單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,計(jì)算機(jī)輔助制造,5.1 概述,Introduction,第5章,計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),Computer Aided Process Planning,計(jì)算機(jī)輔助制造5.1 概述第5章 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)C,1,工藝設(shè)計(jì)是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的第一步，也是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造的橋梁。它對(duì)組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動(dòng)條件等都有直接的影響，是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性工作。,5.1.1 CAPP技術(shù)的提出,工藝設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中的關(guān)鍵作用,工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,工藝過(guò)程設(shè)計(jì)是技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)諸方而因素的整體優(yōu)化過(guò)程。工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中需要大量的決策，這些決策由工藝設(shè)計(jì)人員根據(jù)制造對(duì)象的結(jié)構(gòu)和工藝信息、生產(chǎn)環(huán)境和條件、科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的需求等多方面因素，采用多種決策方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所面臨的問(wèn)題極其復(fù)雜,工藝設(shè)計(jì)是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的第一步，也是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制,2,5.1.1 CAPP技術(shù)的提出,傳統(tǒng)的手工工藝設(shè)計(jì)方式存在多方面的問(wèn)題。,設(shè)計(jì)效率低下，存在大量的重復(fù)勞動(dòng)。,不便于計(jì)算機(jī)對(duì)工藝技術(shù)文件進(jìn)行統(tǒng)一的管理和維護(hù)。,不便于工藝專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)集中起來(lái)加以充分地利用。,生產(chǎn)柔性差，不利于計(jì)算機(jī)應(yīng)用貫穿于產(chǎn)品策劃、設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、制造和管理的全過(guò)程。,高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)為工藝設(shè)計(jì)自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。,5.1.1 CAPP技術(shù)的提出傳統(tǒng)的手工工藝設(shè)計(jì)方式存在多方,3,5.1.2 CAPP概念及意義,CAPP的概念,計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）是通過(guò)向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的,幾何信息,（零件圖形包含的信息如表面形狀、表面間的相互位置、尺寸及其公差）和,加工工藝信息,（如材料），由計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，自動(dòng)輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過(guò)程。,CAPP的意義,可以取代工藝工程師的繁重勞動(dòng)。,提高工藝過(guò)程設(shè)計(jì)質(zhì)量。,縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提到生產(chǎn)率。,減少了工藝過(guò)程設(shè)計(jì)費(fèi)用及制造費(fèi)用。,在CIMS中，CAPP是連接CAD和CAM的橋梁。,5.1.2 CAPP概念及意義CAPP的概念計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè),4,5.1.3 CAPP的內(nèi)容及步驟,工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容,零件圖的研究與工藝分析,毛坯的選擇及毛坯圖生成,定位基準(zhǔn)選擇,工藝路線的擬定(表面加工方法選擇；加工階段的劃分；加工順序安排；工序的集中與分散）,工序內(nèi)容設(shè)計(jì)(設(shè)備及工藝裝備選擇機(jī)床、刀具、夾具、量具；加工余量的確定；工序尺寸及其公差的確定）,工藝文件(加工工藝卡、工序卡)的生成注意工序簡(jiǎn)圖的繪制方法,機(jī)械加工生產(chǎn)率和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,5.1.3 CAPP的內(nèi)容及步驟工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容零件圖的研,5,注意：工序簡(jiǎn)圖的繪制要求(,工序簡(jiǎn)圖示例,),加工部位用粗實(shí)線繪制，非加工部位用細(xì)實(shí)線繪制。,采用零件圖的表示方法表達(dá)工件某工序的形體特征,定位夾緊方案表達(dá),工序簡(jiǎn)圖應(yīng)按照一定比例繪制。,5.1.3 CAPP的內(nèi)容及步驟,計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的步驟,產(chǎn)品圖紙信息輸入,工藝路線和工序內(nèi)容擬定,加工設(shè)備和工藝裝備的確定,工藝參數(shù)計(jì)算,工藝文件的輸出,注意：工序簡(jiǎn)圖的繪制要求(工序簡(jiǎn)圖示例)5.1.3 CAP,6,5.1.3 CAPP的內(nèi)容及步驟,機(jī)械加工工序卡片,5.1.3 CAPP的內(nèi)容及步驟機(jī)械加工工序卡片,7,圖5-1 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的步驟,5.1.3 CAPP的內(nèi)容及步驟,圖5-1 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的步驟5.1.3 CAPP的,8,計(jì)算機(jī)輔助制造,5.2 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)系統(tǒng),的結(jié)構(gòu),Structure of CAPP System,第5章,計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),Computer Aided Process Planning,計(jì)算機(jī)輔助制造5.2 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)第5章 計(jì)算,9,5.2.1 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的類型,標(biāo)準(zhǔn)工藝,在機(jī)械制造廠中，有許多零件的工藝常年不變，形成標(biāo)準(zhǔn)工藝。例如：齒輪的加工工藝可做成標(biāo)準(zhǔn)工藝。,典型工藝成組工藝,對(duì)于種類繁多、數(shù)量很大的零件，利用相似原理將它們分組分類，形成零件簇或零件組。并對(duì)零件簇設(shè)計(jì)一個(gè)代表整個(gè)簇的零件及其工藝，這個(gè)工藝就是典型工藝，又稱成組工藝。,生成工藝,對(duì)于既不屬于標(biāo)準(zhǔn)工藝、又不屬于典型工藝的零件，就可以直接利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝決策，制定出工藝過(guò)程，這種工藝稱之為生成工藝或創(chuàng)成工藝。,5.2.1 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的類型標(biāo)準(zhǔn)工藝在機(jī)械制造廠,10,計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。它是一個(gè)塔形結(jié)構(gòu)，分為三個(gè)層次，即基礎(chǔ)層、理論技術(shù)基礎(chǔ)層、設(shè)計(jì)層。,基礎(chǔ)層是指進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的支持環(huán)境，包括計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信。,理論技術(shù)基礎(chǔ)層是指要進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)時(shí)所需要的技術(shù)基礎(chǔ)，其中主要有工藝?yán)碚?、決策技術(shù)等。,設(shè)計(jì)層是計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的中心工作和主要工作，內(nèi)容有零件信息描述、毛坯選擇、工藝過(guò)程擬定、工藝參數(shù)計(jì)算、工藝方案分析、工藝文件生成。,5.2.2 CAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。它是一個(gè)塔形,11,圖5-2 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu),5.2.2 CAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),圖5-2 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)5.2.2 CAP,12,如圖5-3所示，CAPP系統(tǒng)共有6個(gè)功能模塊，從圖中我們可以了解系統(tǒng)功能活動(dòng)及其相互間的聯(lián)系。,零件信息描述模塊,毛坯選擇,工藝過(guò)程擬定,工藝參數(shù)的計(jì)算,工藝方案分析,工藝文件生成,5.2.2 CAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的功能模塊,圖5-2 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的功能模塊圖,如圖5-3所示，CAPP系統(tǒng)共有6個(gè)功能模塊，從圖中我們可以,13,計(jì)算機(jī)輔助制造,5.3 工藝設(shè)計(jì)的決策方式,Decision Manner of Process,Planning,第5章,計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),Computer Aided Process Planning,計(jì)算機(jī)輔助制造5.3 工藝設(shè)計(jì)的決策方式第5章 計(jì)算機(jī)輔助工,14,計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題就是研究在工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中各類問(wèn)題的決策規(guī)律和方式，探索如何利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行求解。,機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)中的決策方式分為三種：數(shù)學(xué)模型決策、邏輯推理決策、智能思維決策。,5.3.1 數(shù)學(xué)模型決策,5.3.1數(shù)學(xué)模型決策,數(shù)學(xué)模型決策是以建立數(shù)學(xué)模型并求解作為主要的決策方式。工藝過(guò)程計(jì)中，以,數(shù)值計(jì)算為主的問(wèn)題多用這一方式求解,，如工藝尺寸鏈的計(jì)算、切削參數(shù)的計(jì)算、材料消耗定額的計(jì)算等。但也有一些工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題，如定位夾緊方案的確定，其影響是多因素的，復(fù)雜而又困難，采用模糊數(shù)學(xué)的不確定推理方式來(lái)求解不失為一種有效方法。,計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題就是研究在工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中各類,15,數(shù)學(xué)模型決策有：,1.系統(tǒng)性數(shù)學(xué)模型對(duì)應(yīng)的實(shí)體對(duì)象及其關(guān)系具有確定性。,2.隨機(jī)性數(shù)學(xué)模型對(duì)應(yīng)的實(shí)體對(duì)象及其關(guān)系具有隨機(jī)性。,3.模糊性數(shù)學(xué)模型對(duì)應(yīng)的實(shí)體對(duì)象及其關(guān)系具有模糊性。,數(shù)學(xué)模型求解工藝尺寸鏈，見(jiàn)表5-3,1.,零件加工工序,(注意：加工面、工序尺寸、加工余量、定位面的表示),2.,尺寸聯(lián)系矩陣,3.,生成尺寸鏈矩陣,(確定組成環(huán)及其性質(zhì)),4.工序尺寸偏差計(jì)算,5.3.1 數(shù)學(xué)模型決策,數(shù)學(xué)模型決策有：5.3.1 數(shù)學(xué)模型決,16,5.3.1 數(shù)學(xué)模型決策,工藝尺寸鏈圖表,5.3.1 數(shù)學(xué)模型決策工藝尺寸鏈圖表,17,5.3.1 數(shù)學(xué)模型決策,尺寸聯(lián)系矩陣,5.3.1 數(shù)學(xué)模型決策尺寸聯(lián)系矩陣,18,5.3.1 數(shù)學(xué)模型決策,3.生成尺寸鏈矩陣的步驟,確定封閉環(huán),封閉環(huán)：,確定組成環(huán),組成環(huán)：,查找工藝尺寸鏈并判別增減環(huán)，見(jiàn)P100 圖5-4所示。填寫(xiě)尺寸鏈矩陣,尺寸鏈矩陣,5.3.1 數(shù)學(xué)模型決策3.生成尺寸鏈矩陣的步驟確定封閉環(huán),19,5.3.1 數(shù)學(xué)模型決策,5.3.1 數(shù)學(xué)模型決策,20,5.3.2 邏輯推理決策,邏輯推理決策是采用,確定性的邏輯推理,來(lái)決策，即描述和處理“條件”和“動(dòng)作”之間的關(guān)系和方法。,決策范圍：型面加工方法的選擇、工序工步排序、刀具選擇、機(jī)床選擇等。,常用的邏輯推理決策有,決策樹(shù),和,決策表,1.決策樹(shù)，又稱判定樹(shù),決策樹(shù)的原理和結(jié)構(gòu),決策樹(shù)采用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)來(lái)描述和處理“條件”和“動(dòng)作”之間的關(guān)系和方法。,決策樹(shù)由結(jié)點(diǎn)和分支構(gòu)成。如圖5-5所示。,5.3.2 邏輯推理決策邏輯推理決策是采用確定性的邏輯推理來(lái),21,5.3.2 邏輯推理決策,加工方法選擇用的決策樹(shù),舉例說(shuō)明:，位置度為0.05的孔的加工方法。,采用圖5-6所示的加工方法選擇用的決策樹(shù)完成加工方法的選擇。,5.3.2 邏輯推理決策加工方法選擇用的決策樹(shù),22,5.3.2 邏輯推理決策,2.決策表,邏輯決策的主要形式,決策表的結(jié)構(gòu),決策表采用表格結(jié)構(gòu)來(lái)描述和處理“條件”和“動(dòng)作”之間的關(guān)系和方法。,應(yīng)列出所有條件,根據(jù)條件組合可能出現(xiàn)的動(dòng)作,應(yīng)包含所有可能的組合,注意：雙豎線右側(cè)的矩陣，每一列可看成是一條規(guī)則。,5.3.2 邏輯推理決策2.決策表邏輯決策的主要形式?jīng)Q策,23,5.3.2 邏輯推理決策,決策表的分類,限定條件決策表,特點(diǎn)說(shuō)明：,左邊的條件為輸入變量的具體值；,右邊的條件組合用符號(hào)T或Y表示該條件成立；用符號(hào)F或N表示該條件不成立；用空格表示與該條件無(wú)關(guān)。,右下表示動(dòng)作，動(dòng)作分為有序動(dòng)作和無(wú)序動(dòng)作。有序動(dòng)作用連續(xù)的阿拉伯?dāng)?shù)字表示；無(wú)序動(dòng)作用“,”表示；空格表示不采取任何動(dòng)作。,5.3.2 邏輯推理決策決策表的分類特點(diǎn)說(shuō)明：,24,5.3.2 邏輯推理決策,混合條件決策表,特點(diǎn)說(shuō)明：,左邊的條件只是條件辨識(shí)；,右邊的條件組合給出具體的條件值；,右下表示動(dòng)作，動(dòng)作分為有序動(dòng)作和無(wú)序動(dòng)作。有序動(dòng)作用連續(xù)的阿拉伯?dāng)?shù)字表示；無(wú)序動(dòng)作用“,”表示；空格表示不采取任何動(dòng)作。,擴(kuò)展條件決策表,5.3.2 邏輯推理決策混合條件決策表特點(diǎn)說(shuō)明：擴(kuò)展條件決策,25,5.3.2 邏輯推理決策,決策表的性能,規(guī)則 分為,簡(jiǎn)單規(guī)則,和,復(fù)合規(guī)則,簡(jiǎn)單規(guī)則指一條規(guī)則的條件組合中只有“T”和“F”項(xiàng)，無(wú)空格。,復(fù)合規(guī)則指一條規(guī)則的條件組合中有一個(gè)或多個(gè)空格。,完整性,決策表的完整性是指決策表能包含各種可能情況的組合?？蓮臄?shù)學(xué)角度來(lái)檢查決策表的完整性:,一個(gè)決策表中若有m個(gè)條件，則應(yīng)有2,m,條獨(dú)立的簡(jiǎn)單規(guī)則；,一個(gè)復(fù)合規(guī)則中若有n個(gè)空格，則等效于2n條獨(dú)立的簡(jiǎn)單規(guī)則。,5.3.2 邏輯推理決策決策表的性能,26,5.3.2 邏輯推理決策,精確性,決策表中的條件、條件組合、動(dòng)作合決策運(yùn)作均應(yīng)能滿足決策的要求。,冗余性,當(dāng)兩條規(guī)則的條件組合中有條件互相重疊時(shí)，又有同樣的決策動(dòng)作，則該決策表有冗余。如圖5-10所示，規(guī)則A包含B，規(guī)則和B是冗余的。,5.3.2 邏輯推理決策精確性冗余性,27,5.3.2 邏輯推理決策,一致性,當(dāng)兩條規(guī)則的條件相同，取出現(xiàn)了不同的決策動(dòng)作，則該決策表不一致性，或稱有矛盾。如圖5-10所示，規(guī)則A和C,循環(huán),有重復(fù)性步驟的決策過(guò)程，可用帶循環(huán)機(jī)制的決策表來(lái)實(shí)現(xiàn)。,注意：前一工序?yàn)楹笠还ば驕?zhǔn)備條件，如圖5-11所示。,5.3.2 邏輯推理決策一致性循環(huán),28,5.3.2 邏輯推理決策,合并與分解,采用合并與分解措施來(lái)減小決策表的大小。,5.3.2 邏輯推理決策合并與分解,29,擴(kuò)展,為了完整決策表、簡(jiǎn)化決策表的描述，可將決策表進(jìn)行一些功能上擴(kuò)展。,剩余規(guī)則,特定符號(hào),循環(huán),5.3.2 邏輯推理決策,擴(kuò)展5.3.2 邏輯推理決策,30,5.3.2 邏輯推理決策,注意：開(kāi)始進(jìn)入時(shí)，取最小值等于第1個(gè)數(shù)據(jù)值,5.3.2 邏輯推理決策注意：開(kāi)始進(jìn)入時(shí)，取最小值等于第1個(gè),31,5.3.2 邏輯推理決策,決策表的設(shè)計(jì),順序設(shè)計(jì)法適用于完整性要求較高的決策表設(shè)計(jì)。其步驟：,列出所有可能的條件,列出各種規(guī)則的條件組合,寫(xiě)出各條簡(jiǎn)單規(guī)則所需的決策動(dòng)