第六章 CAPP講稿ppt課件

1、CAPP的原理及運用 CAPPComputer Aided Process Planning，計算機輔助工藝設計系統(tǒng)的功能是指利用計算機軟硬件作為輔助工具，根據產品設計所給出的信息，對產品的加工、裝配等制造過程進展設計。普通以為，CAPP包括毛坯設計、加工方法選擇、工序設計、工藝道路制定和工時定額的計算等。其中，工序設計又可包含工裝夾具的選擇或設計、加工余量分配、切削用量選擇以及機床、刀具的選擇、必要的工序圖生成等。 .一、概述 工藝設計是制造企業(yè)技術部門的主要任務之一，其設計效率和質量對消費的組織、產質量量、消費率、產品本錢、消費周期等有著極大的影響。長期以來，工藝人員根據個人的閱歷以手工方

2、式進展工藝設計，這種傳統(tǒng)的設計方法存在以下的缺陷： 設計效率低。工藝設計人員不僅要思索工藝方案的設計，還必需進展大量的計算、查閱手冊、填寫表格、工藝數(shù)據的統(tǒng)計等繁瑣反復性的任務。 設計質量不穩(wěn)定、規(guī)范化程度差。工藝設計是閱歷性很強的任務，設計質量、所用術語、工藝習慣因人而異，難以一致規(guī)范與優(yōu)化，且隨著工藝設計人員的變動使工藝設計閱歷難以承繼。 不能實現(xiàn)信息集成。目前越來越多的企業(yè)已采用CAD，CAM，ERP等先進的設計、制造與管理技術。隨著制造業(yè)信息化的開展，企業(yè)進一步要務虛現(xiàn)基于網絡和數(shù)據庫的CAD/CAM以及技術信息系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)的集成，而手工工藝設計已不能滿足系統(tǒng)信息集成的要求。 .

3、 1、CAPP的根本構造 雖然CAPP系統(tǒng)的種類很多，但其根本構造都離不開系統(tǒng)控制與人機界面、零件信息描畫與輸入、工藝決策、工藝數(shù)據知識庫、工藝文件管理與輸出等五大部分。 1系統(tǒng)控制與人機界面的主要義務就是控制與協(xié)調系統(tǒng)各模塊的運轉，是用戶的任務平臺。它經過包括系統(tǒng)菜單、工藝設計的界面、工藝數(shù)據知識的輸入和管理界面、以及工藝文件的顯示、編輯與管理等人機界面實現(xiàn)人機之間的信息交流。 2零件信息是系統(tǒng)進展工藝設計的對象和根據，計算機目前還不能像人一樣識別零件圖上的一切信息，所以必需采用一定的方式和數(shù)據構造來對零件信息進展描畫。如何輸入和描畫零件信息是CAPP最關鍵的問題之一。. 3工藝決策的作用是

4、以零件信息為根據，按預先規(guī)定的順序或邏輯，調用有關工藝數(shù)據或規(guī)那么，進展必要的比較、計算和決策，生成零件的工藝規(guī)程；或者調用已有的零件組規(guī)范工藝規(guī)程，編輯成零件的工藝規(guī)程。如何將人工智能的實際與方法運用于工藝決策是CAPP目前研討的搶手課題。 4工藝數(shù)據知識庫是系統(tǒng)的支撐工具，包含了工藝設計所要求的一切工藝數(shù)據如加工方法、余量、切削用量、機床、刀具、夾具、量具、輔具以及資料、工時、本錢核算等多方面的信息和規(guī)那么包括工藝決策邏輯、決策習慣、閱歷等眾多內容，如加工方法選擇規(guī)那么、排序規(guī)那么等。如何組織和管理這些信息，便于運用、擴展和維護，使之適用于各種不同的企業(yè)和產品，是CAPP系統(tǒng)需求妥善處理的

5、問題。 .5隨著系統(tǒng)運轉時間的增長，系統(tǒng)生成的工藝文件會越來越多，如何管理和維護這些文件將是CAPP系統(tǒng)的重要任務內容。同時，隨著CIMS的實施與運用，迫切要求CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)與消費管理系統(tǒng)進展信息集成，工藝文件管理與輸出模塊那么擔負著與其他系統(tǒng)進展信息集成的重擔。.2、 CAPP的根本類型 CAPP系統(tǒng)就其任務原理主要可以分為派生式、創(chuàng)成式、綜合式和交互式四大類。 1派生式VariantCAPP系統(tǒng)是利用成組技術原理將零件按幾何外形和工藝類似性分類、歸組，每一零件組有一個典型樣件，并為典型樣件設計出相應的規(guī)范樣件工藝，存入工藝文件庫中。當需設計一個零件的工藝時，輸入零件的成組

6、編碼，計算機按此編碼檢索出相應的零件組的規(guī)范樣件工藝，并可根據零件的詳細構造及工藝要求由計算機自動編輯修正或人工編輯修正，從而得到所需的工藝規(guī)程。派生式CAPP系統(tǒng)的根底是成組技術，它依賴于事先歸納整理出來的典型工藝。. 2創(chuàng)成式GenerativeCAPP系統(tǒng)由系統(tǒng)中的工藝決策邏輯與算法根據輸入的詳細零件特征信息對零件的加工工藝進展一系列的決策，從無到有自動地生成零件的工藝規(guī)程。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)人工干涉少，自動化程度高，易于保證工藝的一致性和實現(xiàn)優(yōu)化。但由于零件構造的多樣性、復雜性以及工藝決策邏輯隨環(huán)境變化等要素的影響，運用面較寬的全面創(chuàng)成系統(tǒng)還不多見。但創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)代表著CAPP的

7、開展方向，目前人們較多的是將人工智能技術如專家系統(tǒng)、人工神經網絡、遺傳基因算法等引入到CAPP系統(tǒng)的開發(fā)中，這為創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的研討與開發(fā)增添了新的活力。 . 3綜合式HybridCAPP系統(tǒng)，亦稱半創(chuàng)成式系統(tǒng)。它是將派生式與創(chuàng)成式相結合，利用各自的優(yōu)點而開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。這種方式目前運用較多，如基于實例與知識的混合式CAPP系統(tǒng)、將成組技術與專家系統(tǒng)相結合的混合式CAPP系統(tǒng)等 。. 4交互式Interactive)CAPP系統(tǒng)就是基于這樣的背景而提出的。它以人機交互的方式完成工藝規(guī)程的設計，強調CAPP中的A是Aid輔助而不是Automatic自動化。在以交互式為根底的系統(tǒng)方式下，工

8、藝人員是工藝決策的主體，CAPP系統(tǒng)的主要功能是協(xié)助用戶“甩筆、“告別手冊。交互式CAPP是一種框架系統(tǒng)，它含有適用于不同環(huán)境、不同需求的根本功能，而對用戶的特定工藝數(shù)據、工藝知識和文件格式將在系統(tǒng)提供的各種協(xié)助下逐漸定義和添加，還可以根據用戶的特殊需求進展特定功能的定制和二次開發(fā)。系統(tǒng)將根據運用中積累的數(shù)據和知識，漸進式地逐漸構成一種人機混合的決策功能。此外，在交互式CAPP系統(tǒng)中，產品工藝文件的管理是其重要組成部分,也是保證產品工藝數(shù)據的完好性、一致性，實現(xiàn)企業(yè)產品工藝信息的集成與共享的根底。在此根底上，系統(tǒng)完全可以自動完成工裝設備、工具、資料、工藝關鍵件、外協(xié)外制件、工藝分配工時定額、輔

9、助用料、關鍵工序等各類統(tǒng)計匯總以及大量的各種工藝文件的歸檔和日常管理任務，可以極大地提高工藝文件的編制及管理效率。 .3、成組技術 成組技術Group Technology，簡稱GT是一門消費技術科學，是CAPP的重要技術根底。它利用事物類似性，把類似問題歸類成組，尋求處理這一類問題相對一致的最優(yōu)方案，從而節(jié)約時間和精神，以獲得所期望的經濟效益。在消費系統(tǒng)中，成組技術可以運用于不同領域。對零件設計來說，由于許多零件具有類似的外形，可將它們歸并為設計族，一個新的零件可以經過修正一個現(xiàn)有同族典型零件而構成。對工藝設計來說，外形類似的零件有類似的加工過程，即同族零件要求類似的工藝過程，從而使工藝設計

10、得到簡化；對消費組織來說，可以組建一個加工單元來制造同族零件，對每一個加工單元只思索類似零件，從而提高了加工系統(tǒng)的柔性，也使得消費方案及其控制變得相對容易。所以GT的中心問題就是充分提示和利用消費系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種類似信息，使企業(yè)以最有效的任務方式得到一致的數(shù)據和信息，為企業(yè)建立集成信息系統(tǒng)打下根底，以獲得最大的經濟效益。 .1 零件分類編碼系統(tǒng) 要提示與利用零件的類似性，零件的分類編碼那么必不可少。零件編碼系統(tǒng)是由代表零件的設計和或制造特征符號所組成。這些符號代碼可以是數(shù)字，也可以是字母，或者兩者的組合。在普通情況下，大多數(shù)分類編碼系統(tǒng)只運用數(shù)字，在成組技術實踐運用中，有三種根本編碼構造。 在

11、樹式構造中，碼位之間是隸屬關系，即除第一碼位內的特征碼外，其他各碼位確實切含義都要根據前一碼位來確定如圖6.1a。由樹式代碼組成的層次構造具有相對密實性，能以有限個位數(shù)傳送大量有關零件信息。 在鏈式構造中，那些有序符號的意義是固定的，每個碼位內的各特征碼具有獨立的含義，與前后位無關如圖6.1b。鏈式構造所包含的特征信息量比樹式構造少，但構造簡單，編碼和識別也比較方便。 工業(yè)上大多數(shù)商業(yè)零件編碼系統(tǒng)都是由上述兩種編碼系統(tǒng)組合而成，構成混合構造?；旌蠘嬙炀哂袠涫綐嬙旌玩準綐嬙旃餐膬?yōu)點如圖6.1c，它能最好地滿足設計和制造的需求。 .圖6.1 分類編碼的構造21312132213321321321

12、3121322133213123123123123第一碼位 第二碼位 第三碼位第一碼位 第二碼位 第三碼位第一碼位 第二碼位 第三碼位(a) 樹式構造(b) 鏈式構造(c) 混合構造.2JLBM-l系統(tǒng) JLBM-1系統(tǒng)如圖6.2所示，它是一個十進制15位代碼的混合構造分類編碼系統(tǒng)，每一碼位用0到9十個數(shù)碼表示不同的特征項號。15個碼位中，第一、二位碼為稱號類別特征矩陣，第三至九碼位為外形與加工碼位，第十至十五碼位為輔助碼位。圖6.3a、圖6.3b分別表示回轉類零件和非回轉類零件的編碼例如。.IJLBM-1分類編碼系統(tǒng)零件稱號類別碼外形及加工碼輔助碼IIIIIVIVVIX XV01234567

13、890123456789回轉體類零件非回轉體類零件零件稱號類別粗分零件稱號類別細分材 料毛坯原始外形熱 處 理精 度長 度直 徑 或寬度回轉體類零件外形及加工碼外部外形及加工根本外形0129功能要素非回轉體類零件外形及加工碼外部外形及加工根本外形0129平面加工曲面加工外形要素內部外形及加工根本外形功能要素平面、曲面加工端面外平面內平面成形刻線輔助孔輔助加工成形輔助孔輔助加工主孔及內部加工主加工孔內部加工主要尺寸.(a) 回轉體類零件021051101260513稱號類別粗分：回轉體、輪盤類稱號類別細分：法蘭盤外部根本外形：單向臺階外部功能要素：無內部根本外形：雙向臺階通孔內部功能要素：有環(huán)槽

14、外平面與端面：單一平面內平面：無非同軸線孔：均布軸向孔資料：普通鋼毛坯原始外形：鍛件熱處置：無主要尺寸直徑：D160400mm主要尺寸長度：L50120mm精度：內外圓與平面.圖6.3 JLBM-1分類編碼系統(tǒng)的分類編碼例如(b) 非回轉體類零件721200302060753稱號類別粗分：非回轉體、板塊類稱號類別細分：支承板外部總體外形：由直線與曲線組成輪廓外部平面加工：側平行平面外部曲面加工：無外部外形要素：無主孔加工：無螺紋、多軸線孔內部加工：無輔助加工：其他資料：灰鑄鐵毛坯原始外形：鑄件熱處置：無主要尺寸寬度：D160400mm主要尺寸長度：L250500mm精度：內孔與平面.3柔性編碼

15、系統(tǒng)Opitz，KK-3，JLBM-1等屬剛性分類編碼系統(tǒng)，存在以下特點： 系統(tǒng)構造較簡單，便于記憶和分類。 便于檢索和辨識。 由于碼位長度有限，不能完好、詳盡地描畫零件構造特征和工藝特征。 同一碼位當中存在高數(shù)值代碼掩蓋低數(shù)值代碼的問題。 不能滿足消費系統(tǒng)中不同層次、不同方面的需求，特別是不能滿足系統(tǒng)集成的需求。. 剛性分類編碼系統(tǒng)存在的缺陷，用傳統(tǒng)分類編碼的概念和實際是無法處理的。所以，人們提出了柔性編碼系統(tǒng)的概念和實際。柔性分類編碼是指分類編碼系統(tǒng)橫向碼位長度可以根據描畫對象的復雜程度變化，即沒有固定的碼位設置和碼位含義。柔性編碼系統(tǒng)既要抑制剛性編碼系統(tǒng)的缺陷，又要承繼剛性編碼的優(yōu)點，所

16、以，零件的柔性編碼構造模型為： 柔性編碼=固定碼位+柔性碼位 固定碼位用于描畫零件的綜合信息，如類別、總體尺寸、資料、毛坯等，與傳統(tǒng)編碼系統(tǒng)類似；柔性碼位主要描畫零件各部分詳細信息，如形面的尺寸、精度、形位公差等。固定碼要充分表達傳統(tǒng)GT編碼簡單明了、便于檢索和識別的優(yōu)點，因此宜選用或參考碼位不太長的傳統(tǒng)分類編碼系統(tǒng)；柔性碼要能充分的描畫零件詳細信息，又不引起信息冗余。柔性編碼的實現(xiàn)普通是以計算機輔助自動編碼技術為手段進展的。 .4零件分組方法 成組技術的中心是利用事物的類似性，將類似的問題歸類成組，以便提出一致的最正確處理方案。零件分組正是尋求零件的類似性，將類似的零件歸并為零件族，這是實施

17、成組技術的根底。這里所說的零件類似性，普通包含了兩個方面的內容，即零件外形的類似性與零件的加工方法工藝的類似性。常用的零件的分組方法有視檢法、消費流程分組法、特征編碼分組法等。當被加工的零件數(shù)量不太多時，可以用視檢法。消費流程分組法是以工廠現(xiàn)行的工藝過程等有關技術資料為根據的，其目的是尋求工廠本已客觀存在的零件加工族及其相應的加工設備組。這個方法比較全面地運用了現(xiàn)有消費條件的類似性，廣泛地運用于零件分類。特征編碼分組法是經過零件編碼來分組的，該方法也叫特征數(shù)據法或特征矩陣法。. (A) 特征矩陣法是從零件編碼中選擇幾位特征性強并對劃分零件組影響較大的碼位作為零件分組的主要根據，而忽略那些影響不

18、大的碼位。當采用的零件編碼較長時普通采用此法。這種方法是根據零件特征信息的統(tǒng)計分析結果，并思索到車間的加工程度、工裝設備條件、設備負荷、管理程度等條件，對每一位代碼劃定一個范圍作為分組的根據，每個特征矩陣對應一個碼域，即一個零件組。分組步驟如下： 零件編碼。首先用零件編碼系統(tǒng)對要分組的零件進展編碼，這是零件分組的根底。 零件代碼排序。為了便于零件分組，也為了便于管理和檢索，需求對零件代碼按從小到大的順序排序。排序完成后可得到零件代碼順序表或代碼清單，代碼清單上的每一個零件代碼都與其零件圖號相對應。 零件構造特征統(tǒng)計分析。零件構造特征統(tǒng)計分析的目的是了解產品零件的各種構造和外形信息的分布情況，為

19、制定零件分組方案和建立特征矩陣提供定量根據。統(tǒng)計分析的關鍵是要對零件編碼進展分解，以了解零件代碼每一位的數(shù)值，并把出現(xiàn)的次數(shù)累計入相應的數(shù)組中，同時求出每位數(shù)值所占的百分比。 分組。在對零件的構造特征信息分布情況進展統(tǒng)計分析的根底上，制定出分組規(guī)范，按此規(guī)范確定假設干特征矩陣，并用特征矩陣對零件進展分組。 . 采用特征矩陣法對零件分組是根據每一個零件的代碼均可用矩陣來表示的原理。如代碼為021051101260513JLBM-1碼的零件可用矩陣來表示，而一個矩陣也可以表示一個零件組。該矩陣是含有一定范圍的零件特征的矩陣，即特征矩陣。根據分組規(guī)范，可以確定假設干個特征矩陣，作為劃分零件組的根據。

20、分組時，將零件代碼矩陣與特征矩陣相比較，假設零件代碼各個位的數(shù)值相對應的位置上都是1，那么以為該零件與此矩陣相匹配，該零件就分入這個組；假設與零件代碼相對應的矩陣位置上有一位不是1，而是0，那么以為該零件與此矩陣不匹配，該零件就不能分入這個組。分組的方法是先用一個特征矩陣與一切零件相比較，把與此矩陣相匹配的零件劃分為一個組，同時打印出此特征矩陣和屬于該組的零件圖號和代碼；再用第二個矩陣與剩下的零件相比較，劃分出第二個零件組，反復這個過程，直到一切特征矩陣對零件挑選終了；最后把一切與特征矩陣不匹配的零件單獨編成一組，打印出它們的圖號和零件編碼。 .第123456789101112131415碼位

21、0111111111121131451161789圖6.5 一個零件的特征矩陣.第123456789101112131415碼位0111111111111111111112111111111111311111111141111511161789圖6.6 一組零件的特征矩陣.(B) 消費流程分析法 消費流程分析是研討工廠消費活動中物料流程客觀規(guī)律的一種統(tǒng)計分析方法。它著重分析消費過程中從原資料到產品的物料流程，研討最正確的物料流程系統(tǒng)。因此，消費流程分析可運用手工廠規(guī)劃、設計和物料科學管理等方面。消費流程分析普通可以包括以下三個主要步驟： (1) 工廠流程分析， (2) 車間流程分析； (3)

22、消費單元(小組)流程分析。. 工廠流程分析是對全廠的物料流進展統(tǒng)計分析，以正確地組成和區(qū)劃各個消費車間和管理部門，使工廠全消費過程有合理的物料流程。經過工廠流程分析可決議各車間的消費義務和設備。 車間流程分析是對本車間消費的全部零件的工藝過程進展統(tǒng)計分析，按工藝過程將零件劃分為加工族，與此同時也尋求出加工各加工族的相應的一組設備(機床組)。因此，車間消費流程分析有助于正確地規(guī)劃車間的組成和簡化車間物料流程。 消費單元流程分析是以單元內消費零件為對象，經過進一步對工藝過程的分析，可以尋求單元最合理的設備平面布置。對單元內消費零件的加工工藝過程分析，還可以把加工族細分為具有某些工藝特征的零件小組，

23、這將有助于成組工藝過程，成組工藝調整方案和成組夾具等方面的設計任務。. 車間消費流程分析的原始資料是車間的消費零件明細表，零件工藝規(guī)程卡片及設備明細表等工藝技術資料。圖a是根據25個零件(代表件)的工藝過程卡片繪制的零件機床圖表(矩陣表)。. 圖b表示的是用消費流程分析法使零件成組后的零件機床圖表，圖表明晰地闡明分類后構成的三個加工族及其相應的機床組。零件代號為21的零件為特殊件，由于經過分析，按其工藝過程不宜歸屬于相應的加工族。. 二、零件信息的描畫與輸入 零件信息包括總體信息如零件稱號、圖號、資料等和構造外形、尺寸、公差、外表粗糙度、熱處置及其他技術要求等。工藝設計的義務，就是要根據這些信

24、息制定一個零件的制造過程。當工藝設計是由人工完成時，人用眼睛看圖，并在頭腦中復原圖紙上表達的產品設計要求。在采用計算機進展輔助工藝設計時，計算機同樣要“懂得零件圖上的信息。然而，按照目前已到達的技術程度，計算機還不能直接“讀懂零件圖。這樣就產生了CAPP所面臨的第一個問題，也是最重要的問題，即CAPP系統(tǒng)的零件信息輸入與計算機內部如何對產品或零件進展表達的問題，其本質就是如何組織和描畫零件信息，讓計算也可以“讀懂零件圖。為此，需求確定合理的數(shù)據構造或零件模型來對零件信息進展描畫。.1、 圖紙信息的描畫與人機交互式輸入1 分類編碼描畫法GT法與輸入 分類編碼描畫法是開發(fā)得最早，也是比較成熟的方法

25、。其根本思緒是按照預先制定或選用的GT分類編碼系統(tǒng)對零件圖上的信息進展編碼，并將GT碼輸入計算機。這種GT碼所表達的信息是計算機可以識別的，它簡單易行，用其開發(fā)普通的派生式CAPP系統(tǒng)較方便。所以，如今仍有許多CAPP系統(tǒng)采用此法。但這種方法也存在一些弊端，如無法完好地描畫零件信息。當碼位太長時，編碼效率很低，容易出錯，不便于CAPP系統(tǒng)與CAD的直接銜接集成等，故不適用于集成化的CAPP系統(tǒng)以及要求生成工序圖與NC程序的CAPP系統(tǒng)運用。 .2知識表示描畫法 在人工智能技術AIArtificial Intelligence領域，零件信息實踐上就是一種知識或對象，所以原那么上講，可用人工智能中

26、的知識描畫方法來描畫零件信息甚至整個產品的信息。一些CAPP系統(tǒng)嘗試了用框架表示法、產生式規(guī)那么表示法和謂詞邏輯表示法等來描畫零件信息，這些方法為整個系統(tǒng)的智能化提供了良好的前提和根底。在實踐運用中，這種方法常與特征技術相結合，而且知識的產生應是自動的或半自動的，即應能直接將CAD系統(tǒng)輸出的基于特征的零件信息自動轉化為知識的表達方式，這種知識表達方法才更有意義。.3 基于外形特征或外表元素的描畫與輸入法 任何零件都由一個或假設干個外形特征或外表元素組成，這些外形特征可以是圓柱面、圓錐面、螺紋面、孔、凸臺、槽。例如，光滑鉆套由一個外圓柱面、一個內圓柱面、兩個端面和四個倒角組成；一個箱體零件可以分

27、解成假設干個面，每一個面又由假設干個尺寸與加工要求不同的內圓外表和輔助孔如螺紋孔、螺栓孔、銷孔等以及槽、凸臺組成。 這種方法要求將組成零件的各個外形特征按一定順序逐個地輸入到計算機中去，輸入過程由計算機界面引導，并將這些信息按事先確定的數(shù)據構造進展組織，在計算機內部構成所謂的零件模型。這種方法優(yōu)點在于：機械零件上的外表元素與其加工方法是相對應的，計算機可以以此為根底推出零件由哪些外表元素組成，就能很方便地從工藝知識庫中搜索出與這些外表相對應的加工方法，從而可以以此為根底推出整個零件的加工方法。這些外表為尺寸、公差、粗糙度乃至熱處置等的標注提供了方便，從而為工序設計、尺寸鏈計算以及工藝道路的合理

28、安排提供了必要的信息。 因此，這種方法在很多CAPP系統(tǒng)中得到了運用。.2、從CAD系統(tǒng)直接讀取零件信息 以上幾種方法雖然各有優(yōu)點，但都存在一個共同的弊病，就是需求人來對零件圖紙進展識別和分析，即需求人來對已設計好的零件圖進展二次輸入。由于輸入過程繁瑣、費時、易出錯，有時甚至還不如手工編制工藝文件來得快，所以在消費實踐中，有些工藝人員不大情愿運用這種方法。最理想的方法是，CAD系統(tǒng)進展零件設計的過程就是CAPP的零件信息輸入過程，即實現(xiàn)CAD與CAPP信息的集成，從而就避開了零件信息的二次輸入問題。. 1特征識別法 設計者在用CAD繪圖系統(tǒng)畫好產品或零件圖之后，CAD系統(tǒng)會用一定格式的文件記錄

29、設計結果，最常見的文件有“.dwg文件和“.dxf等文件。這些文件所包含的普通是點、線、面以及它們之間的拓撲關系等底層的信息，這些信息可以滿足CAD系統(tǒng)進展產品或零件圖的繪制，但不能滿足CAPP系統(tǒng)對零件信息的需求。CAPP所關懷的是零件由哪些幾何外表或外形特征組成，以及這些特征的尺寸、公差、粗糙度等工藝信息。特征識別法就是要對CAD的輸出結果進展分析，按一定的算法識別、抽取出CAPP系統(tǒng)能識別的基于特征的工藝信息。這顯然是一種非常理想的方法，它無疑可以抑制上述手工輸入零件信息的種種弊端，實現(xiàn)零件信息向CAPP，CAM等系統(tǒng)的自動傳輸。但實際證明，這種方法有局限、不通用，而且實現(xiàn)很困難，所以被

30、以為是一個世界難題。. 這主要由于存在以下幾個難點： 普通的CAD系統(tǒng)都是以解析幾何作為其繪圖根底的，其繪圖的根本單元是點、線、面等要素，其輸出的結果普通是點、線、面以及它們之間的拓撲關系等底層的信息。要從這些底層信息中抽取加工外表特征這樣一些高層次的工藝信息非常困難。 在CAD的圖形文件中，沒有諸如公差、粗糙度、外表熱處置等工藝信息，即使對這些信息進展了標注，也很難抽取出這些信息，更談不上把它們和它們所依靠的加工外表聯(lián)絡在一同。 目前CAD系統(tǒng)種類繁多，即使CAPP系統(tǒng)能接納一種CAD的系統(tǒng)輸出的零件信息，也不一定能接納其他CAD系統(tǒng)輸出的零件信息。 .2基于特征拼裝的計算機繪圖與零件信息的

31、描畫和輸入方法 這種方法普通是以某種CAD系統(tǒng)為根底的。這種CAD系統(tǒng)的繪圖根本單元是參數(shù)化的幾何外形特征或外表要素，如圓柱面、圓錐面、倒角、鍵槽，而不是通常所用的點、線、面等要素。設計者采用這種系統(tǒng)繪圖時，不是一條線一條線地繪制，而是一個特征一個特征地繪制，類似于用積木拼裝外形各異的物體，所以也叫特征拼裝。設計者在拼裝各個特征的同時，即賦予了各個外形特征或幾何外表的尺寸、公差、粗糙度等工藝信息，其輸出的信息也是以這些外形特征為根底來組織的，所以CAPP系統(tǒng)可以接納。這種方法的關鍵是要建立基于特征的、一致的CAD/CAPP/CAM零件信息模型，并對特征進展總結分類，建立便于用戶擴展與維護的特征

32、類庫。其次就是要處理特征編輯與圖形編輯之間的關系，以及消隱等技術問題。目前這種方法已用于許多適用化CAPP系統(tǒng)之中，被以為是一種比較有出路的方法。 .3基于產品數(shù)據交換規(guī)范的產品建模與信息輸入方法 要想從根本上實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM的集成，最理想的方法是為產品建立一個完好的、語義一致的產品信息模型，以滿足產品生命期各階段產品需求分析、工程設計、產品設計、加工、裝配、測試、銷售和售后效力對產品信息的不同需求和保證對產品信息了解的一致性，使得各運用領域如CAD，CAPP，CAM，CNC，MIS等可以直接從該模型抽取所需信息。這個模型是用通用的數(shù)據構造規(guī)范來實現(xiàn)的。顯然，只需各CAD系統(tǒng)對產品

33、或零件的描畫符合這個數(shù)據規(guī)范，其輸出的信息既包含了點、線、面以及它們之間的拓撲關系等底層的信息，又包含了幾何外形特征以及加工和管理等方面信息，那么CAD系統(tǒng)的輸出結果就能被其下游工程，如CAPP，CAM等系統(tǒng)接納。近年來流行較廣的是美國的PDES以及ISO的STEP產品定義數(shù)據交換規(guī)范，另外還有法國的SET、美國的IGES、德國的VDAFS、英國的MEDVSA和日本的TIPS等，其中最有運用前景的當屬STEP，STEP支持完好的產品模型數(shù)據，不僅包括曲線、曲面、實體、外形特征等內在的幾何信息，還包括許多非幾何信息，如公差、資料、外表粗糙度、熱處置信息等，它包括產品整個生命周期所需的全部信息。目

34、前STEP還在不斷開展與完善之中。 .三、派生式CAPP系統(tǒng)1、系統(tǒng)的根本任務原理 派生式CAPP系統(tǒng)用GT碼描畫與輸入零件信息。系統(tǒng)要預先對現(xiàn)有零件進展分組，得到所謂的零件組。每個零件組對應一個樣件可以是實踐零件，也可以是虛擬零件，每一個樣件對應一個通用的制造過程，即樣件的規(guī)范工藝規(guī)程。派生式系統(tǒng)需求有零件組矩陣文件用于對規(guī)范工藝規(guī)程的搜索和挑選、樣件的規(guī)范工藝規(guī)程文件及各種加工工程數(shù)據文件如切削用量、設備、刀具、夾具、量具、輔具、工時定額等資料供生成新零件時檢索調用。在工藝設計時，系統(tǒng)以被設計零件的GT碼為根據，首先搜索到該零件所屬的零件組矩陣，再經過系統(tǒng)預先制定的挑選邏輯，從規(guī)范工藝規(guī)程

35、中挑選派生出當前零件的工藝規(guī)程，然后調用有關工藝數(shù)據，對工藝規(guī)程文件進展必要的補充，最后得到當前零件的工藝過程。其系統(tǒng)構造如圖6.7所示。 .零件圖零件編碼零件組檢索規(guī)范工藝規(guī)程檢索編輯修正零件組矩陣庫規(guī)范工藝規(guī)程庫派生式CAPP系統(tǒng)的構造零件工藝規(guī)程.2、系統(tǒng)的設計過程 第一步，選擇或制定適宜的零件分類編碼系統(tǒng)即GT碼。其目的是用GT碼對零件信息進展描畫與輸入和對零件進展分組，以得到零件組矩陣和制定相應的規(guī)范工藝規(guī)程。第二步，進展零件分組。為了合理制定樣件，必需對零件分組。一個零件組普通包含了假設干個類似零件，可以把每個類似零件組用一個樣件來代表也可以用一個零件族矩陣來代表。這個樣件的制造方

36、法就是組內零件的公共制造方法，即規(guī)范工藝規(guī)程。它除了包括樣件的加工內容外，還包括了加工設備、刀具和夾具等信息。它是集中了專家和工藝人員的集體智慧與閱歷，并經過對消費實際的總結制定出來的。 第三步，進展樣件的設計。樣件是一個零件組的籠統(tǒng)，它是一個復合零件。一個零件組矩陣就是一個樣件。設計樣件的目的是為了制定規(guī)范工藝和便于對規(guī)范工藝進展檢索。在設計樣件之前，要檢查各零件組的情況，每個零件組只需求一個樣件。對于簡單零件組，零件種類不超越100為宜；外形復雜的零件組可包含20個左右的零件。設計樣件時，應對零件組的零件進展仔細分析，取出最復雜的零件作為設計根底，把其他圖紙上不同的外形特征加到根底件上去，

37、從而得到樣件。對于比較大的零件組，可先分成幾個小的零件組，合成一個組合件，然后再由假設干個組合件合成整個零件組的樣件。.第四步，制定規(guī)范工藝規(guī)程。樣件的工藝規(guī)程應能滿足該零件組一切零件的加工，并能反映工廠的實踐加工程度，使之盡能夠是合理可行的。普通是在仔細分析組內零件加工工藝并在征求有閱歷的工藝人員、專家和工人的意見的根底上，選擇其中一個工序最多、加工過程安排合理的零件工藝道路作為根本道路，然后把其他零件特有的、尚未包括在根本道路之內的工序，按合理順序加到根本道路中去，構成代表零件組的樣件工藝道路，即規(guī)范工藝規(guī)程。 系統(tǒng)的設計過程如圖6.8所示。 綜上所述，派生式CAPP系統(tǒng)具有如下的特點：類

38、似零件的工藝過程可以到達一定程度上的一致性；技術上較易實現(xiàn)；可減輕工藝文件編制任務；操作人員仍需是有閱歷的工藝人員；規(guī)范工藝規(guī)程沒有思索消費批量的要素；適宜零件類似程度較高的企業(yè)。.選擇分類編碼系統(tǒng)零件編碼零件分組編制零件組規(guī)范工藝規(guī)程制定檢索零件組規(guī)范工藝方案及挑選方法零件組矩陣庫規(guī)范工藝規(guī)程庫派生式CAPP系統(tǒng)的建立過程.四、創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng) 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是根據程序中所反映的決策邏輯和制造工程數(shù)據信息而生成工藝規(guī)程的。這些信息主要是有關各種加工方法的加工才干和對象、各種設備及刀具的適用范圍等一系列的根本知識。而工藝決策中的各種決策邏輯或者植入程序代碼普通的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，或者以

39、規(guī)那么的方式存入相對獨立的工藝知識庫，供主控程序調用基于AI或專家系統(tǒng)的CAPP系統(tǒng)。在向創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)輸入待加工零件的信息后，系統(tǒng)能自動生成各種工藝規(guī)程文件，用戶不需或略加修正即可。派生式CAPP系統(tǒng)的缺陷可以說正是創(chuàng)成式系統(tǒng)的優(yōu)點。 . 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)主要處理兩個方面的問題： 零件工藝道路確實定也叫工藝決策 工序設計 前者的目的是生成工藝規(guī)程主干，即指明零件加工順序包括工序與工步確實定以及各工序的定位與裝夾外表； 后者主要包括工序尺寸的計算、設備與工裝的選擇、切削用量確實定、工時定額的計算以及工序圖的生成等內容。前者是后者的根底，后者是對前者的補充。 .1、 普通創(chuàng)成式CAPP的工

40、藝決策 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的軟件設計，其中心內容主要是各種決策邏輯的表達和實現(xiàn)。雖然工藝過程設計決策邏輯很復雜，包括各種性質的決策，但表達方式卻有許多共同之處，可以用一定方式的軟件設計工具方式來表達和實現(xiàn)，最常用的是決策表和決策樹。用它們來表示知識，并按一定條件選擇工藝方案非常有效、直觀。 .1決策表 決策表是將一組用言語表達的決策邏輯關系，用一個表格來表達，從而可以方便地用計算機言語來表達該決策邏輯的方法。例如選擇孔加工方法的決策可以表述為： 假設待加工孔的精度在8級以下，那么可選擇鉆孔的方法加工。 假設待加工孔的精度為7-8，但位置精度要求不高，可選擇鉆、擴加工；假設位置精度要求高，那么可

41、選擇鉆、鏜兩步加工。 假設待加工孔的精度為7級以上，外表未做硬化處置，但位置精度要求不高，那么可選擇鉆、擴、鉸加工；假設位置精度要求高，那么選擇鉆、擴、鏜加工。 假設待加工孔的精度為7級以上，外表經硬化處置，但位置精度要求不高，那么可選擇鉆、擴、磨加工；假設位置精度要求高，那么選擇鉆、鏜、磨。將上述文字描畫的孔加工方法表達為決策表的方式，那么決策邏輯如表61所示。在決策表中，某特定條件得到滿足，那么取值為T真；不滿足時，取值為F假。表的一列算作一條決策規(guī)那么，采用“標志所選擇的動作。.內外表TTTTTTT孔TTTTTTT8級以下TFFFFFF78級FTTFFFF7級以上FFFTTTT硬化處置F

42、FFFFTT高位置要求FFTFTFT鉆擴鏜鉸磨表61 孔加工方法選擇決策表 . 從表61可以看出，決策表由四部分構成。雙橫線的上半部代表條件，下半部代表動作或結果，右半部為工程值的集合，每一列就是一條決策規(guī)那么。當以一個決策表來表達復雜決策邏輯時，必需仔細檢查決策表的準確性、完好性和無歧義性等內容。完好性是指決策邏輯各條件工程的一切能夠的組合能否都思索到了。它也是正確表達復雜決策邏輯的重要條件。無歧義性是指一個決策表的不同規(guī)那么之間不能出現(xiàn)矛盾或冗余。無矛盾或冗余的規(guī)那么可稱為無歧義規(guī)那么，否那么為有歧義規(guī)那么。.2決策樹 樹不僅是一種常用的數(shù)據構造，當將它用于工藝決策時，也是一種常用的與決策

43、表功能類似的工藝邏輯設計工具。同時，它很容易和“假設IF，那么THEN這種直觀的決策邏輯相對應，很容易直接轉換成邏輯流程圖和程序代碼。決策樹由各種結點和分支邊構成。結點中有根結點、終結點葉子結點和其他結點。根結點沒有前趨結點，終結點沒有后繼結點，其他結點那么都具有單一的前趨結點和一個以上的后繼結點。結點表示一次測試或一個動作。擬采取的動作普通放在終結點上。分支邊銜接兩個結點，普通用來銜接兩次測試或動作，并表達一個條件能否滿足。滿足時，測試沿分支向前傳送，以實現(xiàn)邏輯與AND的關系；不滿足時，那么轉向出發(fā)結點的另一分支，以實現(xiàn)邏輯或OR的關系。所以，由根結點到終結點的一條途徑可以表示一條決策規(guī)那么

44、。 .鋼質軸桿件內外表外外表孔槽內螺紋8級以下78級無高位置要求有高位置要求7級以上無位置要求有位置要求無位置要求有位置要求未硬化處置經硬化處置圖6.9 孔加工方法選擇決策樹鉆鉆、擴鉆、擴、鏜鉆、鏜鉆、擴、鉸鉆、擴、磨鉆、鏜、磨結點邊. 決策樹有如下優(yōu)點： 決策樹容易建立和維護，可以直觀、準確、緊湊地表達復雜的邏輯關系，而且決策表可以轉換成決策樹，表61所示的決策表可以轉換成圖6.9所示的決策樹。 決策樹便于程序實現(xiàn)，其構造與軟件設計的流程圖很類似。決策樹是表示“IFTHEN類型的決策邏輯的很自然的方法。條件IF可放在樹的分支上，而預定的動作THEN那么放在結點上，因此很容易轉換成計算機程序。

45、 決策樹便于擴展和修正，適宜于工藝過程設計。另外，選擇外形特征的加工方法，選擇機床、刀具、夾具、量具以及切削用量等都可以用決策樹。.2、 基于專家系統(tǒng)的工藝決策方法 人工智能技術AI的開展，為CAPP的進一步開展開辟了新的道路。其主要緣由如下： 傳統(tǒng)的程序設計方法中，對一個待處理的問題，首先要建立其數(shù)學或物理模型，最后以算法的方式安排在計算機中。但在工藝過程設計中，主要的任務不是計算，工藝決策方法主要依托工藝人員在長期的消費實踐中積累起來的閱歷性知識，這帶有明顯的專家個人的技巧和智能性質，難以用數(shù)學模型表示，求解的過程是邏輯、判別和決策過程。而專家系統(tǒng)正具有處置這些不確定性和多意性知識的專長。

46、 專家系統(tǒng)本身具有較大的靈敏性。在專家系統(tǒng)中，處理問題所需的知識知識庫同運用知識的方法推理是獨立分開的，機器求解問題不是按預先確定的步驟進展，而是根據環(huán)境條件及到達的目的，在控制戰(zhàn)略推理機指點下，經過搜索來尋覓問題的解答。處理問題所需的知識存于知識庫中可以根據用戶的需求進展增刪和修正。也就是說，當系統(tǒng)運用環(huán)境改動時，用戶只需對原有知識庫進展更新與擴展即可。 CAPP專家系統(tǒng)具有對話才干，用戶可向機器“尋問推理過程。 CAPP專家系統(tǒng)可以具有學習功能，其學習方法目前主要有基于實例的學習方式、基于神經元網絡的樣本學習方式等。. CAPP專家系統(tǒng)主要由零件信息輸入模塊、推理機與知識庫三部分組成，其中

47、推理機與知識庫是相互獨立的。CAPP專家系統(tǒng)不再像普通CAPP系統(tǒng)那樣在程序的運轉中直接生成工藝規(guī)程，而是根據輸入的零件信息去頻繁地訪問知識庫，并經過推理機中的控制戰(zhàn)略，從知識庫中搜索可以處置零件當前形狀的規(guī)那么，然后執(zhí)行這條規(guī)那么，并把每次執(zhí)行規(guī)那么得到的結論部分按照先后次序記錄下來，直到零件加工到終結形狀，這個記錄就是零件加工所要求的工藝規(guī)程。專家系統(tǒng)以知識構造為根底，以推理機為控制中心，按數(shù)據、知識、控制三級構造來組織系統(tǒng)，其知識庫和推理機相互分別，這就添加了系統(tǒng)的靈敏性。當消費環(huán)境變化時，可經過修正知識庫來參與新的知識，使之順應新的要求，因此處理問題的才干大大加強。. CAPP專家系統(tǒng)

48、有處置多意性和不確定性問題的才干，并且可以在一定程度上模擬人腦進展工藝設計，使工藝設計中的許多模糊問題得以處理。特別是對箱體、殼體類零件的工藝設計，由于它們構造外形復雜、加工工序多、工藝流程長，而且能夠存在多種加工方案，工藝設計的優(yōu)劣主要取決于人的閱歷和智慧，因此普通CAPP系統(tǒng)很難滿足這些復雜零件的工藝設計要求。而CAPP專家系統(tǒng)能聚集眾多工藝專家的閱歷和智慧，并充分利用這些知識進展邏輯推理，探求處理問題的途徑與方法，因此能給出合理的甚至是最正確的工藝決策。.1專家系統(tǒng)的組成 專家系統(tǒng)由知識庫和推理機兩大部分組成。這兩部分既彼此分別，又經過綜合數(shù)據庫相互聯(lián)絡。知識庫存貯從專家那里得到的有關該

49、領域的專門知識和閱歷，推理機運用知識庫中的知識對給定的問題進展推導并得出結論。專家系統(tǒng)的組成如圖6.10所示。 信息輸入綜合知識庫推理機知識庫專家系統(tǒng)構造.2知識的獲取 知識的獲取就是將處理問題所用的專門知識從某些知識來源變換為計算機程序。知識庫包括專家閱歷、專業(yè)書籍和教科書的知識或數(shù)據以及有關資料等。3知識的表達 專家系統(tǒng)中知識表達是數(shù)據構造和解釋過程的結合。知識表達方法可分成闡明型方法和過程型方法兩大類。闡明型方法將知識表示成一個穩(wěn)定的現(xiàn)實集合，并用一組通用過程控制這些現(xiàn)實；過程型方法是將一組知識表示為如何運用這些知識的過程。 在CAPP系統(tǒng)中，工藝知識可以采用闡明型方法表達，控制性知識可以采用過程型方法表達。. 產生式規(guī)那么。產生式規(guī)那么Productive Rule將領域知識表示成一組或多組規(guī)那么的集合，每條規(guī)那么由一組條件和一組結論兩部分組成。產生式規(guī)那么的普通表達方式如下所示： IF andor andor THEN and and CAPP系統(tǒng)的控制程序擔任將現(xiàn)實和規(guī)那么的條件部分作比較，假設規(guī)那么的條件部分被滿足，那么