动作用连续的阿拉伯数字表示；无序动作用“×”表示；空格表示不采取任何动

作。5.3.2逻辑推理决策混合条件决策表特点说明：左边的条件只是条件辨识；右边的条件组合给出具体的条件值；右下表示动作，动作分为有序动作和无序动作。有序动作用连续的阿拉伯数字表示；无序动作用“×”表示；空格表示不采取任何动作。扩展条件决策表5.3.2逻

辑推理决策③决策表的性能规则分为简单规则和复合规则简单规则指一条规则的条件组合中只有“T”和“F”项，无空格。复合规则指一条规则的条件组合中有一个或多个空格。完整性决策表的完整性是指决策表能包含各种可能情况的组合。可从数学角度来检查决策表的完整性:a)一个决策表中若有m个

条件，则应有2m条独立的简单规则；b)一个复合规则中若有n个空格，则等效于2n条独立的简单规则。5.3.2逻辑推理决策精确性决策表中的条件、条件组合、动作合决策运作均应能满足决策的要求。冗余性当两条规则的条件组合中有条件互相重叠时，又有同样的决策动作，则该决策表有冗余。如图5-10所示

，规则A包含B，规则Ａ和B是冗余的。5.3.2逻辑推理决策一致性当两条规则的条件相同，取出现了不同的决策动作，则该决策表不一致性，或称有矛盾。如图5-10所示，规则A和C循环有重复性步骤的决策过程，可用带循环机制的决策表来实现。注意：前一工序为后一工序准备条件，如图5-11所示。5.

3.2逻辑推理决策合并与分解采用合并与分解措施来减小决策表的大小。扩展为了完整决策表、简化决策表的描述，可将决策表进行一些功能上扩展。a)剩余规则b)特定符号c)循环5.3.2逻辑推理决策5.3.2逻辑推理决策注意：开

始进入时，取最小值等于第1个数据值5.3.2逻辑推理决策④决策表的设计顺序设计法适用于完整性要求较高的决策表设计。其步骤：列出所有可能的条件→列出各种规则的条件组合→写出各条简单规则所需的决策动作→设计出全部动作→将简单规则合并为复合规则→检查决策表性能归纳设计法

与顺序设计法相比，要快捷些。其步骤：列出全部简单规则→进行归纳整理，列出所有的条件、动作和决策动作→进行规则合并，包括将简单规则合并为复合规则→检查决策表性能5.3.3智能思维决策工艺过程设计中，有些问题的决策往往依赖于工艺人员的经验和智能思

维能力，因此需要应用人工智能。人工智能(ArtificialIntelligent，AI)是计算机科学中涉及设计智能计算机系统的一个分支，这些系统呈现出与人类的智能行为如理解语言、学习、推理、联想和解决问题等有关的特性。智能思维决策有专家系统(ExportSyste

m，ES)、模糊逻辑(fuzzylogic，FL)和神经网络(NeuralNetworks，NN)等方法。专家系统1.专家系统的工作过程和组成明确所要解决的问题提取知识库中相应的事实和规则进行推理，作出决策5.3.3智能思维决策专家系统2.专家系统的建立过程知识获取

知识表达方法的选择知识库的设计推理机的设计：正向推理、反向推理、混合推理、模糊推理输入/输出接口设计3.专家系统知识的表达方法谓词逻辑、框架、语义网络、产生式系统可查阅人工智能方面的书籍。计算机辅助制

造5.4计算机辅助工艺过程设计的原理和方法PrincipleandMethodofComputerAidedProcessPlanning第5章计算机辅助工艺过程设计ComputerAidedProces

sPlanning5.4.1检索式工艺过程设计系统2.检索式CAPP系统的工作过程(1)准备阶段建立标准工艺库→确定零件信息描述方法→确定搜索方法关键点：搜索方法的确定搜索过程：①是否标准工艺；②具体的标准工艺号。搜索方式：盲目搜索；启发式搜索。利用启发性知识效率高(2)运行阶段输

入零件信息→搜索标准工艺→存储标准工艺1.检索式CAPP系统的设计原理将较成熟的现行工艺(标准工艺)以编码形式存入计算机中，当编制新工艺时，检索已有的工艺规程，如有现成的工艺则调用输出。设计原理框图Y屏幕显示已有工艺规程输入较成熟或现有的零件编码检索现

有零件工艺规程是否有现成工艺规程手工编制工艺规程得到工艺规程打印输出工艺规程N检索式CAPP系统原理框图5.4.1检索式工艺过程设计系统以铆焊零件为例，来说明关键字启发式搜索法。1.确定标准工艺关键字根据影响加工方法的各因素提取关键字，描述零件——用字符串表

示关键字。关键字的提取方法表5-6所示。2.构成关键字树。如图5-25所示3.启发式搜索三、关键字启发式搜索法5.4.1检索式工艺过程设计系统5.4.1检索式工艺过程设计系统采用启发式搜索法搜索关键字BHSJ的标准工艺5.4.1检索式工艺过程设计系统5.4.2派生式工艺过

程设计系统在成组技术基础上，根据零件分类编码系统将零件分成各零件族。采用复合零件法或复合工艺路线法编制成组工艺，按零件族存入计算机的数据库中。编制新零件工艺时，首先输入零件的成组代码，计算机识别出所属零件族

后，调入该零件族的成组工艺，然后根据新零件的几何工艺信息，增删或编辑成新零件的工艺过程。设计原理框图1.派生式CAPP系统的设计原理(1)准备阶段：编码→分组分类→编制成组工艺→设计检索模块→设计编辑修改模块(2)运行阶段：对新零件编码→检索所属零件族→调

出零件族工艺→修改编辑形成新零件工艺，输出2.派生式CAPP系统的工作过程输入零件编码检索零件族矩阵是否有样件工艺路线人机对话生成工艺路线综合数据库调入样件工艺路线屏幕显示编辑，修改是否需要编辑生成工艺规程打印输出NYYN5.4.2派生式工艺过程设计系统(1)零件的频谱分析进行零件

的结构特征和工艺特征方面的频谱分析，频数大的特征必须反映到典型零件中，频数小的特征可舍去。(2)零件族矩阵建立族中每个零件的特征矩阵综合统计在一个特征矩阵上，用频数表示出现的次数，对频数极少的码位、码域进行删除，得到零件族特征矩阵，存入数据库。(3)典型零件的合成根据特征

矩阵，设计典型零件，包含结构、工艺特征。零件族中零件数量多时，可进一步细分为子典型零件，再进行合成。3.典型零件的设计——成组技术在CAPP系统中的应用5.4.2派生式工艺过程设计系统5.4.3创成式工艺过程设计系统全部工艺设计过程的决策都由系统做出，不依靠使用者经验

，系统内部也不存贮任何形式的原有工艺文件。系统在分析了零件的几何要素、材料，及其它影响工艺决策的因素后，能为各种零件设计出适用的工艺。设计原理框图1.创成式CAPP系统的设计原理2.创成式CAPP系统设计所需的工作(1)确定系统的对象范围(2

)设计零件信息描述方法(3)确定工艺过程设计中各项工艺问题的决策方式(4)建立加工资源库(5)设计工艺文件的生成和输出系统5.4.3创成式工艺过程设计系统3.创成式CAPP系统的体系结构5.4.3创成式工艺过程设计系统(1)通过数学模型决策、逻辑推理决策和智

能决策等方式和制造资源库自动生成零件的工艺，运行时不需要人的技术性干预，是一种比较理想而有前途的方法。(2)具有较高的柔性，适应范围广。(3)便于计算机辅助设计和计算机辅助制造的集成。(4)由于工艺过程分复杂性、智能性和实用性，目前还没有功能完备的创成式系统。4.

创成式工艺过程设计系统的特点5.4.3创成式工艺过程设计系统计算机辅助制造5.5本章小结PrimaryCoverageofThisChapter第5章计算机辅助工艺过程设计ComputerAidedProcessPlanning1.CAPP的提出及

意义2.工艺设计的决策方式。重点掌握数学模型和逻辑推理决策3.常见的CAPP系统及其工作原理5.4本章小结