制造業(yè)及發(fā)展概論

02四月2024制造業(yè)及發(fā)展概論01四月2024制造業(yè)及發(fā)展概論1第1章制造業(yè)制造業(yè)是指對原材料(采掘業(yè)的產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品)進(jìn)行加工或再加工，以及對零部件裝配工業(yè)的總稱；制造業(yè)一般有消費品制造業(yè)、輕工業(yè)品制造業(yè)和重工業(yè)品型制造業(yè)、民用產(chǎn)品制造業(yè)和軍工產(chǎn)品制造業(yè)以及傳統(tǒng)制造業(yè)和現(xiàn)代制造業(yè)之分；工業(yè)化發(fā)達(dá)國家大約1/4的人口從事制造業(yè)，70%～80%的物質(zhì)財富來自于制造業(yè)。第1章制造業(yè)制造業(yè)是指對原材料(采掘業(yè)的產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品)進(jìn)行21.1物質(zhì)生產(chǎn)貫穿人類歷史材料、能源和信息是人類社會經(jīng)濟的三大重要支柱。人類社會經(jīng)濟發(fā)展的歷史，就是人類利用材料、能源和信息進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的歷史；材料、能源和信息領(lǐng)域的任何技術(shù)革命，必然導(dǎo)致生產(chǎn)方式的革命和生產(chǎn)力發(fā)展的飛躍。物質(zhì)生產(chǎn)材料產(chǎn)品信息能源1.1物質(zhì)生產(chǎn)貫穿人類歷史材料、能源和信息是人類社會經(jīng)濟的31.2傳統(tǒng)制造業(yè)制造業(yè)創(chuàng)造了人類人與猿相分離，是由于人學(xué)會了雙足行走和用手制造并使用工具，這是人類進(jìn)化的關(guān)鍵一步。隨著狩獵和采集技術(shù)的改進(jìn)，人們制造的工具日趨精細(xì)，種類越來越多，出現(xiàn)了有組織的石料開采和加工，形成了原始制造業(yè)。使用工具、制造工具，即原始的制造技術(shù)和生產(chǎn)方式的改變引發(fā)了古猿進(jìn)化的改轍，驅(qū)引他們用腦思維，腦容量逐漸增大，經(jīng)選擇遺傳而與猿類分離，變成堂堂直立的人類。原始的工具制造是人類社會制造業(yè)的最早萌芽。1.2傳統(tǒng)制造業(yè)制造業(yè)創(chuàng)造了人類4制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)革命的主力軍

第一次工業(yè)革命———從1765年瓦特發(fā)明蒸汽機算起已延續(xù)了247年。這場波瀾壯闊的工業(yè)革命使人類的生產(chǎn)和生活方式發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的偉大變化；第二次工業(yè)革命———電氣化發(fā)生在19世紀(jì)后半葉和20世紀(jì)初；信息時代是以1948年美國貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克利發(fā)明晶體管，1958年制成第一臺固體元件計算機為開端，晶體管的發(fā)明和微電子制造技術(shù)的飛速發(fā)展，開創(chuàng)了全新的計算機及信息時代。制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)革命的主力軍5制造業(yè)發(fā)展史的啟示蒸汽機和電機的應(yīng)用，延伸了人的體力勞動，催生了工業(yè)革命，使人類社會通過工業(yè)化從農(nóng)業(yè)社會發(fā)展到工業(yè)社會。以計算機為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，則延伸了人的腦力勞動，引發(fā)了新的工業(yè)革命，使人類社會通過信息化從工業(yè)社會發(fā)展到信息社會，信息化是信息時代的工業(yè)革命。農(nóng)業(yè)社會工業(yè)社會信息社會工業(yè)化工業(yè)革命信息化新的工業(yè)革命農(nóng)業(yè)社會工業(yè)社會信息社會工業(yè)化工業(yè)革命信息化新的工業(yè)革命61.3人類從工業(yè)化到信息化的里程碑1765年——蒸汽機的發(fā)明拉開工業(yè)化革命序幕；1901年發(fā)達(dá)國家進(jìn)入工業(yè)化革命；1948年——晶體管發(fā)明；1952年——第一臺數(shù)控機床；1958年——第一臺固體元件計算機；1959年——第一塊集成電路；1960年——ALGOL計算機語言；1964年——大型電子計算機IBM360系列；1969年——互聯(lián)網(wǎng)誕生；1971年——用大規(guī)模集成電路組成的微處理機；1977年——個人計算機及PC機；1989年——萬維網(wǎng)（WWW）誕生；在短短的40年時間內(nèi)，信息技術(shù)使我們的生活發(fā)生了質(zhì)的變化，世界全面轉(zhuǎn)向信息化時代。1.3人類從工業(yè)化到信息化的里程碑1765年——蒸汽機的發(fā)71.4制造業(yè)發(fā)展的重要階段第一階段－－手工單件生產(chǎn)；第二階段－－機器單件生產(chǎn)；第三階段－－自動化生產(chǎn)線；第四階段－－現(xiàn)代集成制造。1.4制造業(yè)發(fā)展的重要階段第一階段－－手工單件生產(chǎn)；8□手工生產(chǎn)（第1階段）用手工勞動或運用簡單的生產(chǎn)工具從事生產(chǎn)活動。包括完全用手工或使用手工工具進(jìn)行的生產(chǎn)，利用人力或畜力從事運輸或裝卸工作，憑眼力或各種手工量具進(jìn)行檢查檢驗活動等。手工生產(chǎn)是工業(yè)生產(chǎn)的最初形式，開始從屬于農(nóng)業(yè)，習(xí)稱家庭手工業(yè)，逐步發(fā)展成為協(xié)作生產(chǎn)的手工業(yè)作坊和工場手工業(yè)?！跏止どa(chǎn)（第1階段）用手工勞動或運用簡單的生產(chǎn)工具從事生產(chǎn)9□單件生產(chǎn)（第2階段）單件生產(chǎn)是指產(chǎn)品品種多，而每一種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、尺寸不同，且產(chǎn)量很少，各個工作地點的加工對象經(jīng)常改變，且很少重復(fù)的生產(chǎn)類型。單件生產(chǎn)的特點

1、產(chǎn)品品種繁多，而每一種產(chǎn)品的產(chǎn)量僅一臺（件）或少數(shù)幾臺（件）。2、大部分產(chǎn)品一次生產(chǎn)就不再重復(fù)生產(chǎn)，有的雖會重復(fù)生產(chǎn)，但是沒有固定的重復(fù)期。3、生產(chǎn)穩(wěn)定性差，工藝化程度低，大多數(shù)工作地要承擔(dān)很多道工序。

□單件生產(chǎn)（第2階段）單件生產(chǎn)是指產(chǎn)品品種多，而每一種產(chǎn)品的10□自動化生產(chǎn)線（第3階段）自動化生產(chǎn)線是產(chǎn)品生產(chǎn)過程所經(jīng)過的路線，即從原料進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場開始，經(jīng)過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產(chǎn)活動所構(gòu)成的路線。狹義的生產(chǎn)線是按對象原則組織起來的，完成產(chǎn)品工藝過程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專業(yè)化原則，配備生產(chǎn)某種產(chǎn)品（零、部件）所需要的各種設(shè)備和各工種的工人，負(fù)責(zé)完成某種產(chǎn)品（零、部件）的全部制造工作，對相同的勞動對象進(jìn)行不同工藝的加工。自動化生產(chǎn)線是在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進(jìn)行操作或控制的過程，其目標(biāo)是“穩(wěn)，準(zhǔn)，快”。采用自動生產(chǎn)線不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強人類認(rèn)識世界和改造世界的能力?！踝詣踊a(chǎn)線（第3階段）自動化生產(chǎn)線是產(chǎn)品生產(chǎn)過程所經(jīng)過的11□現(xiàn)代集成制造（第4階段）柔性制造系統(tǒng)（FMS）(FlexibleManufactureSystem)，是一組數(shù)控機床和其他自動化的工藝設(shè)備，由計算機信息控制系統(tǒng)和物料自動儲運系統(tǒng)有機結(jié)合的整體。柔性制造系統(tǒng)由加工、物流、信息三個子系統(tǒng)組成，在加工自動化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)物料流和信息流的自動化。柔性制造技術(shù)是集自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制作加工技術(shù)于一體，把以往工廠企業(yè)中相互孤立的工程設(shè)計、制造、經(jīng)營管理等過程，在計算機及其軟件和數(shù)據(jù)庫的支持下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的有機系統(tǒng)。所謂“柔性”，即靈活性，主要表現(xiàn)在：①生產(chǎn)設(shè)備的零件、部件可根據(jù)所加工產(chǎn)品的需要變換；②對加工產(chǎn)品的批量可根據(jù)需要迅速調(diào)整；③對加工產(chǎn)品的性能參數(shù)可迅速改變并及時投入生產(chǎn)；④可迅速而有效地綜合應(yīng)用新技術(shù)；⑤對用戶、貿(mào)易伙伴和供應(yīng)商的需求變化及特殊要求能迅速做出反應(yīng)。采用柔性制造技術(shù)的企業(yè)，平時能滿足品種多變而批量很小的生產(chǎn)需求，戰(zhàn)時能迅速擴大生產(chǎn)能力?！醅F(xiàn)代集成制造（第4階段）柔性制造系統(tǒng)（FMS）12計算機集成制造CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystems）

CIMS是通過計算機硬軟件綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)將企業(yè)生產(chǎn)的全部過程中有關(guān)的人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其信息與物流有機集成并優(yōu)化運行的復(fù)雜的大系統(tǒng)。

計算機集成制造CIMS（ComputerIntegrat13第2章成組技術(shù)

2.1成組技術(shù)的基本原理

2.2零件分類編碼系統(tǒng)

2.3零件的分組方法

2.4成組技術(shù)的應(yīng)用及其經(jīng)濟效益第2章成組技術(shù)

2.1成組技術(shù)的基本原理

2.2零件分14（1）成組技術(shù)的基本概念傳統(tǒng)小批量生產(chǎn)方式的缺點產(chǎn)量小，生產(chǎn)周期長，限制了先進(jìn)技術(shù)的采用，生產(chǎn)效率低生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大生產(chǎn)計劃、組織管理復(fù)雜化2.1成組技術(shù)的基本原理（1）成組技術(shù)的基本概念2.1成組技術(shù)的基本原理15零件的相似性原理和成組技術(shù)的誕生大量統(tǒng)計資料表明，機械產(chǎn)品中相似件占70%（結(jié)構(gòu)形狀和加工工藝等相似）成組技術(shù)正是研究和利用了有關(guān)事物的相似性，將企業(yè)的各種產(chǎn)品、部件和零件，按一定的相似性準(zhǔn)則分類編組，并以這些組為基礎(chǔ)，組織生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)計、制造、管理的合理化零件的相似性原理和成組技術(shù)的誕生16制造業(yè)及發(fā)展概論17成組技術(shù)的實質(zhì)復(fù)雜而多樣的事物或信息中，有許多問題具有相似性，把相似問題分組，就能使復(fù)雜問題簡化，從而找出解決這一組問題的同一方法或答案，并節(jié)省時間和精力成組技術(shù)的實質(zhì)18實質(zhì)：按零件的形狀、尺寸、制造工藝的相似性，將零件分類歸并成組（族），擴大零件的工藝批量，以便采用高效率的工藝方法和設(shè)備，使中小批量生產(chǎn)也能獲得類似大批量流水生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。成組技術(shù)成了CAD、CAPP、CAM、FMS等的技術(shù)基礎(chǔ)實質(zhì)：按零件的形狀、尺寸、制造工藝的相似性，將零件分類歸并成19MoretolearnMoretolearn20成組技術(shù)能對同類問題給出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)解決辦法;避免產(chǎn)生解決同類問題方法的不統(tǒng)一與不必要的多樣化;可重復(fù)利用解決同類問題已有的信息與資源正因為成組技術(shù)具有這些特點，所以它可以：簡化生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，加快新產(chǎn)品的開發(fā)和上市速度有效擴大批量，以利經(jīng)濟合理地采用先進(jìn)制造技術(shù)可以方便地組織專業(yè)化生產(chǎn)成組技術(shù)能對同類問題給出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)解決辦法;21上世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)學(xué)者M(jìn)itrofanov首先提出成組技術(shù)原理，然后迅即在東歐（捷克等國）得到推廣應(yīng)用及至上世紀(jì)60年代，在西歐（德、法、英等國）和中國、日本傳播應(yīng)用美國則在上世紀(jì)80年代才接受GTGT經(jīng)歷了：成組加工成組工藝成組技術(shù)的發(fā)展過程上世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)學(xué)者M(jìn)itrofanov首先提出成組技222.2零件分類編碼系統(tǒng)（1）概念分類——把事物劃分成不同組的過程編碼——對不同組的事物給予不同的代碼零件分類編碼——抽象地反映零件名稱、功能、結(jié)構(gòu)、形狀、工藝特性、精度等信息的代碼（符號）編碼法則——對代碼代表的意義所作出的明確規(guī)定和說明2.2零件分類編碼系統(tǒng)（1）概念23（2）原理成組技術(shù)的編碼，必須充分反映機械零件的各種特征，這些特征包括：零件的結(jié)構(gòu)和形狀、各組成表面的類別及配置關(guān)系、零件材料及熱處理、幾何尺寸、加工精度和表面質(zhì)量代碼必須能唯一地區(qū)分產(chǎn)品零件族（2）原理24

對零件分類編碼系統(tǒng)的要求：充分、全面、準(zhǔn)確地描述零件信息系統(tǒng)邏輯層次分明，結(jié)構(gòu)合理容易被計算機理解和處理考慮與CAD、CAM的鏈接和企業(yè)的應(yīng)用要求易于被工程人員理解，易于編程對零件分類編碼系統(tǒng)的要求：25VUOSO分類編碼系統(tǒng)原捷克斯洛伐克金屬切削機床研究所為機床行業(yè)制訂的一個系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)屬于10進(jìn)制4位碼。（3）零件分類編碼系統(tǒng)的示例VUOSO分類編碼系統(tǒng)（3）零件分類編碼系統(tǒng)的示例26回轉(zhuǎn)體零件軸線上有有齒形、花鍵軸線上有無孔盲孔通孔無孔通孔01234Dmax(L/D)max0<40<111~62>6341~80<141~45>4681~200<37>80>38>200<39其它>30VUOSO分類編碼系統(tǒng)類級回轉(zhuǎn)體零件軸線上有有齒形、花鍵軸線上有無孔盲孔通孔無孔通孔027VUOSO分類編碼系統(tǒng)（續(xù)）012340光滑或臺階圓柱齒有花鍵非金屬1軸線上有螺紋其它鑄件灰鑄鐵2軸線外有孔圓錐齒有花鍵球鐵或鑄鋼3有槽或平面其它有色金屬41+2蝸輪有花鍵各種型板線材和鍛件普通探鋼51+3其它優(yōu)質(zhì)和合金鋼滲炭鋼62+3多聯(lián)齒有花鍵淬硬鋼71+2+3其它熱處理鋼8錐面其它有花鍵其它合金鋼9異形其它有色金屬組型VUOSO分類編碼系統(tǒng)（續(xù)）012340光滑或臺階圓柱齒有花28系統(tǒng)的基本特點類：描述零件基本輪廓形狀。它決定了零件的主要工藝過程和主要表面的加工。級：很巧妙地用兩個尺寸參數(shù)（D與L/D）進(jìn)一步描述了零件的幾何形狀，同時也確定了零件的安裝方法和所應(yīng)選用的機床。型：描述次要的結(jié)構(gòu)要素。它們是依附于主要輪廓形狀上。因此，它們必須在主要輪廓形狀經(jīng)過粗或半精加工后方可加工。系統(tǒng)的基本特點類：描述零件基本輪廓形狀。它決定了零件的主29VUOSO分類編碼系統(tǒng)中名詞解釋光滑或臺階軸線上有螺紋軸線外有孔VUOSO分類編碼系統(tǒng)中名詞解釋光滑或臺階30零件分類編碼的圖例2322圖2–1軸承端蓋50

75材料：QT400–17分類編碼結(jié)果分類編碼結(jié)果0176M18

25115材料：45圖2–2軸圖2–3齒輪9040材料：40Cr分類編碼結(jié)果4606零件分類編碼的圖例2322圖2–1軸承端蓋50731（4）代碼結(jié)構(gòu)的類型

層次式（又稱單元碼）：每一代碼的含義都由前一級代碼限定（各分支都必須定義）鏈?zhǔn)剑ň仃囀剑ㄓ址Q多元碼）：碼位上每一個數(shù)字都代表不同的信息，與前面的碼位無關(guān)混合式（層次式和鏈?zhǔn)交旌希壕C合層次式和混合式代碼的長處（4）代碼結(jié)構(gòu)的類型層次式（又稱單元碼）：每一代碼的含義都32（5）零件的編碼系統(tǒng)常用的分類編碼系統(tǒng)有如下兩種：奧匹茲（Opitz）分類編碼系統(tǒng)德國亞琛工業(yè)大學(xué)的H·奧匹茲教授領(lǐng)導(dǎo)研制成功（5）零件的編碼系統(tǒng)33基本結(jié)構(gòu)奧匹茲代碼采用混合式代碼結(jié)構(gòu)；由9位代碼組成，前5位為幾何碼（又稱主碼），分別代表零件的種類、基本形狀、回轉(zhuǎn)表面加工、平面加工、輔助孔、輪齒、型面加工；后4位為輔助碼，分別代表主要尺寸（直徑或邊長）、材料類型、毛坯形狀、加工精度；每一個碼位有10個特征碼.基本結(jié)構(gòu)34制造業(yè)及發(fā)展概論35

JLBM-1分類編碼系統(tǒng)這是“機械工業(yè)成組技術(shù)零件分類編碼系統(tǒng)”的漢語拼音縮寫1985年由我國機械電子工業(yè)部設(shè)計研究總院負(fù)責(zé)制訂JLBM-1分類編碼系統(tǒng)36采用混合式代碼結(jié)構(gòu)；由15位代碼組成，第1、2位代碼代表零件名稱類別；第3~9位是形狀與加工碼（為主碼）；第10~15位代碼為輔助碼，分別代表材料、毛坯原始形狀、熱處理、主要尺寸、加工精度；每一個碼位有10個特征碼采用混合式代碼結(jié)構(gòu)；由15位代碼組成，第1、2位代碼代表零件37制造業(yè)及發(fā)展概論38制造業(yè)及發(fā)展概論39制造業(yè)及發(fā)展概論40制造業(yè)及發(fā)展概論41制造業(yè)及發(fā)展概論422.3.1編碼分組法目的：減少現(xiàn)有零件工藝過程的多樣性擴大零件的工藝批量提高工藝設(shè)計的質(zhì)量依據(jù)：根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征和工藝特征的相似性2.3零件的分組方法2.3.1編碼分組法2.3零件的分組方法43（1）方法：視檢法：由有經(jīng)驗的工藝師根據(jù)零件圖樣或?qū)嶋H零件及其制造過程，直觀地憑經(jīng)驗判斷零件的相似性，對零件進(jìn)行分類成組；生產(chǎn)流程分析法：按工藝特征相似性分類，先根據(jù)零件的工藝路線卡列出工藝路線表，再對生產(chǎn)流程進(jìn)行分析、歸納、整理編碼分類法：采用特征碼位法和碼域法，擴大工藝批量；（1）方法：44特征碼位法：在分類編碼系統(tǒng)的各碼位中，選取一些特征較強、對劃分零件族影響較大的碼位作為零件分組的主要依據(jù)，而其余碼位則予以忽略。特征碼位法：在分類編碼系統(tǒng)的各碼位中，選取一些特征較強、對劃45碼域法：對特征碼位上的數(shù)據(jù)規(guī)定某一范圍，而不是要求特征碼位上的數(shù)據(jù)完全相同。ⅠⅡⅢⅣ0123456789碼域法：對特征碼位上的數(shù)據(jù)規(guī)定某一范圍，而不是要求特征碼位上46（2）制訂成組工藝過程復(fù)合零件法（又稱為主樣件法）：按照零件族中的復(fù)合零件來設(shè)計工藝規(guī)程的方法；復(fù)合零件即擁有同組零件的全部特征加工表面要素的一個零件。Moretolearn（2）制訂成組工藝過程Moretolearn471:010612:0136233:013644:012651:C-C2:C-C-XJ3:C-C-XJ-X4:C-C-Z12345復(fù)合零件1:010612:0136233:013644:48（3）成組生產(chǎn)的組織形式成組單機把一組工序相同或相似的零件族集中在一臺機床上加工特點：針對從毛坯到成品多數(shù)工序可以在同一類型的設(shè)備上完成的工件；也可以只完成其中某幾道工序功用：成組技術(shù)的最初形式，是成組技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)；減少機床調(diào)整時間，有一定經(jīng)濟效果（3）成組生產(chǎn)的組織形式成組單機49成組生產(chǎn)單元

指一組或幾組工藝上相似零件的全部工藝過程，由相應(yīng)的一組機床完成，該組機床即構(gòu)成車間的一個封閉生產(chǎn)單元特點：把幾種類型機床組成一個封閉的生產(chǎn)系統(tǒng)；完成一組或幾組相似零件的全部工藝過程；有一定的獨立性，并有明確的職責(zé)功用：設(shè)備利用率高；縮短了生產(chǎn)周期；簡化了生產(chǎn)管理成組生產(chǎn)單元50機群制的平面布置CCCCCCXXXXZZZZZZWMWMPMPM機群制的平面布置CCCCCCXXXXZZZZZZWMWMPM51GT生產(chǎn)單元

屬于流水型生產(chǎn)。零件的加工按工藝流程進(jìn)行。在制品的數(shù)量可以顯著減少。這時可按運輸批量轉(zhuǎn)移。零件的運輸距離縮短，在制時間縮短，因此生產(chǎn)周期短。可實現(xiàn)一專多能的多機床看管，有利于提高生產(chǎn)效率。生產(chǎn)單元可實現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)的承包制，便于管理。是現(xiàn)代先進(jìn)制造模式—柔性制造系統(tǒng)的雛形。CXZWMPMGT生產(chǎn)單元屬于流水型生產(chǎn)。零件的加工按工藝流程進(jìn)行。CX52復(fù)合路線法：以組內(nèi)最復(fù)雜零件的工藝路線為基礎(chǔ)，添不組內(nèi)其它零件需要的工序，最終形成滿足全組零件要求的成組工藝Moretolearn復(fù)合路線法：以組內(nèi)最復(fù)雜零件的工藝路線為基礎(chǔ)，添不組內(nèi)其它零53制造業(yè)及發(fā)展概論542.4成組技術(shù)的應(yīng)用及其經(jīng)濟效益（1）設(shè)計檢索；（2）成組工藝過程（3）成組夾具（4）成組技術(shù)在CAPP中的應(yīng)用（5）以零件族為基礎(chǔ)編制生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)作業(yè)計劃。2.4成組技術(shù)的應(yīng)用及其經(jīng)濟效益（1）設(shè)計檢索；55計算機輔助工藝過程設(shè)計系統(tǒng)按其工作原理主要可以分為3種型式，即檢索式、派生式和創(chuàng)成式。這3種型式的基礎(chǔ)分別是零件工藝的3種類型：標(biāo)準(zhǔn)工藝、典型工藝、生成工藝。本章將主要介紹派生式和創(chuàng)成式2種系統(tǒng)。3.CAPP工作原理計算機輔助工藝過程設(shè)計系統(tǒng)按其工作原理主要可以分為3種型式，56生產(chǎn)中有不少較簡單的零件，其工藝是相對固定的，長時間沒有變化，這樣就形成了標(biāo)準(zhǔn)工藝。標(biāo)準(zhǔn)工藝經(jīng)整理后以代號表示，用時只要標(biāo)明其工藝代號即可進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備和制造。標(biāo)準(zhǔn)工藝可減輕工藝人員的重復(fù)勞動，提高效率。在計算機輔助工藝過程設(shè)計時，利用檢索式系統(tǒng)即可查出相應(yīng)工藝。(1)標(biāo)準(zhǔn)工藝生產(chǎn)中有不少較簡單的零件，其工藝是相對固定的，長時間沒有變化57機械零件種類多，數(shù)量大，但可利用成組技術(shù)將其分組、分類，形成零件族或零件組。同一零件族的零件工藝過程雖有差異，但基本上是類似的。因此對每個零件族可以設(shè)計出一個代表零件及其工藝，稱為典型工藝。一個零件根據(jù)其分類編碼號，首先查出屬于那個零件族，再找出該零件族的典型工藝，然后根據(jù)這個零件的具體結(jié)構(gòu)對典型工藝進(jìn)行修訂，最后即得到該零件的加工工藝過程。在計算機輔助工藝過程設(shè)計中，可利用派生式系統(tǒng)，利用計算機輸入零件成組技術(shù)代碼，判別屬于哪個零件族，檢索其典型工藝，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，最后輸出成形的工藝過程文件。(2)典型工藝機械零件種類多，數(shù)量大，但可利用成組技術(shù)將其分組、分類，形成58有些零件的工藝既不屬于標(biāo)準(zhǔn)工藝，又不屬于典型工藝，可直接利用計算機的工藝決策系統(tǒng)生成工藝。它既不像標(biāo)準(zhǔn)工藝可查詢，也不像典型工藝可以參考。生成工藝包含某類零件的全部。計算機輔助工藝過程設(shè)計中的創(chuàng)成式系統(tǒng)工作復(fù)雜；效率低。目前創(chuàng)成法原理尚不完善，大部分系統(tǒng)只能叫“半創(chuàng)成式”系統(tǒng)。(3)生成工藝有些零件的工藝既不屬于標(biāo)準(zhǔn)工藝，又不屬于典型工藝，可直接利用59零件信息輸入是計算機輔助工藝過程設(shè)計的第一步。零件信息的描述則是計算機輔助工藝過程設(shè)計的關(guān)鍵。(1)零件信息描述在計算機輔助工藝過程設(shè)計中，零件信息應(yīng)包括2個方面：一是幾何信息，即零件的幾何形狀、尺寸、表面間相互位置等；二是工藝信息，指零件材料、毛坯、加工精度、熱處理等及相應(yīng)的技術(shù)要求。零件信息描述方法很多，從描述零件的組成結(jié)構(gòu)來看，有分類法、型面法、形體法等；從所用描述工具來看，有編碼描述、語言描述、數(shù)學(xué)描述等。在同一個零件的信息描述中可用多種描述方法。3.1CAPP的零件信息描述與輸入零件信息輸入是計算機輔助工藝過程設(shè)計的第一步。零件信息的描述601)人機交互式信息輸入計算機能夠準(zhǔn)確無誤地接受零件的信息并能描述、檢索、存儲和處理這些信息。通過手工或人機對話方式，將零件的信息完整地輸入到計算機中。2)從CAD系統(tǒng)中提取零件信息零件信息描述在計算機集成制造系統(tǒng)和并行工程中，需遵守統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(STEP)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)等規(guī)定，數(shù)據(jù)格式和管理應(yīng)統(tǒng)一。在實現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM一體化的情況下，可以利用中間接口或其它傳輸方式，將零件的設(shè)計信息直接從CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中提取出來，用到零件工藝過程設(shè)計中去，而不必通過零件信息描述模塊。(2)零件信息輸入1)人機交互式信息輸入(2)零件信息輸入61派生式又叫變異式、樣件法等。它利用成組技術(shù)中的零件相似性原理進(jìn)行設(shè)計。如果零件的結(jié)構(gòu)形狀相似，則其工藝也有相似性。對于每個零件族，可以通過生產(chǎn)實踐和工作經(jīng)驗制訂出一個典型工藝。當(dāng)設(shè)計一個新零件的工藝時，通過檢索相似零件的典型工藝，經(jīng)過編輯和修改而派生出一個該零件的工藝過程。3.2派生式CAPP系統(tǒng)派生式又叫變異式、樣件法等。它利用成組技術(shù)中的零件相似性原理62①對設(shè)計零件按所選分類編碼系統(tǒng)進(jìn)行編碼，完成對零件的描述；②利用輸入模塊輸入零件的信息；③檢索及判斷新零件是否屬于某零件族，如屬于則調(diào)出；④調(diào)出該零件族的典型工藝過程，包括工藝路線和各工序內(nèi)容；⑤根據(jù)輸入的零件信息，對典型工藝進(jìn)行修改和編輯，生成零件的工藝規(guī)程；⑥對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行存儲或輸出。零件工藝規(guī)程生成過程如下：①對設(shè)計零件按所選分類編碼系統(tǒng)進(jìn)行編碼，完成對零件的描述；零63創(chuàng)成式又叫生成式。它與派生式不同，不以對典型工藝的檢索和修改為基礎(chǔ)。它是根據(jù)輸入的或者是直接從CAD系統(tǒng)獲得的零件信息，依靠系統(tǒng)中的工藝數(shù)據(jù)和決策方式自動生成零件的工藝過程的系統(tǒng)。根據(jù)具體零件，系統(tǒng)能自動產(chǎn)生零件加工所需的各個工序和加工順序，自動提取制造知識，自動完成機床選擇、工夾量具選擇和加工過程最優(yōu)化；通過應(yīng)用工藝決策邏輯，可以模擬工藝設(shè)計人員的決策過程。3.3創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)創(chuàng)成式又叫生成式。它與派生式不同，不以對典型工藝的檢索和修改64工藝設(shè)計是一項復(fù)雜的多層次、多任務(wù)的決策過程。工藝過程設(shè)計中的決策方式有多種型式，介紹3類決策方式，即數(shù)學(xué)模型(公式計算)決策、邏輯(推理)決策和智能思維(創(chuàng)造)決策。(1)數(shù)學(xué)模型決策這種決策是以建立數(shù)學(xué)模型并求解作為主要的決策方式。一般數(shù)學(xué)模型可分為3種類型。①系統(tǒng)性數(shù)學(xué)模型。②隨機性數(shù)學(xué)模型。③模糊性數(shù)學(xué)模型。1.工藝決策工藝設(shè)計是一項復(fù)雜的多層次、多任務(wù)的決策過程。工藝過程設(shè)計中65在工藝過程設(shè)計中，如加工方法的選擇、機床設(shè)備選擇、刀具選擇以及工序安排等都可以采用邏輯決策。決策樹和決策表是描述或規(guī)定條件與結(jié)果相關(guān)聯(lián)的方法，即用來表示“如果(條件)、那么(動作)”的決策關(guān)系。1)決策樹決策樹又叫判定樹，它是用樹狀結(jié)構(gòu)來描述和處理“條件”和“動作”之間的關(guān)系的方法。2)決策表決策表又叫判定表，它是用表格結(jié)構(gòu)來描述和處理“條件”和“動作”之間的關(guān)系和方法。(2)邏輯推理決策在工藝過程設(shè)計中，如加工方法的選擇、機床設(shè)備選擇、刀具選擇以66工藝過程設(shè)計中，有些決策往往依賴于工藝人員的經(jīng)驗和能力，因此需要人工智能。人工智能是設(shè)計智能計算機系統(tǒng)的一個分支，這些系統(tǒng)呈現(xiàn)出與人類的智能行為如理解語言、學(xué)習(xí)、推理、聯(lián)想和解決問題等有關(guān)的特性。智能思維決策有專家系統(tǒng)、模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。(3)智能思維決策工藝過程設(shè)計中，有些決策往往依賴于工藝人員的經(jīng)驗和能力，因此67創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)不以標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程為基礎(chǔ)，而是從零開始由軟件