《智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用》2.3 數(shù)字化工藝

智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用高等職業(yè)教育“十三五”規(guī)劃教材

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用

第二章智能制造數(shù)字化基礎(chǔ)第二節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真第三節(jié)數(shù)字化工藝第四節(jié)數(shù)字化加工與裝配第五節(jié)數(shù)字化控制第六節(jié)數(shù)字化生產(chǎn)管理第七節(jié)數(shù)字化遠(yuǎn)程維護(hù)第一節(jié)概述數(shù)字化工藝3第三節(jié)

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用工藝設(shè)計(jì)工作不僅涉及得到企業(yè)的生產(chǎn)類型、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝裝備、生產(chǎn)水平等，甚至還要受到工藝人員實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和管理體制的制約，傳統(tǒng)手工工藝設(shè)計(jì)具對(duì)工藝設(shè)計(jì)人員要求較高。由于工藝設(shè)計(jì)需要和匯總生產(chǎn)大量的工藝文件，因此工作量大但效率低下。隨著計(jì)算機(jī)在制造企業(yè)中的應(yīng)用，數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與仿真已成為可能。一、計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)1.CAPP概念計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)（computeraidedprocessplanning,CAPP），是指借助于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機(jī)械加工工藝過程。

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2.CAPP的發(fā)展歷史CAPP的開發(fā)、研制是從60年代末開始的，在制造自動(dòng)化領(lǐng)域，CAPP的發(fā)展是最遲的部分。世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一個(gè)CAPP系統(tǒng)AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)。在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是CAM-Ⅰ于1976年推出的CAM-Ⅰ'SAutomatedProcessPlanning系統(tǒng)。取其字首的第一個(gè)字母，稱為CAPP系統(tǒng)。目前對(duì)CAPP這個(gè)縮寫法雖然還有不同的解釋，但把CAPP稱為計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)已經(jīng)成為公認(rèn)的釋義。我國對(duì)CAPP的研究始于80年代初，迄今為止，在國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議、刊物上發(fā)表的CAPP系統(tǒng)已有50多個(gè)，但被工廠、企業(yè)正式應(yīng)用的系統(tǒng)只是少數(shù)，真正形成商品化的CAPP系統(tǒng)還不多。

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3.目前CAPP系統(tǒng)的分類派生式CAPP系統(tǒng)

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用綜合式CAPP系統(tǒng)

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用4.發(fā)展CAPP技術(shù)的意義傳統(tǒng)上，工藝設(shè)計(jì)應(yīng)由具有豐富生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的工程師負(fù)責(zé)。作為一個(gè)好的工藝設(shè)計(jì)工程師必須具備：*具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；*熟知企業(yè)的各種設(shè)備的使用情況；*熟知企業(yè)內(nèi)各種生產(chǎn)工藝方法；*熟知企業(yè)內(nèi)各種與生產(chǎn)加工有關(guān)的規(guī)范；*熟知與生產(chǎn)管理有關(guān)的各種規(guī)章制度；*能與有關(guān)各方保持友好協(xié)作。具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工藝工程師，在發(fā)達(dá)國家常常感到人數(shù)不足。在美國，工藝設(shè)計(jì)人員一般年齡在40歲以上，并有豐富的生產(chǎn)車間工作經(jīng)驗(yàn)；在英國，工藝工程師平均年齡為55歲。通過對(duì)年齡數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，反映了工藝設(shè)計(jì)要求工藝工程師有多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用5.國內(nèi)企業(yè)應(yīng)用CAPP技術(shù)的現(xiàn)狀通過對(duì)國內(nèi)部分設(shè)計(jì)院、企業(yè)所做的調(diào)研，大部分企業(yè)對(duì)CAPP系統(tǒng)的應(yīng)用情況并不令人樂觀。企業(yè)應(yīng)用CAPP系統(tǒng)的情況最具代表性的有如下幾種：（1）大部分企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)仍然采用手工設(shè)計(jì)的方式，CAPP的應(yīng)用仍是空白。較偏遠(yuǎn)地區(qū)的企業(yè)，特別是那些中小企業(yè)，不光CAPP的應(yīng)用是一片空白，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用狀況也令人擔(dān)憂。（2）部分企業(yè)在計(jì)算機(jī)技術(shù)和CAD的應(yīng)用較為普及以后，工藝設(shè)計(jì)成為企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。有些企業(yè)自己在Word、Excel或AutoCAD上繪制出工藝卡片的空白表格，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)。此種設(shè)計(jì)方式也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助工藝設(shè)計(jì)，因此，也可稱做CAPP，但此類CAPP所生成的工藝規(guī)程是以文本文件的形式存在的，工藝部門只生成文本文件，企業(yè)無法對(duì)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理。（3）部分企業(yè)已充分認(rèn)識(shí)到工藝設(shè)計(jì)的重要性，并購買了部分商品化的CAPP系統(tǒng)，但由于企業(yè)對(duì)CAPP的認(rèn)識(shí)還存在一些誤區(qū)，因此，CAPP的應(yīng)用還不盡如人意。

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用二、制造過程管理制造過程管理（ManufacturingProcessManagement，簡寫為MPM），是一種貫穿計(jì)劃、設(shè)計(jì)、制造和管理全過程的協(xié)同工作環(huán)境，旨在對(duì)生產(chǎn)過程中的工藝信息進(jìn)行協(xié)調(diào)的統(tǒng)一管理。

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用MPM是為制造企業(yè)在工藝規(guī)劃、工藝設(shè)計(jì)、工藝仿真過程中提供一系列結(jié)構(gòu)化、可視化的工具和技術(shù)，其核心技術(shù)可以分為工藝設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)(主要包CAM技術(shù)、裝配過程與仿真技術(shù)、物流設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)、公差分析、機(jī)器人離線編程及仿真技術(shù)、人機(jī)作業(yè)模擬與仿真技術(shù))以及工藝管理(主要包括PBOM管理、工藝設(shè)計(jì)管理、工藝資源管理、工藝報(bào)表)。1.案例基本情況ARJ21是AdvancedRegionalJetforthe21stCentury的簡稱，是70~90座級(jí)的中、短航程支線飛機(jī)，擁有國內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，按照世界上最新技術(shù)設(shè)計(jì)，研制過程中全面采用數(shù)字化技術(shù)是該新支線的又一特點(diǎn)。同時(shí)，并行工程技術(shù)的充分應(yīng)用，從飛機(jī)總體方案起，設(shè)計(jì)部門、工藝部門、項(xiàng)目管理部門等各部門就介入進(jìn)去。

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2.案例分析目前國內(nèi)整個(gè)飛機(jī)制造過程中處于重要地位的飛機(jī)裝配過程基本沿襲了數(shù)字量傳遞與模擬量傳遞相結(jié)合的工作模式，裝配工藝的設(shè)計(jì)主要采用計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)系統(tǒng)CAPP系統(tǒng)進(jìn)行，但仍然停留在二維產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，與CAD系統(tǒng)沒有建立緊密的聯(lián)系，更談不上與設(shè)計(jì)的協(xié)同工作，無法將裝配工藝過程、裝配零件及與裝配過程有關(guān)的制造資源緊密結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)裝配過程的仿真，無法在工藝設(shè)計(jì)環(huán)境中進(jìn)行3維的虛擬工藝驗(yàn)證，零部件能否準(zhǔn)確安裝，在實(shí)際安裝過程中是否發(fā)生干涉、工藝流程、裝配順序是否合理，裝配工藝裝備是否滿足裝配需要，裝配人員及裝配工具是否可達(dá)、裝配操作空間是否具有開放性等一系列問題無法在裝配設(shè)計(jì)階段得到有效驗(yàn)證。上述任一環(huán)節(jié)在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)問題都將影響飛機(jī)的研制周期，造成費(fèi)用的損失。

*智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3.解決方案應(yīng)用DELMIA軟件系統(tǒng)解決上面問題，系統(tǒng)又包括兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的獨(dú)立軟件，DPE(Digit