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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用运算机帮助工艺规程设计教案学习目标：充分熟悉运算机技术在设计制造中应用的重要性,明白CAPP在 CAD/CAM中的位置和作用；把握 CAPP的基本工作原理和工作过程；学习和懂得 CAPP 中零件信息描述方法；把握不同类型CAPP系统的研制过程和关键技术；能够设计和应用简洁的 CAPP系统；学习内容：内容学问点学习要求建议自学学时CAPP的基本概念 CAPP的基本组成概述把握4 学时CAPP的类型及其工作原理 CAPP的作用与意义 零件分类编码的概念 成组代码描述CAPP中零件信息的描述和输入懂得4 学时型面特点描述 从
2、 CAD系统直接输入零件信息 派生式 CAPP系统CAPP的类型创成式 CAPP系统应用4 学时CAPP专家系统 摸索题学习重点： CAPP的概念及工作原理；学习难点： 型面特点描述； CAPP专家系统；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用学习建议：对比传统工艺设计和运算机帮助工艺设计的过程,懂得其功能和意义；留意浏览参考书和期刊杂志中关于企业使用 CAPP的示例,加深对本学问点的懂得；在学习过程中,仔细分析课件中给出的应用示例,并积极参加本课件中的虚拟试验；第一章 CAPP的基本概念运算机
3、帮助工艺规程设计,即 Computer Aided Process Planning,简称 CAPP,是通过计算机技术帮助工艺设计人员,以系统、科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程,即工艺规程；具体的说, CAPP就是利用运算机的信息处理和信息治理优势,采纳先进的信息处理技术和智能技术,帮忙工艺设计人员完成工艺设计中的各项任务,如挑选定位基准、拟订零件加工工艺路线、确定各工序的加工余量、运算工艺尺寸和公差、挑选加工设备和工艺装置、确定切削用量、确定重要工序的质量检测工程和检测方法、运算工时定额、编写各类工艺文件等,最终生成产品生产所需的各种工艺文件和数控加工编程、生产方案制定和作业方案
4、制定所需的相关数据信息,作为数控加工程序的编制、生产治理与运行掌握系统执行的基础信息； CAD/CAM 向集成化、智能化方向的进展及并行模式的显现都对 CAPP提出了新的要求,因此产生了 CAPP的广义概念：即 CAPP的一头向生产规划正确化及作业方案正确化进展,作为 MRP-的一个重要组成部分；而另一头就向自动生成 NC指令扩展；1.1 CAPP 的基本组成 CAPP系统的组成与其开发环境、产品对象及其规模大小等有关；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用CAPP系统的工作过程与步骤 附图）
5、CAPP的组成与基本结构 附图）掌握模块： 和谐各模块的运行,实现人机之间的信息沟通,掌握产品设计 信息猎取方式；零件信息猎取模块： 用于产品设计信息输入；工艺过程设计模块： 进行加工工艺流程的决策,生成工艺过程卡；工序决策模块： 选定加工设备、定位安装方式、加工要求,生成工序卡；工步决策模块： 挑选刀具轨迹、加工参数,确定加工质量要求,生成工步 卡及供应形成 NC指令所需的刀位文件；输出模块： 输出工艺流程卡、工序和工步卡,工序图等各类文档；产品设计数据库： 存放有 CAD系统完成的产品设计信息；制造资源数据库： 存放企业或车间的加工设备、工装工具等制造资源的相 关信息；工艺学问数据库： 用
6、于存放产品制造工艺规章、工艺标准、工艺数据手 册、工艺信息处理的相关算法和工具等；典型案例库： 存放各零件族典型零件的工艺流程图、工序卡、工步卡、加 工参数等数据,供系统参考使用；编辑工具库： 存放工艺流程图、工序卡、工步卡等系统输入输出模板、手 工查询工具和系统操作工具集等；制造工艺数据库： 存放由 CAPP系统生成的产品制造工艺信息,供输出工艺 文件、数控加工编程和生产治理与运行掌握系统使用；1.2 CAPP 的类型及其工作原理名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用检索式 CAPP系统 附
7、图）工作原理检索式 CAPP系统是将企业现行各类工艺文件,依据产品和零件图号,存入运算机数据库中；进行工艺设计时,可以依据产品或零件图号,在工艺文件库中检索相类似零件的工艺文件,由工艺人员采纳人机交互方式进行修改,最终由运算机按工艺文件要求进行打印输出；派生式 CAPP系统 附图）实现工艺设计自动化,必需要解决两个主要问题 : 实现零件图样信息代码化；要把工艺人员的体会和技能系统化,理论化,代码化；工作原理派生式 CAPP系统是检索式CAPP系统的进展,是利用零件GT成组技术）代码或企业现行零件图编码）,将零件依据结构和工艺相像性进行分组,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
8、计时,第一依据零件的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,最终依据该零件的 GT代码和其它有关信息对典型工艺进行自动化或人机交互式修改,生成符合要求的工艺文件；创成式 CAPP系统 附图）工作原理依靠系统中的决策规律生成；收集了大量的工艺数据和加工学问,并以此规程为基础,在运算机软件基础上建立一系列的决策规律,形成了工艺数据库和加工学问库；在输入新零件的有关信息后,系统可以仿照工艺人员,应用各种工艺决策规律规章,在没有人工干预的条件下,自动生成零件的工艺规程；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - -
9、- - - - 个人资料整理 仅限学习使用总结目前用派生法原理生成工艺规程的方法已经比较成熟,创成法原理目前仍不完善,现在号称创成法系统的只是在部分功能上应用创成原理,所以只能称为半创成式的 CAPP系统；1.3 CAPP 的作用与意义克服传统工艺设计的不足,促进工艺技术的进展大大提高工艺设计的效率和质量将工艺设计人员从大量繁琐、重复性的手工劳动中解放出来提高企业工艺设计的规范化、标准化水平,促进工艺设计水平的提高能有效的积存和继承工艺设计人员的体会,提高企业工艺设计的继承性为现代制造系统集成供应技术桥梁与运算机帮助设计 CAD）系统之间的信息沟通与运算机帮助制造 CAM）系统之间的信息沟通与
10、生产治理系统 MIS）之间的信息沟通与制造自动化系统 MAS）之间的信息沟通与质量保证 CAQ）系统之间的信息沟通其次章 CAPP中零件信息的描述和输入名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用零件信息包括治理信息 又称表头信息,如零件名称、图号、所属产品和部件）、结构形状、尺寸、加工精度 尺寸公差、形位公差和表面粗糙度）、材料及热处理及其它技术要求等方面信息,是工艺设计的对象和依据； CAPP 系统要求全面而正确的零件描述信息,同时要求形成规律层次分明和易于被运算机处理的结构,同时,如何描述和表
11、达零件的工艺特点信息,便于检索系统中已有的相像零件的工艺规程或生成新的工艺规程,这是CAPP系统开发面临的第一个问题,也是最重要的问题；零件信息的输入方法可采纳人机交互式输入或从 CAD图形数据库中直接提取；在人机交互输入法中主要实行成组技术代码法2.1 零件分类编码的概念GT代码法）或型面特点描述法；零件分类编码是指利用成组技术正确抽出零件图纸中为制定工艺过程所必需的必要信息；利用零件分类编码来描述一个零件,可以在宏观上描述零件而不涉及这个零件的细节；建立表示零件的编码系统时必需考虑的几种因素零件类型 回转体、棱形体、拉伸件及板金件等）；代码所表示的具体程度；码的结构：链式、分级结构或混合式
12、；代码使用的数制 二进制、八进制、十进制、字母数字制、十六进制等）；码的结构树式结构 附图）名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用链式结构 附图）混合式结构 附图）信息容量的概念每个分类编码系统都有肯定的信息容量；所谓信息容量就是一个分类编码系统所容纳的零件特点信息总数量,它是评定分类编码系统功能的重要参数；信息容量越大,零件就能描述得越具体,系统信息容量取决于系统内码位数量、项数和结构；2.2 成组代码描述成组技术成组技术,是挖掘和利用生产活动中的相像性的技术,通过分类成组,以便最大限度地获
13、取生产活动中的批量效益,在产品设计、工艺设计、加工制造及生产治理等方面都具有宽阔的应用前景；成组代码为了能对零件进行简洁的描述并便于归类成组,第一要依据成组技术原理制定 GT编码系名师归纳总结 统,依据一套特定的规章,用一组次序排列的字符一般是数字）对零件的各有关特点进行描述第 7 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用和标识；依据 GT编码的规章用字符标识零件特点的过程就是对零件进行编码,这种代码称为成组代码或 GT代码；成组代码的局限性 GT 代码的缺点是零件的信息描述较粗略,特殊是零件的几何参数和工艺参数的定
14、量描述不够；为了克服这一局限性,有人采纳扩大码位取值、增加码位,或采纳分级的柔性码结构等,能在肯定范畴内补偿对有关参数定量描述的不足；但编码系统的复杂性会有所增加,GT码的生成和处理也会相应增加难度；2.3 型面特点描述这种方法可以对零件信息进行具体描述,能将零件的全部设计信息都输入运算机中,并能与加工方法等相对应,使 CAPP系统取得零件全部与精确定量的输入数据,为工艺决策供应牢靠依据；型面特点类型几何外形特点：一般是组成零件型面特点的几何单元；拓扑特点或方位特点：用于表示各几何外形的次序关系；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 14 页精选学习资料 - - - - -
15、- - - - 个人资料整理 仅限学习使用精度特点：用于描述几何外形的尺寸公差、外形公差、位置公差以及表面粗糙度等信息；材料特点：描述型面的材料及热处理信息；其它技术特点：描述上述四大类特点尚没有包括的技术特点参数；型面特点描述的局限性零件型面特点描述的信息量很大,需要人工逐个型面进行分析后把信息逐条手工输入,因此信息输入的效率很低,过程特别繁琐,而且简洁发生错误,严峻影响2.4 从 CAD系统直接输入零件信息CAPP系统的效率；直接从 CAD 的图形数据库中提取用于CAPP 所需要的零件信息,是实现CAD 和 CAPP信息集成的抱负方法；它可以省去人机交互信息输入的工作,大大提高系统的运行效
16、率,削减人工信息转换与输入可能显现的差错,有助于保证数据的一样性；在这方面已进行过多方面尝试,目前仍在进行讨论和探究之中；特点识别法名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理仅限学习使用” 文件）,按一通过分析 CAD系统 一般是二维图形）所供应的结构化数据文件如“*.dxf定的算法识别,供应 CAPP系统能识别的工艺信息,这无疑会克服手工输入零件信息的种种弊端；但实践证明,该方法存在如下严峻的局限性,只能用于一些简洁的、特定的零件；从大量底层信息中提取加工表面特点这样一些高层次工艺信息是特别困难的；难于识别和
17、应用诸如公差、表面粗糙度、热处理等工艺信息的标注；2.5 基于三维特点造型的零件信息描述与输入方法 CAD 系统对零件造型与绘图的基本单元已不是底层的点、线、面,而是参数化的几何形体或特点体素,如圆柱轴段、圆锥轴段、倒角、倒圆、孔、槽、凸缘、筋等,零件的定义是各种特点体素的拼装,并有可能给予各特点体素有关的尺寸、公差、表面粗糙度等工艺信息；毫无疑问,这种零件定义方法难度大、对运算机系统要求高,但会大大便利产品设计者的构思与操作,特殊是有可能为CAD、CAPP、CAM供应统一的零件信息模型,为CAD/CAPP/CAM的信息集成制造条件；基于产品数据交换规范 STEP）的产品建模与信息输入方法 I
18、SO的 STEP产品定义数据交换标准以及与此相一样的在美国流行的PDES标准等是用通用的数据结构规范对产品信息进行描述；明显,只要各 CAD系统对产品或零件的描述符合这个数据规范,其输出的信息既包含了点、线、面以及它们之间的拓扑关系等底层信息,又包含了几名师归纳总结 何外形特点以及加工和治理等方面的信息,那么CAD系统的输出结果就能被其下游工程如第 10 页,共 14 页CAPP、CAM等系统）所接受和应用；目前STEP/PDES正在不断进展和完善之中；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用第三章 CAPP的类型从工艺生成的基本原
19、理来分析,系统可分为三大类型派生式 CAPP系统 创成式 CAPP系统 专家系统 KB-Knowledge Based CAPP System）3.1 派生式 CAPP系统研制过程1. 零件编码 5. 建立工步代码文件2. 零件分组 6. 建立切削数据文件3. 设计零件组的复合零件 7. 设计各种功能子程序4. 设计典型工艺规程 8.CAPP 系统总程序设计实例基于特点的CAPP系统是由北京理工高校机械工程与自动化学院为某厂研制开发的CAPP系统；该系统由零件描述、工艺编制、工艺数据、工艺输出等六个模块组成；其中系统的工艺生成有派生式、交互式和创成式三种方式；此处主要针对学习内容,介绍派生式的
20、相关工作模式；3.2 创成式 CAPP系统主要内容名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用零件描述方法工艺决策规律工艺决策过程工序设计创成式 CAPP系统主要解决两方面的问题：工艺路线的确定 工序设计内 容关 系生成工艺规程主干,即指明零件加 工序尺寸的运算、设备与工装的工次序 包括工步与工序的确定）以 挑选、切削用量的确定、工时定额及各工序的定位与装夹表面；的运算以及工序图的生成等；前者是后者的基础,后者是对前者的补充；创成式 CAPP系统的设计阶段预备阶段1. 明白所开发的系统的设计对象；
21、 2. 对本类零件进行工艺分析； 3. 收集和整理各种加工方法的加工才能范畴和经济加工精度等数据 4. 收集、整理和归纳各种工艺设计决策规律或决策法就；软件编程阶段名师归纳总结 1. 零件的建模；建立创成式CAPP系统的工作步骤第 12 页,共 14 页2. 确定 CAPP系统猎取零件信息的方式；3. 工艺分析和工艺学问总结；4. 确定和建立工艺决策模型；5. 建立工艺数据库；6. 系统主控模块设计；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用7. 人机接口设计；33 专家系统摸索题8. 文件治理和输出模块设计；1. 简要分析 CAPP系统的基本组成和功能；2. 简要说明 CAPP的作用与意义；3. 表达查询式CAPP系统、派生式CAPP系统、创成式CAPP系统的基本原理,并分析比较其异同；4. 在 CAPP系统中,为什么要进行零件编码？常用的编码原理和系统有哪些？它们有何特点？5. 如何建立派生式CAPP系统、创成式CAPP系统？说明所要做的工作步骤；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用6. 在 CAPP中为什么要建立工艺信息数据库？它包括哪些内容？名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页