計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)第一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二本章

學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解CAPP在CAD/CAM中的地位和作用掌握CAPP的基本工作原理和工作過程學(xué)習(xí)和理解CAPP中零件信息描述方法掌握不同類型CAPP系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)重點(diǎn)：CAPP的概念及工作原理第二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二學(xué)習(xí)內(nèi)容概述派生式CAPP系統(tǒng)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)綜合式CAPP系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)KMCAPP系統(tǒng)簡(jiǎn)介第三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二1.概述CAPP的基本概念CAPP在集成制造系統(tǒng)中的地位和作用CAPP類型及基本原理CAPP結(jié)構(gòu)組成及基本技術(shù)CAPP發(fā)展現(xiàn)狀CAPP發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)(CAPP)是將產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成面向制造的指令性數(shù)據(jù)的重要環(huán)節(jié)，起著承上(產(chǎn)品設(shè)計(jì))啟下(加工制造與管理)、連接CAD與CAM及MRP等應(yīng)用系統(tǒng)的橋梁作用第四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP基本概念計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（CAPP,ComputerAidedProcessPlanning），是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助工藝設(shè)計(jì)人員，以系統(tǒng)、科學(xué)的方法確定零件從毛坯到成品的整個(gè)技術(shù)過程(即工藝規(guī)程)CAPP徹底改變了手工編制工藝文件的方式和對(duì)人的依賴，大大提高了編制工效，縮短了生產(chǎn)周期，保證工藝文件的一致性和工藝規(guī)程的精確性，避免不必要的差錯(cuò)，為實(shí)現(xiàn)工藝過程優(yōu)化、集成制造創(chuàng)造條件

輸入設(shè)計(jì)信息選擇工藝路線、決定工序內(nèi)容及所使用的機(jī)床、刀具、夾具…

決定切削用量估算工時(shí)與成本輸出工藝文件…

CAPP系統(tǒng)的基本功能：常見工藝流程第五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP的發(fā)展歷程

研究派生式

CAPP

推出典型系統(tǒng)

CAM－I1976年

研究創(chuàng)成式

CAPP系統(tǒng)智能化工藝決策方法零件信息自動(dòng)獲取60年末～80年代初80年代初～90年代中

深入研究派生式CAPPCAPP進(jìn)入實(shí)用化

CAPP數(shù)據(jù)

管理與應(yīng)用提出CAPP

研究新的

CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與方法

CAPP性能提高90年代中～本世紀(jì)初本世紀(jì)初～1965年Niebel首次提出CAPP思想第六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP的主要內(nèi)容信息建模工藝決策工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理與輸出產(chǎn)品信息建模制造資源建模工藝數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)瀏覽與查詢數(shù)據(jù)輸出加工方法選擇切削參數(shù)計(jì)算加工順序安排……第七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP系統(tǒng)工作過程與步驟第八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP應(yīng)用意義：

將工藝設(shè)計(jì)人員從繁瑣和重復(fù)性的勞動(dòng)中解放出來，可以從事新產(chǎn)品及新工藝開發(fā)等創(chuàng)造性的工作節(jié)省工藝過程編制時(shí)間和編制費(fèi)用，縮短工藝設(shè)計(jì)周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力有助于對(duì)工藝設(shè)計(jì)人員的寶貴經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行集中、總結(jié)和繼承，提高工藝過程合理化的程度，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)較少依賴于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，有利于實(shí)現(xiàn)工藝過程的標(biāo)準(zhǔn)化，提高相似或相同零件工藝過程的一致性降低對(duì)工藝過程編制人員知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)水平的要求減少所需的工裝種類，提高企業(yè)的適應(yīng)能力CAPP是CAD與CAM的橋梁，為實(shí)現(xiàn)CIMS創(chuàng)造條件第九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二工藝設(shè)計(jì)任務(wù)樹工藝設(shè)計(jì)確定毛坯類型確定表面特征元素制訂工藝流程工序設(shè)計(jì)識(shí)別工件材料類別確定毛坯類別外部特征元素內(nèi)部特征元素確定毛坯尺寸選擇表面的各準(zhǔn)備工序確定工藝流程內(nèi)容工序規(guī)劃?rùn)C(jī)床選擇選擇裝夾方式通用工夾量具選擇專用工夾量具設(shè)計(jì)規(guī)劃工序內(nèi)容設(shè)計(jì)工序圖設(shè)計(jì)確定工序中的各工步內(nèi)容和次序工步設(shè)計(jì)工時(shí)成本計(jì)算選擇切削用量確定工藝尺寸選擇加工余量第十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP集成制造系統(tǒng)中的地位和作用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的關(guān)鍵是系統(tǒng)集成，CAPP系統(tǒng)解決了CAD和CAM的連接問題，真正實(shí)現(xiàn)CAD/CAM集成

CAD工裝CADCAMCAPPMISMASCAQ

接受CAD的幾何拓?fù)湫畔?、材料信息以及精度、粗糙度等工藝信息?/p>

向CAD反饋產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià)信息,滿足并行產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求

向CAM提供零件加工所需的設(shè)備、工裝、切削參數(shù)、裝夾參數(shù)及反映零件切削過程的刀具軌跡文件；

接收CAM反饋的工藝修改意見

向工裝CAD提供工藝過程文件和工裝設(shè)計(jì)任務(wù)書

向MIS(管理信息系統(tǒng))提供各種工藝過程文件和夾具、刀具…信息；接受MIS反饋的工作報(bào)告和工藝修改意見

向MAS（制造自動(dòng)化系統(tǒng)）提供各種過程文件和夾具、刀具等信息；

接受MAS反饋的工作報(bào)告和工藝修改意見

向CAQ（質(zhì)量保證系統(tǒng)）提供工序、設(shè)備、工裝、檢測(cè)等工藝數(shù)據(jù)，以生成質(zhì)量控制計(jì)劃和質(zhì)量檢測(cè)規(guī)程；接收CAQ反饋的控制數(shù)據(jù)，修改工藝過程第十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP類型及基本原理CAPP系統(tǒng)按照工藝決策方法主要分為：檢索式CAPP系統(tǒng)派生式CAPP系統(tǒng)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)綜合式CAPP系統(tǒng)

由于零件及制造環(huán)境的不同，很難用一種通用的CAPP軟件來滿足各種不同的制造對(duì)象將派生式、創(chuàng)成式與人工智能結(jié)合綜合而成，目的是綜合派生式和創(chuàng)成式兩者的優(yōu)勢(shì)，避免派生式系統(tǒng)的局限性和創(chuàng)成式系統(tǒng)的高難度第十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二檢索式CAPP系統(tǒng)檢索式CAPP系統(tǒng)是基于成組技術(shù)或基于特征的CAPP系統(tǒng)基本原理：按照零件編碼或圖號(hào)將企業(yè)現(xiàn)行各類工藝文件存入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫

設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)零件編碼或圖號(hào)，在工藝文件庫中檢索類似零件的工藝文件，由工藝人員采用人機(jī)交互方式修改、編輯

檢索式CAPP系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)工藝文件數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)，功能較弱、自動(dòng)決策能力差開發(fā)難度小，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)，與企業(yè)現(xiàn)有設(shè)計(jì)工作方式相一致，得到很多企業(yè)的認(rèn)可，具有很高的推廣價(jià)值第十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二派生式CAPP系統(tǒng)基本原理：利用成組技術(shù)(GT)代碼或企業(yè)現(xiàn)行零件圖編碼，根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝相似性將零件進(jìn)行分組，然后針對(duì)每個(gè)零件組編制典型工藝（主樣件工藝）

設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)零件的GT代碼和其它有關(guān)信息，按編碼搜索零件族，對(duì)典型工藝進(jìn)行自動(dòng)化或人機(jī)交互式修改，生成符合要求的工藝文件

可看成檢索式CAPP系統(tǒng)的發(fā)展，又稱變異式CAPP系統(tǒng)

派生式CAPP系統(tǒng)柔性差，只能針對(duì)企業(yè)具體產(chǎn)品零件的特點(diǎn)開發(fā)，可移植性差，不能用于全新結(jié)構(gòu)的零件工藝設(shè)計(jì)工作原理簡(jiǎn)單，容易開發(fā)，實(shí)際投入運(yùn)行的系統(tǒng)大多是派生式系統(tǒng)第十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)基本原理：與檢索式和派生式方法不同，不是直接對(duì)相似零件工藝文件進(jìn)行檢索與修改，而是根據(jù)零件的信息，通過邏輯推理規(guī)則、公式和算法等，做出工藝決策而自動(dòng)地“創(chuàng)成”一個(gè)零件的工藝規(guī)程

創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)包括：基于傳統(tǒng)過程性程序結(jié)構(gòu)與決策形式的CAPP系統(tǒng)、基于知識(shí)的CAPP專家系統(tǒng)、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的CAPP系統(tǒng)、CAPP工具系統(tǒng)或骨架系統(tǒng)…

創(chuàng)成式方法接近人類解決問題的創(chuàng)新思維方式由于大多數(shù)工藝過程問題不能建立實(shí)用的數(shù)學(xué)模型和通用算法，工藝規(guī)程的知識(shí)難以形成程序代碼，因此只能處理簡(jiǎn)單的、特定環(huán)境下的某類特定零件第十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP的結(jié)構(gòu)組成及基本技術(shù)CAPP系統(tǒng)構(gòu)成與開發(fā)環(huán)境、產(chǎn)品對(duì)象、規(guī)模的大小等因素相關(guān)存放CAD系統(tǒng)完成的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息存放企業(yè)加工設(shè)備、工裝工具等制造資源的相關(guān)信息存放產(chǎn)品制造工藝規(guī)則、工藝標(biāo)準(zhǔn)、工藝數(shù)據(jù)手冊(cè)、工藝信息處理的相關(guān)算法和工具…

存放零件族典型零件的工序卡、工步卡、工藝流程圖、加工參數(shù)…，供系統(tǒng)參考使用存放CAPP系統(tǒng)生成的產(chǎn)品制造工藝信息，供輸出工藝文件、數(shù)控加工編程和生產(chǎn)管理與運(yùn)行控制系統(tǒng)使用存放工藝流程圖、工序卡、工步卡等系統(tǒng)輸入輸出模板、手工查詢工具和系統(tǒng)操作工具集…

第十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP的結(jié)構(gòu)組成及基本技術(shù)CAPP系統(tǒng)構(gòu)成與開發(fā)環(huán)境、產(chǎn)品對(duì)象、規(guī)模的大小等因素相關(guān)控制模塊：協(xié)調(diào)各模塊的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)人機(jī)間信息交流，控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息獲取方式零件信息獲取模塊：產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息輸入工藝路線設(shè)計(jì)模塊：加工工藝流程決策，生成工藝過程卡工序決策模塊：選定加工設(shè)備、定位安裝方式、加工要求，生成工序卡輸出模塊：輸出工藝流程卡、工序和工步卡，工序圖…工步?jīng)Q策模塊：選擇刀具軌跡、加工參數(shù)，確定加工質(zhì)量要求，生成工步卡及提供形成NC指令所需的刀位文件第十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP發(fā)展現(xiàn)狀

CAPP與CAD的零件信息輸入問題，直接關(guān)系CAPP系統(tǒng)能否真正實(shí)現(xiàn)實(shí)用化和商品化

CAD/CAPP/CAM集成理想方法：用通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造全過程的產(chǎn)品定義模型機(jī)械制造業(yè)迫切需要研究開發(fā)新型CAD系統(tǒng)，建立CAD，CAPP，CAM統(tǒng)一的零件模型1）CAPP系統(tǒng)零件信息的描述與輸入2）CAPP系統(tǒng)的通用性3）系統(tǒng)的柔性4）工藝數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6）工序尺寸的自動(dòng)確定和工序圖自動(dòng)生成第十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP發(fā)展現(xiàn)狀工藝設(shè)計(jì)是個(gè)性很強(qiáng)工作

CAPP系統(tǒng)通用化需解決CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方法上的許多基礎(chǔ)問題，如：使CAPP所用的工藝決策規(guī)則與系統(tǒng)各工藝決策模塊完全獨(dú)立，修改和添加有關(guān)規(guī)則而不必修改源程序就能滿足不同用戶的需要；

對(duì)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化工作；

建立通用化、標(biāo)準(zhǔn)化和開放性的工藝數(shù)據(jù)和知識(shí)庫…1）CAPP系統(tǒng)零件信息的描述與輸入2）CAPP系統(tǒng)的通用性3）系統(tǒng)的柔性4）工藝數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6）工序尺寸的自動(dòng)確定和工序圖自動(dòng)生成第十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP發(fā)展現(xiàn)狀

CAPP應(yīng)用環(huán)境千差萬別系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)具有基于典型工藝或?qū)嵗臋z索式設(shè)計(jì)功能，基于實(shí)例的派生式設(shè)計(jì)功能與基于知識(shí)的創(chuàng)成式設(shè)計(jì)等功能滿足不同用戶系統(tǒng)不但能生成面向普通機(jī)床的工藝文件，還應(yīng)能生成面向數(shù)控加工環(huán)境的工藝文件，輸出各種格式的工藝文件1）CAPP系統(tǒng)零件信息的描述與輸入2）CAPP系統(tǒng)的通用性3）系統(tǒng)的柔性4）工藝數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6）工序尺寸的自動(dòng)確定和工序圖自動(dòng)生成第二十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP發(fā)展現(xiàn)狀

CAPP系統(tǒng)所需工藝知識(shí)與規(guī)則，包括工藝決策邏輯、決策習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)、規(guī)則…，工藝決策知識(shí)的收集和整理是建立CAPP專家系統(tǒng)最基本和最重要的工作之一組織和管理工藝決策所用的數(shù)據(jù)信息，使之適用于各種不同的企業(yè)和產(chǎn)品，并便于擴(kuò)充和維護(hù)，是目前CAPP系統(tǒng)需要迫切解決的問題1）CAPP系統(tǒng)零件信息的描述與輸入2）CAPP系統(tǒng)的通用性3）系統(tǒng)的柔性4）工藝數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6）工序尺寸的自動(dòng)確定和工序圖自動(dòng)生成第二十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP發(fā)展現(xiàn)狀研究CAPP專家系統(tǒng)開發(fā)工具使系統(tǒng)具有柔性和通用性；開發(fā)基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的CAPP系統(tǒng)使系統(tǒng)具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)和聯(lián)想記憶功能，并避免推理過程中的組合爆炸…；建造基于實(shí)例與知識(shí)的CAPP系統(tǒng)，使系統(tǒng)能從已設(shè)計(jì)過的實(shí)例中自動(dòng)總結(jié)、歸納和記憶有關(guān)經(jīng)驗(yàn)（即知識(shí)），并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，從而提高系統(tǒng)的工作效率…1）CAPP系統(tǒng)零件信息的描述與輸入2）CAPP系統(tǒng)的通用性3）系統(tǒng)的柔性4）工藝數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6）工序尺寸的自動(dòng)確定和工序圖自動(dòng)生成第二十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP發(fā)展現(xiàn)狀工序尺寸的計(jì)算與確定（包括毛坯尺寸確定…），以及參數(shù)化的基于特征的工序圖生成方法，成為目前CAPP要解決的重要問題1）CAPP系統(tǒng)零件信息的描述與輸入2）CAPP系統(tǒng)的通用性3）系統(tǒng)的柔性4）工藝數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6）工序尺寸的自動(dòng)確定和工序圖自動(dòng)生成第二十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP發(fā)展趨勢(shì)（1）集成化趨勢(shì)（2）工具化趨勢(shì)（3）智能化趨勢(shì)第二十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二（1）集成化趨勢(shì)集成化系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：與CAD系統(tǒng)集成從根本上解決CAPP系統(tǒng)的零件信息輸入問題集成化系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范便于對(duì)各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理集成化是CAPP系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)CADCAPPCAM工藝設(shè)計(jì)信息：對(duì)工步全面、詳細(xì)的規(guī)范描述，輸出符合NC加工的工藝原則數(shù)控加工工序決策結(jié)果零件詳細(xì)信息

零件的幾何工藝特征集成化指CAD/CAPP/CAM的局部集成第二十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二（2）工具化趨勢(shì)工藝設(shè)計(jì)的共性與個(gè)性分開處理工藝決策方式多樣化具有功能強(qiáng)大、使用方便和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)與知識(shí)庫管理平臺(tái)智能化輸出工具化思想主要表現(xiàn)：

共性主要包括：推理控制策略和一些公共算法以及通用的、標(biāo)準(zhǔn)化的工藝數(shù)據(jù)與工藝決策知識(shí)個(gè)性主要包括：與特定加工環(huán)境相關(guān)的工藝數(shù)據(jù)及工藝決策知識(shí)

具有友好統(tǒng)一的人機(jī)工作界面具有功能強(qiáng)大、便利的數(shù)據(jù)與知識(shí)庫管理系統(tǒng)，便于用戶對(duì)各種工藝數(shù)據(jù)與知識(shí)的獲取、表達(dá)、管理與維護(hù)

系統(tǒng)可按標(biāo)準(zhǔn)格式輸出各種工藝文件，還可輸出由用戶自定義的工藝文件

單一的推理控制策略不能滿足用戶的需要，系統(tǒng)應(yīng)能給用戶提供多種工藝設(shè)計(jì)方法第二十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二（3）智能化趨勢(shì)依靠傳統(tǒng)的過程性軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，如利用決策表或決策樹進(jìn)行工藝決策軟件的設(shè)計(jì)等，已不能滿足工程實(shí)際對(duì)CAPP的需要專家系統(tǒng)技術(shù)以及其它人工智能技術(shù)在獲取、表達(dá)和處理各種知識(shí)的靈活性和有效性給CAPP系統(tǒng)的發(fā)展帶來生機(jī)。人工智能技術(shù)已越來越廣泛地應(yīng)用于各種類型的CAPP系統(tǒng)之中基于人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的CAPP系統(tǒng)基于實(shí)例與知識(shí)的CAPP系統(tǒng)ANN（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，ArtificialNeuralNetwork）理論是近年來得到迅速發(fā)展的一個(gè)國(guó)際前沿領(lǐng)域，也為解決現(xiàn)有CAPP系統(tǒng)存在的問題開辟了新的途徑

基本原理：通過系統(tǒng)本身的工藝設(shè)計(jì)實(shí)例來“自我”總結(jié)、組織、學(xué)習(xí)和更新工藝設(shè)計(jì)“經(jīng)驗(yàn)”，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)積累到一定程度時(shí)，系統(tǒng)將成為一個(gè)“聰明的設(shè)計(jì)者”

第二十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在CAPP中的應(yīng)用前向多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在加工方法選擇中的應(yīng)用特征提取與轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成以字符表示的加工方法訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)樣本集………零件信息各特征加工方法應(yīng)用階段學(xué)習(xí)階段第二十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二2.派生式CAPP系統(tǒng)成組技術(shù)零件分類編碼系統(tǒng)基于GT的派生式CAPP系統(tǒng)派生式CAPP系統(tǒng)開發(fā)過程派生式CAPP系統(tǒng)工作過程基于特征的派生式CAPP系統(tǒng)

派生式工藝過程設(shè)計(jì)系統(tǒng)也稱變異式工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)派生式CAPP系統(tǒng)根據(jù)零件信息的描述與輸入方法不同分為：

基于GT碼描述零件信息的派生式CAPP系統(tǒng)基于特征描述零件信息的派生式CAPP系統(tǒng)

派生式CAPP系統(tǒng)建立在成組技術(shù)基礎(chǔ)上第二十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二成組技術(shù)成組技術(shù)（GT）被公認(rèn)為是提高多品種、中小批量生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑，是發(fā)展柔性制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)

成組技術(shù)是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，即研究和發(fā)掘生產(chǎn)活動(dòng)中有關(guān)事物的相似性，并充分利用事物的相似性，把相似問題歸類成組，尋求解決這一類問題相對(duì)統(tǒng)一的最優(yōu)方案，從而節(jié)約時(shí)間和精力以取得所期望的經(jīng)濟(jì)效益機(jī)械制造中的成組技術(shù)是將多種零件按其相似性歸類成組，并以這些組為基礎(chǔ)組織生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝和生產(chǎn)管理的合理化20世紀(jì)50年代起，成組技術(shù)由蘇聯(lián)學(xué)者斯?

帕?

米特洛凡諾夫總結(jié)并在機(jī)械工業(yè)中推廣應(yīng)用成組技術(shù)的發(fā)展：成組加工→成組工藝→成組技術(shù)→成組生產(chǎn)系統(tǒng)

第三十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二GT存在的理由：1）批量法則：中小批量生產(chǎn)成本是大批量的30～50倍，中小批量生產(chǎn)占總生產(chǎn)的70%左右2）設(shè)備利用：大批量生產(chǎn)為專用設(shè)備，而中小批量生產(chǎn)所使用的設(shè)備利用不充分。如普通車床CW6140加工的零件直徑D最大可達(dá)400mm，零件直徑D<100mm的加工占總加工量的80%以上。3）制造周期：制造周期中，大約95%左右的時(shí)間為非加工時(shí)間

第三十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二GT的相似性零件的結(jié)構(gòu)特征相似性包括：

結(jié)構(gòu)相似性（零件的形狀相似、尺寸相似、精度相似…）

材料相似性（零件種類相似、毛坯形狀相似、熱處理方法相似…）

工藝相似性（加工工藝相似、加工設(shè)備相似、工藝裝備相似…）

…GT的核心問題是充分利用生產(chǎn)系統(tǒng)中的各種相似性信息第三十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二GT的應(yīng)用：加工過程：成組技術(shù)可充分利用零件的幾何形狀及加工工藝相似性組織生產(chǎn)，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益同族零件加工采用類似的工藝過程，可以組建一個(gè)加工單元制造同族零件，對(duì)每一個(gè)加工單元只考慮類似零件，使生產(chǎn)計(jì)劃工藝及其控制變得容易設(shè)計(jì)過程：由于許多零件具有類似的形狀，可將它們歸并為設(shè)計(jì)族，新零件設(shè)計(jì)可以通過修改一個(gè)現(xiàn)有同族典型零件(主樣件)而形成主樣件是人為地綜合而成的。一般可從零件族中選擇一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件為基礎(chǔ)，把沒有包括同族其它零件的功能要素逐個(gè)疊加上去，形成該族的假想零件作為其它相似零件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第三十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二零件分類編碼系統(tǒng)

零件分類編碼由代表零件設(shè)計(jì)和制造的特征符號(hào)組成，利用成組技術(shù)正確抽出零件圖紙中為制定工藝過程所必需的必要信息常見編碼系統(tǒng)：

Opitz編碼系統(tǒng)

KK-3系統(tǒng)

JLBM-1系統(tǒng)

柔性編碼系統(tǒng)

設(shè)計(jì)屬性制造屬性其他實(shí)例：

身份證號(hào)430－304－860628－894

圖書分類號(hào)TH166.111.8XXXXXXXX第三十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二零件分類依據(jù)第三十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二分類編碼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整體式

2365022365－0262總體結(jié)構(gòu)碼位碼域碼域碼位分段式第三十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二碼位間結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)

鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)利用零件分類編碼描述零件，可在宏觀上描述零件而不涉及零件的細(xì)節(jié)碼位內(nèi)的信息排列：遵循從小→大、從簡(jiǎn)單→復(fù)雜、從易→難、常見→少見的規(guī)律

分類編碼系統(tǒng)是用各種各樣的符號(hào)，對(duì)零件的有關(guān)特征進(jìn)行描述和識(shí)別的一套規(guī)則和依據(jù)第三十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二編碼：15XXX含義：回轉(zhuǎn)體零件，長(zhǎng)徑比0.33層次結(jié)構(gòu)也稱為單碼結(jié)構(gòu)或樹狀結(jié)構(gòu)

每一個(gè)后級(jí)符號(hào)的含義取決于前級(jí)符號(hào)的值編碼：65XXX含義：非回轉(zhuǎn)體零件，長(zhǎng)寬比0.59尺寸比例幾何外形XXXXX第三十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)也稱多碼結(jié)構(gòu)

有序符號(hào)的意義是固定的，各碼位之間相互獨(dú)立，后級(jí)與前級(jí)符號(hào)無關(guān)系材料批量最大尺寸外部形狀1524回轉(zhuǎn)體零件，最大直徑150中批生產(chǎn)，45＃鋼2534非回轉(zhuǎn)體零件，最大長(zhǎng)度150大批生產(chǎn)，45＃鋼第三十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二混合結(jié)構(gòu)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)組合而成的，形成混合結(jié)構(gòu)。典型的混合結(jié)構(gòu)由一系列較小的多碼結(jié)構(gòu)組成，這些結(jié)構(gòu)鏈中的數(shù)字都是獨(dú)立的，在整個(gè)混合代碼中，需要有一個(gè)或幾個(gè)數(shù)字來表示零件的類別?；旌辖Y(jié)構(gòu)能最好地滿足設(shè)計(jì)和制造的需要?；旌辖Y(jié)構(gòu)具有單碼結(jié)構(gòu)和多碼結(jié)構(gòu)共同的優(yōu)點(diǎn)第四十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二Opitz編碼系統(tǒng)內(nèi)外表面形狀內(nèi)部

形狀平面加工輔助孔及齒形加工主要形狀外表面形狀平面加工輔助孔及齒形加工主要形狀主要形狀主要形狀主要孔平面加工輔助孔及齒形加工主要尺寸材料及熱處理處理毛坯原始形狀加工精度0回轉(zhuǎn)體零件L/D≤0.510.5<L/D<32L/D≥33L/D≤2有異形4L/D>2有異形5特殊的6非回轉(zhuǎn)體零件A/B≤3,A/C≥37A/B>38A/B≤3,A/C<49特殊的第3位內(nèi)回轉(zhuǎn)表面形狀第一位零件分類第2位外表面形狀

形狀代碼1~5位增補(bǔ)代碼6~9位9位8位7位6位第5位第4位Opitz編碼系統(tǒng)：123456789ABCD前9位數(shù)字碼用來傳送設(shè)計(jì)和制造信息，最后4位數(shù)ABCD用于識(shí)別生產(chǎn)操作類型和順序，稱輔助代碼，由各單位根據(jù)特殊需要設(shè)計(jì)安排

第四十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，便于記憶和手工分類系統(tǒng)的分類標(biāo)志雖然形式上偏重于零件的結(jié)構(gòu)特征，但是實(shí)際上隱含著工藝信息

如零件的尺寸標(biāo)志，既反映零件在結(jié)構(gòu)上的大小，同時(shí)也反映零件在加工中所用的機(jī)床和工藝設(shè)備的規(guī)格大小系統(tǒng)雖考慮了精度標(biāo)志，但只用一位碼來標(biāo)識(shí)不夠充分系統(tǒng)的分類標(biāo)志尚欠嚴(yán)密和準(zhǔn)確系統(tǒng)從總體結(jié)構(gòu)上看雖屬簡(jiǎn)單，但從局部結(jié)構(gòu)看，則仍十分復(fù)雜最著名的分類編碼系統(tǒng),德國(guó)Aachen工業(yè)大學(xué)H?Opitz教授開創(chuàng)Opitz編碼系統(tǒng)特點(diǎn)

第四十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二KK-3系統(tǒng)供大型企業(yè)使用的十進(jìn)制21位代碼的混合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

KK-3系統(tǒng)特點(diǎn)：在碼位及順序安排上，基本上考慮到各部分形狀加工順序的關(guān)系，它是一個(gè)結(jié)構(gòu)、工藝并重的分類編碼系統(tǒng)

KK-3系統(tǒng)前7位代碼作為設(shè)計(jì)專用代碼，便于設(shè)計(jì)部門使用在分類標(biāo)志配置和排列上，便于記憶和應(yīng)用采用按功能和名稱作為分類標(biāo)志，特別便于設(shè)計(jì)部門檢索主要缺點(diǎn)是環(huán)節(jié)多

在某些環(huán)節(jié)上，零件出現(xiàn)率較低，意味著環(huán)節(jié)設(shè)置不當(dāng)KK-3系統(tǒng)是日本通產(chǎn)省機(jī)械技術(shù)研究所提出草案，經(jīng)日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)成組技術(shù)研究會(huì)下屬零件分類編碼系統(tǒng)分會(huì)修改而成第四十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二KK-3機(jī)械加工零件分類編碼系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)體非切削加工特殊孔規(guī)則排列內(nèi)平面與內(nèi)周期面內(nèi)曲面內(nèi)廓形狀周期性表面成形平面異形部分功能槽同心螺紋外廓形狀D直徑L長(zhǎng)度細(xì)分類粗分類細(xì)分類粗分類輔助孔端面內(nèi)表面外表面各部形狀與加工外廓形狀與尺寸比主要尺寸材料名稱分類項(xiàng)目2019181716151413121110987654321碼位外廓形狀與尺寸比21特殊孔形狀方向螺紋與成形面方向與階梯周期面與輔助成形面主成形平面外曲面外平面彎曲角度彎曲方向B直徑A長(zhǎng)度細(xì)分類粗分類細(xì)分類粗分類輔助孔主孔以外的內(nèi)表面主孔外表面彎曲

形狀各部形狀與加工外廓形狀與尺寸比主要尺寸材料名稱分類項(xiàng)目19181716151413121110987654321碼位非切削加工2021精度非回轉(zhuǎn)體第四十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二JLBM-1系統(tǒng)我國(guó)機(jī)械工業(yè)部為推行成組技術(shù)而開發(fā)的一種零件分類編碼系統(tǒng)經(jīng)過先后四次修改，于1984年作為機(jī)械工業(yè)部的技術(shù)指導(dǎo)資料頒布JLBM-1系統(tǒng)是一個(gè)十進(jìn)制15位代碼的混合結(jié)構(gòu)分類編碼系統(tǒng)JLBM-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本上和Opitz系統(tǒng)相似，吸取了KK-3系統(tǒng)的特點(diǎn)，克服Opitz系統(tǒng)分類標(biāo)志不全和KK-3系統(tǒng)環(huán)節(jié)過多的缺點(diǎn)

為彌補(bǔ)Opitz系統(tǒng)不足，摒棄Opitz系統(tǒng)的開頭加工碼，把Opitz系統(tǒng)的零件類別碼改為零件功能名稱碼，把熱處理標(biāo)志從Opitz系統(tǒng)中的材料、熱處理碼中獨(dú)立出來，主要尺寸由一個(gè)環(huán)節(jié)擴(kuò)大為兩個(gè)環(huán)節(jié)

JLBM-1系統(tǒng)增加了形狀加工環(huán)節(jié)，比Opitz系統(tǒng)可以容納較多的分類標(biāo)，在系統(tǒng)的總體組成上要比Opitz系統(tǒng)簡(jiǎn)單，易于使用

第四十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二JLBM-1系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖第四十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二柔性編碼系統(tǒng)固定碼用于描述零件的綜合信息，如類別、總體尺寸、材料…

固定碼宜選用碼位不太長(zhǎng)的傳統(tǒng)分類編碼系統(tǒng)，充分體現(xiàn)傳統(tǒng)GT編碼簡(jiǎn)單明了、便于檢索和識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)柔性碼類似傳統(tǒng)編碼系統(tǒng)，主要描述零件各部分詳細(xì)信息，如形面的尺寸、精度、形位公差…

柔性碼要充分的描述零件詳細(xì)信息，又不能引起信息冗余柔性分類編碼指：分類編碼系統(tǒng)橫向碼位長(zhǎng)度可以根據(jù)描述對(duì)象的復(fù)雜程度變化柔性編碼結(jié)構(gòu)模型：

柔性編碼

=固定碼

+柔性碼柔性編碼系統(tǒng)在基于GT的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)中起著重要作用Opitz、KK-3、JLBM-1等都屬于剛性分類編碼系統(tǒng)，其最大的缺點(diǎn)是不能完整、詳盡地描述零件結(jié)構(gòu)特征和工藝特征第四十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二基于GT的派生式CAPP系統(tǒng)把尺寸、形狀、工藝相近似的零件組成一個(gè)零件族，對(duì)每個(gè)零件族設(shè)計(jì)出一個(gè)能覆蓋族中零件所有特征的主樣件，再對(duì)每個(gè)族的主樣件制訂一個(gè)最優(yōu)的工藝規(guī)程當(dāng)制訂某個(gè)零件的工藝規(guī)程時(shí)，用GT碼描述和輸入零件信息（包括有關(guān)幾何和工藝參數(shù)等），經(jīng)分類識(shí)別找到此零件隸屬的族，調(diào)出該族的主樣件工藝文件，進(jìn)行交互編輯、修改，形成新的工藝規(guī)程派生式CAPP系統(tǒng)帶有濃厚的企業(yè)特色，通用性較差，應(yīng)用范圍有局限性第四十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二派生式CAPP系統(tǒng)開發(fā)過程將零件圖上的信息代碼化：根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)，選擇或制訂合適的零件分類編碼系統(tǒng)（即GT碼）手工編碼、計(jì)算機(jī)編碼

按編碼系統(tǒng)對(duì)零件分類歸族零件分組的一條通用規(guī)則：組內(nèi)所有的零件必須具有相似性

主樣件是一個(gè)零件組或零件族的抽象，故其是一個(gè)復(fù)合零件設(shè)計(jì)主樣件的目的是為了制訂標(biāo)準(zhǔn)工藝和便于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝檢索選擇零件分類編碼系統(tǒng)零件分類歸族設(shè)計(jì)主樣件第四十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二派生式CAPP系統(tǒng)開發(fā)過程選擇零件分類編碼系統(tǒng)零件分類歸族設(shè)計(jì)主樣件制訂標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程的表達(dá)工藝規(guī)程的篩選建立工藝數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

按族整理出每族主樣件的標(biāo)準(zhǔn)工藝路線和相應(yīng)的工序內(nèi)容，即標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程包括主樣件加工內(nèi)容、加工設(shè)備、刀具、夾具等信息，集中了專家和工藝人員的集體智慧與經(jīng)驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程可以用工序代碼和工步代碼來表示用工步代碼表示標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程為存儲(chǔ)和調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程文件提供了便利，而且從標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程中篩選出當(dāng)前零件的工藝規(guī)程也很方便

劃分CAPP模塊各模塊程序設(shè)計(jì)

CAPP系統(tǒng)聯(lián)調(diào)第五十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二派生式CAPP系統(tǒng)工作過程對(duì)欲編工藝零件進(jìn)行編碼檢索該零件所屬零件族調(diào)出典型零件的工藝過程編輯修改典型零件工藝輸出零件工藝工藝文件零件第五十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二基于特征的派生式CAPP系統(tǒng)系統(tǒng)的主要思路實(shí)例的獲取與表達(dá)樣件與實(shí)例的管理樣件與實(shí)例管理器

系統(tǒng)的推理策略

基于特征的派生式工藝決策方法(CaseBasedProcessPlanning，CBPP)是CAPP系統(tǒng)開發(fā)中的重要內(nèi)容，基本思想是利用已解決問題的結(jié)果求解新問題，是基于實(shí)例的推理(CaseBasedReasoning，CBR)方法在CAPP中的應(yīng)用和發(fā)展。主要特點(diǎn)：便于知識(shí)的獲??；比較符合生產(chǎn)實(shí)際；效率高；具有自學(xué)習(xí)功能第五十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二基于特征的派生式系統(tǒng)主要思路分類索引樹是動(dòng)態(tài)的，用戶可方便地創(chuàng)建實(shí)例分類索引樹和對(duì)樹進(jìn)行維護(hù)和管理，在樹的任何一層自定義零件類和修改零件類…

用工序—工步二叉樹（或其它模型）描述零件的工藝規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程，對(duì)零件信息和工藝信息進(jìn)行準(zhǔn)確完備的描述用基于特征的零件信息模型取代GT碼用樣件(或?qū)嵗?分類索引樹來取代零件分組用基于特征的推理代替基于零件族矩陣的工藝過程篩選策略以基于特征的零件信息模型為依據(jù)，在基于特征的標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程中自動(dòng)匹配和篩選當(dāng)前零件的工藝規(guī)程在樣件的基礎(chǔ)上增加了實(shí)例的概念實(shí)例是系統(tǒng)中已有的工藝規(guī)程及其相應(yīng)的零件信息的集合第五十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二實(shí)例的獲取與表達(dá)實(shí)例和樣件的概念盡管不盡相同，但它們都包括零件信息和與之相應(yīng)的工藝信息，因此實(shí)例的表達(dá)方式與零件信息和工藝規(guī)程的表達(dá)方式相同實(shí)例存盤？實(shí)例歸類當(dāng)前零件所屬的零件實(shí)例存在否？實(shí)例庫創(chuàng)建新實(shí)例工藝決策返回NNYY

為便于對(duì)實(shí)例的搜索和管理，一般只將有一定代表性的實(shí)例存入實(shí)例庫中，而且為實(shí)例的管理和抽取制定了一定的策略和算法實(shí)例的獲取實(shí)例的表達(dá)實(shí)例來源：1）工藝專家確認(rèn)的CAPP系統(tǒng)本身產(chǎn)生的工藝設(shè)計(jì)結(jié)果及其對(duì)應(yīng)的零件信息2）人工編制、整理并輸入系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程及其對(duì)應(yīng)的零件信息第五十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二樣件與實(shí)例的管理分類樹是一種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)開發(fā)者不必事先對(duì)零件進(jìn)行繁瑣的分類和建立相應(yīng)的樣件庫與實(shí)例庫，而將該樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、建立方法和維護(hù)方法用軟件的形式提供給用戶，為用戶提供建立分類索引樹和實(shí)例庫的工具或平臺(tái)方便用戶根據(jù)自己的實(shí)際需要建立形式和內(nèi)容各異的分類索引樹，從而建立起自己的樣件庫與實(shí)例庫，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行基于特征的派生式工藝設(shè)計(jì)零件類節(jié)點(diǎn)實(shí)例屬性表父實(shí)例類前一個(gè)實(shí)例下一個(gè)實(shí)例例nextpriorfatherinfo實(shí)例節(jié)點(diǎn)

系統(tǒng)開發(fā)者和用戶分別完成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立部分，大大增加了系統(tǒng)的靈活性和通用性，能滿足各種不同用戶的需要

為便于對(duì)樣件與實(shí)例的管理、抽取或搜索，構(gòu)造零件分類索引樹對(duì)樣件與實(shí)例進(jìn)行管理和維護(hù)樣件1實(shí)例1樣件n實(shí)例n子類父類兄類casesamplenextpriorsonfatherinfo零件類屬性表弟類第五十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二樣件與實(shí)例管理器

樣件與實(shí)例管理器用來完成樣件與實(shí)例的管理和維護(hù)工藝數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫CAPP樣件/實(shí)例管理器樣件/實(shí)例庫輸入樣件/實(shí)例入庫輸出樣件/實(shí)例抽取

用戶可在管理器界面引導(dǎo)下方便地創(chuàng)建零件分類索引樹，在已創(chuàng)建的分類索引樹的任何一層自定義零件類或子類，也可以對(duì)已定義過的類進(jìn)行刪除、更名與查看屬性等操作，還可以對(duì)樣件或?qū)嵗齼?nèi)容進(jìn)行編輯修改

CAPP系統(tǒng)在運(yùn)行中，用戶可隨時(shí)在分類索引樹界面的引導(dǎo)下，準(zhǔn)確快捷地抽取所需實(shí)例，或?qū)⒂嘘P(guān)樣件或?qū)嵗搭惔嫒雽?shí)例庫中用戶也可選擇由系統(tǒng)自動(dòng)抽取樣件或?qū)嵗?，或?qū)⒂嘘P(guān)樣件與實(shí)例自動(dòng)存入實(shí)例庫中第五十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二基于特征的派生式CAPP系統(tǒng)的推理策略

在樣件與實(shí)例管理界面的引導(dǎo)下，從分類樹樹根開始，用人機(jī)交互的方式逐層搜索，尋找當(dāng)前零件所屬的零件類找到當(dāng)前零件所屬的零件類后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算當(dāng)前零件與該零件所屬類中的樣件或所有實(shí)例的相似性系數(shù)ks，并將ks最大的樣件或?qū)嵗聪群蟠涡蛄斜盹@示，供用戶選用。

用戶隨時(shí)可查看所列樣件或?qū)嵗挠嘘P(guān)屬性，進(jìn)一步確定該樣件或?qū)嵗欠窨捎?，選擇滿意的樣件或?qū)嵗M(jìn)行基于特征的派生式工藝設(shè)計(jì)以當(dāng)前零件信息和實(shí)例分類索引樹為依據(jù)。兩種實(shí)例抽取方法：人機(jī)交互抽取法

自動(dòng)抽取法

系統(tǒng)以當(dāng)前零件信息作為依據(jù)，從分類索引樹樹根開始，進(jìn)行廣度優(yōu)先搜索，確定當(dāng)前零件所屬的零件類計(jì)算出當(dāng)前零件與該零件所屬類中的樣件或?qū)嵗南嗨葡禂?shù)ks后，系統(tǒng)自動(dòng)取ks值最大的樣件或?qū)嵗秊橐罁?jù)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)若推理結(jié)果不滿意，用戶可以取其他樣件或?qū)嵗M(jìn)行工藝設(shè)計(jì)

1.樣件或?qū)嵗某槿〉谖迨唔摚舶耸屙?，編輯?023年，星期二2.樣件或?qū)嵗评砼c修正

推理

樣件(實(shí)例)推理：將零件的幾何形狀特征信息和樣件或?qū)嵗膸缀涡螤钐卣餍畔⑦M(jìn)行比較和匹配，決定樣件工藝規(guī)程中哪些工序或工步被保留，哪些被刪除實(shí)例搜索成功？讀入實(shí)例信息轉(zhuǎn)創(chuàng)成式工藝設(shè)計(jì)或工藝規(guī)程檢索與編輯子系統(tǒng)或?qū)嵗龜?shù)據(jù)與知識(shí)管理子系統(tǒng)NY主特征與特征匹配？輔特征匹配？刪除此主特征的所有工序或工步刪除此輔特征的所有工序或工步輔特征完成？主特征完成？轉(zhuǎn)下一輔特征轉(zhuǎn)下一主特征在加工方法規(guī)則庫中搜索或人機(jī)交互補(bǔ)充沒匹配上的形狀特征的加工方法（加工鏈）沿著已生成的工藝規(guī)則插入沒匹配上的形狀特征的加工方法接工藝規(guī)程主干修正模塊(必要時(shí))NNNNYYYY第五十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二修正材料相同的零件，其熱處理工藝和要求可能不同原始狀態(tài)（毛坯）不同，下料工序也不同為簡(jiǎn)化過程只考慮零件的形狀特征，推理時(shí)未考慮精度要求，可能出現(xiàn)當(dāng)前零件某些形狀特征精度較低但卻有精加工工序情況樣件或?qū)嵗に囍械亩ㄎ谎b夾方法與實(shí)際被設(shè)計(jì)零件的定位裝夾方法可能不同，要重新確定零件的定位裝夾方式當(dāng)前零件的尺寸與精度以及形位公差、甚至材料及熱處理方式等可能與實(shí)例不同，推理得到的有關(guān)工序尺寸、切削用量與刀具等可能與實(shí)際不符…修正方法：

a.傳統(tǒng)決策方法，修改方法固化在程序中

b.專家系統(tǒng)方法，利用產(chǎn)生式規(guī)則進(jìn)行修正原因：第五十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二相似系數(shù)ks的計(jì)算

ks是用于衡量當(dāng)前零件與有關(guān)樣件或?qū)嵗嗨瞥潭鹊囊粋€(gè)參數(shù)kp—主特征匹配率；ka—輔特征匹配率；kh—總體信息匹配率；kt—精度匹配率；ap，aa，ah，at—分別為相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)，一般取

ap=1，aa=0.5，ah=0.25，at=0.25

若ks=1

表示該實(shí)例與當(dāng)前零件完全匹配；若0.7<ks<1

認(rèn)為基本匹配；若ks<0.7

表示該實(shí)例與當(dāng)前零件的匹配情況不理想，建議采用基于規(guī)則的創(chuàng)成法或其它方法進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)第六十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二3.創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)概述創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)開發(fā)過程一般創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的工藝決策基于專家系統(tǒng)的工藝決策方法CAPP系統(tǒng)中的工序設(shè)計(jì)

創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是一種自動(dòng)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的方法，一般不需要人的干預(yù)自動(dòng)制訂出工藝規(guī)程創(chuàng)成式系統(tǒng)克服了派生式CAPP系統(tǒng)存在的不足

根據(jù)具體零件，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生出當(dāng)前零件所需的各個(gè)工序和加工順序；自動(dòng)提取制造知識(shí)；自動(dòng)完成選擇機(jī)床、刀具和最優(yōu)化加工過程；通過應(yīng)用決策邏輯，模擬工藝設(shè)計(jì)人員的決策過程第六十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)概述創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是根據(jù)零件信息，運(yùn)用計(jì)算機(jī)的工藝決策進(jìn)行搜索及邏輯推理，自動(dòng)地為新零件制訂工藝規(guī)程，且用戶對(duì)工藝規(guī)程無需作大的改動(dòng)的系統(tǒng)

現(xiàn)有創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)都是針對(duì)某一產(chǎn)品或某一工廠專門設(shè)計(jì)到目前為止還沒有一種創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)宣稱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)化創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)主要用來確定工藝路線、進(jìn)行工序設(shè)計(jì)

工藝路線包括：工序與工步的確定，以及各工序的定位與裝夾表面…

工序設(shè)計(jì)包括：工序尺寸的計(jì)算、設(shè)備與工裝的選擇、確定切削用量、計(jì)算工時(shí)定額以及生成工序圖…前者是后者的基礎(chǔ)，后者是對(duì)前者的補(bǔ)充第六十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的開發(fā)過程

1．準(zhǔn)備階段基礎(chǔ)性工作階段，需要大量的調(diào)查研究和仔細(xì)的分析歸納。具體工作大體包括下述內(nèi)容：

(1)

明確開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)象

(2)

對(duì)本類零件進(jìn)行工藝分析確認(rèn)該類零件由哪些基本表面或形狀特征構(gòu)成?每種基本表面的加工方法是什么?(3)搜集和整理各種加工方法的加工能力范圍和經(jīng)濟(jì)加工精度…(4)收集、整理和歸納各種工藝設(shè)計(jì)決策邏輯或決策法則創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般包括準(zhǔn)備階段和軟件編程階段2．軟件設(shè)計(jì)階段

將準(zhǔn)備階段所收集整理到的數(shù)據(jù)和決策邏輯用計(jì)算機(jī)語言實(shí)現(xiàn)第六十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二一般創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的工藝決策工藝決策通常包括：選擇性決策邏輯

如毛坯類型及其尺寸的選擇，加工方法的選擇，機(jī)床及刀具、夾具、量具的選擇，切削用量的選擇…

規(guī)劃型決策邏輯

如工藝路線安排、工序加工步驟確定…

加工方法決策

如加工能力、加工限度、預(yù)加工要求……

工藝設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的、多層次、多任務(wù)的決策過程，且工藝決策涉及面較廣，影響工藝決策的因素較多，在實(shí)際應(yīng)用中的不確定性也較大決策表達(dá)通常用決策樹或決策表來實(shí)現(xiàn)第六十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二決策樹

決策樹是系統(tǒng)工程中決策支持系統(tǒng)常用的方法，也是傳統(tǒng)的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的有效實(shí)用方法決策樹由各種節(jié)點(diǎn)和分支構(gòu)成樹是一種連通而無回路的圖，不僅可作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述樹狀關(guān)系信息，也可以用來表達(dá)決策邏輯

決策樹表達(dá)決策邏輯簡(jiǎn)單、直觀，容易建立和維護(hù)，擴(kuò)充和修改，且便于用邏輯流程圖和程序代碼實(shí)現(xiàn)

適合工藝過程設(shè)計(jì)

作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可用存儲(chǔ)決策知識(shí)信息孔精度低尺寸和形狀精度高位置精度高位置精度低鉆---鏜鉆---鉸鉆第六十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二決策樹的軟件實(shí)現(xiàn)孔精度低尺寸和形狀精度高位置精度高位置精度低鉆---鏜鉆---鉸鉆C1C2A1C3C4A2A3開始C1A1C2YNC3YA2YC4A3YN結(jié)束NN第六十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二決策表?xiàng)l件項(xiàng)目條件狀態(tài)決策項(xiàng)目決策動(dòng)作工件的長(zhǎng)徑比<4TFF4≤工件的長(zhǎng)徑比<16TF卡盤√卡盤+尾頂尖√頂尖+跟刀架+尾頂尖√

將一組用語言表達(dá)的決策邏輯關(guān)系用一個(gè)表格表達(dá)，方便計(jì)算機(jī)語言表達(dá)該決策邏輯，是計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的基本工具長(zhǎng)徑比<4長(zhǎng)徑比≥4長(zhǎng)徑比<10長(zhǎng)徑比≥10卡盤+尾頂尖頂尖+跟刀架+尾頂尖卡盤決策表由表頭和表元素兩部分組成表頭又分成條件和動(dòng)作兩部分，其中條件放在表上部，而動(dòng)作放在表下部車削裝夾方法選擇的決策決策表清晰、緊湊、易讀、易懂、易改，方便作邏輯一致性和完備性檢查第六十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二基于專家系統(tǒng)的工藝決策方法以應(yīng)用AI技術(shù)為基礎(chǔ)的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)即CAPP專家系統(tǒng)是制造業(yè)關(guān)注的課題

CAPP專家系統(tǒng)特征是：

知識(shí)庫：由零件設(shè)計(jì)信息和表達(dá)工藝決策的規(guī)則集組成

推理機(jī)：根據(jù)當(dāng)前的事實(shí)，通過激活知識(shí)庫的規(guī)則集得到工藝設(shè)計(jì)結(jié)果CAPP專家系統(tǒng)特點(diǎn)專家系統(tǒng)的開發(fā)CAPP專家系統(tǒng)的工作過程基于知識(shí)與黑板推理的工藝規(guī)程生成方法

將AI（ArtificialIntelligence，人工智能）技術(shù)應(yīng)用在CAPP系統(tǒng)中所形成的專家系統(tǒng)，也稱智能化CAPP系統(tǒng)第六十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP專家系統(tǒng)特點(diǎn)專家系統(tǒng)具有處理不確定性和多意性知識(shí)的特長(zhǎng)工藝過程設(shè)計(jì)中，主要的工作不是計(jì)算，工藝決策方法主要依靠工藝人員長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)際中積累起來的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)專家系統(tǒng)具有對(duì)話能力用戶可向機(jī)器“尋問”推理過程用戶界面推理機(jī)解釋機(jī)知識(shí)獲取知識(shí)庫和數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域?qū)＜乙话阌脩鬉I專家專家系統(tǒng)具有較大靈活性

專家系統(tǒng)求解問題不是按預(yù)先確定的步驟進(jìn)行，而是根據(jù)環(huán)境條件及達(dá)到的目標(biāo)，在控制策略（推理機(jī)）指導(dǎo)下，通過搜索來尋找問題的解答

CAPP專家系統(tǒng)可以具有學(xué)習(xí)功能

一般創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)以“邏輯算法+決策表”為特征

CAPP專家系統(tǒng)是以“推理+知識(shí)”為特征第六十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二專家系統(tǒng)的開發(fā)認(rèn)識(shí)問題特征找出概念建立關(guān)系設(shè)計(jì)知識(shí)組織結(jié)構(gòu)建立知識(shí)庫及推理機(jī)制檢測(cè)知識(shí)及系統(tǒng)功能提出要求形成概念確定知識(shí)表示和推理方法原型系統(tǒng)再改進(jìn)再設(shè)計(jì)再分析再認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)階段概念化階段形式化階段實(shí)現(xiàn)階段測(cè)試階段第七十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP專家系統(tǒng)的開發(fā)工具目前的專家系統(tǒng)開發(fā)工具從功能方面分：骨架型工具：被實(shí)踐證明了的有實(shí)用價(jià)值的專家系統(tǒng)中，抽出了實(shí)際領(lǐng)域的知識(shí)背景并保留系統(tǒng)中推理機(jī)的結(jié)構(gòu)而形成的一類工具

知識(shí)描述的方式以及推理機(jī)制和擴(kuò)展策略均保持不變，使得這類工具的實(shí)時(shí)應(yīng)變能力差。因針對(duì)性太強(qiáng)、適應(yīng)性差，推廣應(yīng)用受到較大局限通用型工具：根據(jù)專家系統(tǒng)的不同應(yīng)用領(lǐng)域和人工智能活動(dòng)的特征研制出來的，適于開發(fā)多種類型專家系統(tǒng)的開發(fā)工具，實(shí)際上可以認(rèn)為是語言環(huán)境

領(lǐng)域?qū)＜也灰渍莆掌涑绦蛟O(shè)計(jì)技巧，也不易使用。使用這類開發(fā)工具研制實(shí)用化、商品化的專家系統(tǒng)時(shí)，特別是針對(duì)某個(gè)具體應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)，需要知識(shí)工程師和領(lǐng)域?qū)＜颐芮信浜希乙龃罅康亩伍_發(fā)工作輔助型工具：介于前兩類工具之間的工具。根據(jù)專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)中的開發(fā)機(jī)、推理機(jī)和人機(jī)界面三部分的邏輯功能而設(shè)計(jì)的工具系統(tǒng)不借助專用生成工具，要想建立一個(gè)實(shí)用的工藝設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)需要花費(fèi)大量的人力、物力及需較長(zhǎng)的開發(fā)周期第七十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二工藝設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)開發(fā)工具的組成

知識(shí)庫開發(fā)和管理工具零件信息獲取工具推理機(jī)解釋機(jī)工藝規(guī)程（工藝卡、工序圖、工步卡）生成工具設(shè)備及工具、夾具、量具管理工具數(shù)控加工指令生成器加工過程仿真工具第七十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP專家系統(tǒng)的工作過程毛坯的選擇各表面最終加工方法的選擇工藝路線的確定工序設(shè)計(jì)零件模型的修改機(jī)床和夾具選擇加工余量選擇切削用量的選擇第七十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二基于知識(shí)與黑板推理的工藝規(guī)程生成方法控制黑板：負(fù)責(zé)記錄工藝設(shè)計(jì)時(shí)各模塊（對(duì)應(yīng)于一個(gè)子任務(wù)）的推理次序領(lǐng)域黑板：存放零件信息數(shù)據(jù)及其加工方法鏈環(huán)境黑板：存放當(dāng)前零件的工藝設(shè)計(jì)結(jié)果（工藝規(guī)程動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）

領(lǐng)域黑板

(零件信息及其加工鏈)控制黑板(推理機(jī))環(huán)境黑板

(推理計(jì)算結(jié)果)加工方法選擇確定定位夾具加工方法排序選擇設(shè)備選擇工裝子任務(wù)n被激活的知識(shí)、數(shù)據(jù)庫函數(shù)知識(shí)/數(shù)據(jù)調(diào)入工藝知識(shí)與數(shù)據(jù)庫工藝規(guī)程庫工藝規(guī)程主干生成是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)得正確與否的關(guān)鍵，是基于知識(shí)的創(chuàng)成式工藝設(shè)計(jì)的核心和難點(diǎn)工藝規(guī)程主干生成通常劃分為四個(gè)子任務(wù)：選擇加工方法確定定位裝夾表面加工方法排序工藝規(guī)程主干修正第七十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二CAPP系統(tǒng)中的工序設(shè)計(jì)為了簡(jiǎn)化工藝決策過程，按照分級(jí)規(guī)劃與決策的策略，一般創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)在工藝決策時(shí)只生成零件的工藝規(guī)程主干工藝決策后，還必須進(jìn)行詳細(xì)的工序設(shè)計(jì)，即分步對(duì)工藝規(guī)程主干進(jìn)行擴(kuò)充。

對(duì)機(jī)械加工工藝而言，工序設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：

1）零件在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，對(duì)機(jī)床的選擇2）對(duì)工藝裝備的選擇（包括夾具、刀具、量具、…）3）確定出毛坯及各工序（或工步）的加工余量4）各工序尺寸的計(jì)算，并確定出其所對(duì)應(yīng)的公差5）生成機(jī)械加工中各工序?qū)?yīng)的工序圖6）確定出切削速度、進(jìn)給量和吃刀深度7）確定零件在加工時(shí)的工時(shí)定額8）零件加工費(fèi)用的估算9）工藝文件的編輯與輸出10）對(duì)工藝過程進(jìn)行優(yōu)化11）對(duì)材料、工藝裝備等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)第七十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二4.綜合式CAPP系統(tǒng)

將派生式與創(chuàng)成式結(jié)合起來，采取派生與自動(dòng)決策相結(jié)合的工作方式，也稱半創(chuàng)成式CAPP

新零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，首先用計(jì)算機(jī)檢索它所屬零件族的標(biāo)準(zhǔn)工藝，再根據(jù)新零件具體情況，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行刪