第七章-計算機輔助工藝過程設計

1、計算機輔助設計與制造計算機輔助設計與制造1. 概述 2. 派生式CAPP系統(tǒng) 3. 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)4. 綜合式CAPP系統(tǒng)5. 計算機輔助夾具設計6. KMCAPP系統(tǒng)簡介計算機輔助設計與制造1. 1. 概述概述 CAPPCAPP的基本概念的基本概念 CAPPCAPP在集成制造系統(tǒng)中的地位和作用在集成制造系統(tǒng)中的地位和作用 CAPPCAPP類型及基本原理類型及基本原理 CAPPCAPP結(jié)構組成及基本技術結(jié)構組成及基本技術 CAPPCAPP發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 CAPPCAPP發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 計算機輔助工藝過程設計(CAPPCAPP)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(

2、產(chǎn)品設計)啟下(加工制造與管理)、連接CADCAD與CAMCAM及MRPMRP等應用系統(tǒng)的橋梁作用計算機輔助設計與制造CAPPCAPP基本概念基本概念 計算機輔助工藝規(guī)程設計（CAPP, Computer Aided Process CAPP, Computer Aided Process PlanningPlanning），是通過計算機技術輔助工藝設計人員，以系統(tǒng)、科學的方法確定零件從毛坯到成品的整個技術過程(即工藝規(guī)程) CAPP CAPP徹底改變了手工編制工藝文件的方式和對人的依賴，大徹底改變了手工編制工藝文件的方式和對人的依賴，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大提

3、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，為實現(xiàn)工藝過性和工藝規(guī)程的精確性，避免不必要的差錯，為實現(xiàn)工藝過程優(yōu)化、集成制造創(chuàng)造條件程優(yōu)化、集成制造創(chuàng)造條件 輸入設計信息輸入設計信息 選擇工藝路線、決定工序內(nèi)容及選擇工藝路線、決定工序內(nèi)容及所使用的機床、刀具、夾具所使用的機床、刀具、夾具 決定切削用量決定切削用量 估算工時與成本估算工時與成本 輸出工藝文件輸出工藝文件 常見工藝流程 計算機輔助設計與制造CAPPCAPP的發(fā)展歷程的發(fā)展歷程 研究派生式研究派生式 CAPP 推出典型系統(tǒng)推出典型系統(tǒng) CAMI1976年年 研究創(chuàng)成式研究創(chuàng)成式 CAPP系

4、統(tǒng)系統(tǒng) 智能化工藝智能化工藝 決策方法決策方法 零件信息零件信息 自動獲取自動獲取60年末年末80年代初年代初80年代初年代初90年代中年代中 深入研究深入研究 派生式派生式CAPP CAPP進入進入 實用化實用化 CAPP數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 管理與應用管理與應用提出提出CAPP 研究新的研究新的 CAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 結(jié)構與方法結(jié)構與方法 CAPP性能性能 提高提高90年代中年代中本世紀初本世紀初本世紀初本世紀初1965年Niebel首次提出CAPP思想 計算機輔助設計與制造CAPPCAPP的主要內(nèi)容的主要內(nèi)容信息建模信息建模工藝決策工藝決策工藝設計數(shù)據(jù)工藝設計數(shù)據(jù)管理與輸出管理與輸出產(chǎn)品信息建模產(chǎn)品信息

5、建模制造資源建模制造資源建模工藝數(shù)據(jù)建模工藝數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)瀏覽與查詢數(shù)據(jù)瀏覽與查詢數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出加工方法選擇加工方法選擇切削參數(shù)計算切削參數(shù)計算加工順序安排加工順序安排計算機輔助設計與制造CAPPCAPP系統(tǒng)工作過程與步驟系統(tǒng)工作過程與步驟計算機輔助設計與制造CAPPCAPP應用意義：應用意義： 將工藝設計人員從繁瑣和重復性的勞動中解放出來，可以從將工藝設計人員從繁瑣和重復性的勞動中解放出來，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)省工藝過程編制時間和編制費用，縮短工藝設計周期，降節(jié)省工藝過程編制時間和編制費用，縮短工藝設計周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品在市場

6、上的競爭力低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品在市場上的競爭力有助于對工藝設計人員的寶貴經(jīng)驗進行集中、總結(jié)和繼承，有助于對工藝設計人員的寶貴經(jīng)驗進行集中、總結(jié)和繼承，提高工藝過程合理化的程度，從而實現(xiàn)計算機優(yōu)化設計提高工藝過程合理化的程度，從而實現(xiàn)計算機優(yōu)化設計較少依賴于個人經(jīng)驗，有利于實現(xiàn)工藝過程的標準化，提高較少依賴于個人經(jīng)驗，有利于實現(xiàn)工藝過程的標準化，提高相似或相同零件工藝過程的一致性相似或相同零件工藝過程的一致性降低對工藝過程編制人員知識水平和經(jīng)驗水平的要求降低對工藝過程編制人員知識水平和經(jīng)驗水平的要求減少所需的工裝種類，提高企業(yè)的適應能力減少所需的工裝種類，提高企業(yè)的適應能力CAPPCAPP是是C

7、ADCAD與與CAMCAM的橋梁，為實現(xiàn)的橋梁，為實現(xiàn)CIMSCIMS創(chuàng)造條件創(chuàng)造條件計算機輔助設計與制造工藝設計任務樹工藝設計任務樹 工藝設計確定毛坯類型確定表面特征元素制訂工藝流程工序設計識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備工序確定工藝流程內(nèi)容工序規(guī)劃機床選擇選擇裝夾方式通用工夾量具選擇專用工夾量具設計規(guī)劃工序內(nèi)容設計工序圖設計確定工序中的各工步內(nèi)容和次序工步設計工時成本計算選擇切削用量確定工藝尺寸選擇加工余量計算機輔助設計與制造CAPPCAPP集成制造系統(tǒng)中的地位和作用集成制造系統(tǒng)中的地位和作用 計算機集成制造系統(tǒng)（計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS

8、CIMS）的關鍵是系統(tǒng)集成，）的關鍵是系統(tǒng)集成，CAPPCAPP系系統(tǒng)解決了統(tǒng)解決了CADCAD和和CAMCAM的連接問題，真正實現(xiàn)的連接問題，真正實現(xiàn)CAD/CAMCAD/CAM集成集成 CADCAD工裝工裝CADCADCAMCAMCAPPCAPPMISMISMASMASCAQCAQ 接受CAD的幾何拓撲信息、材料信息以及精度、粗糙度等工藝信息； 向CAD反饋產(chǎn)品的機構工藝性評價信息,滿足并行產(chǎn)品設計要求 向CAM提供零件加工所需的設備、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計任務書 向MIS(管理信息系

9、統(tǒng))提供各種工藝過程文件和夾具、刀具信息； 接受MISMIS反饋的工作報告和工藝修改意見 向MAS（制造自動化系統(tǒng)）提供各種過程文件和夾具、刀具等信息；接受MAS反饋的工作報告和工藝修改意見 向CAQ（質(zhì)量保證系統(tǒng)）提供工序、設備、工裝、檢測等工藝數(shù)據(jù)，以生成質(zhì)量控制計劃和質(zhì)量檢測規(guī)程； 接收CAQ反饋的控制數(shù)據(jù)，修改工藝過程 計算機輔助設計與制造CAPPCAPP類型及基本原理類型及基本原理系統(tǒng)按照工藝決策方法主要分為： 檢索式檢索式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 派生式派生式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 創(chuàng)成式創(chuàng)成式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 綜合式綜合式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 由于零件及制造環(huán)境的不

10、同，很難用一種通用的由于零件及制造環(huán)境的不同，很難用一種通用的CAPPCAPP軟件來滿足各種不同的制造對象軟件來滿足各種不同的制造對象 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，避免派生式系統(tǒng)的局限性和創(chuàng)成式系統(tǒng)的高難度 計算機輔助設計與制造檢索式檢索式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng)檢索式CAPP系統(tǒng)是基于成組技術或基于特征的CAPP系統(tǒng)基本原理：按照零件編碼或圖號將企業(yè)現(xiàn)行各類工藝文件存入計算機數(shù)據(jù)庫 設計時根據(jù)零件編碼或圖號，設計時根據(jù)零件編碼或圖號，在工藝文件庫中檢索類似零件在工藝文件庫中檢索類似零件的工藝文件，由工藝人員采用的工藝文件，由工藝人員采用人機交互

11、方式修改、編輯人機交互方式修改、編輯 檢索式檢索式CAPPCAPP系統(tǒng)實際上是一個工藝文件數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)，功能較系統(tǒng)實際上是一個工藝文件數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)，功能較弱、自動決策能力差弱、自動決策能力差 開發(fā)難度小，操作方便，實用性強，與企業(yè)現(xiàn)有設計工作方式相一開發(fā)難度小，操作方便，實用性強，與企業(yè)現(xiàn)有設計工作方式相一致，得到很多企業(yè)的認可，具有很高的推廣價值致，得到很多企業(yè)的認可，具有很高的推廣價值計算機輔助設計與制造派生式派生式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng)基本原理：利用成組技術(GT)代碼或企業(yè)現(xiàn)行零件圖編碼，根據(jù)結(jié)構和工藝相似性將零件進行分組，然后針對每個零件組編制典型工藝（主樣件工藝） 設計時

12、根據(jù)零件的設計時根據(jù)零件的GTGT代碼和其它代碼和其它有關信息，按編碼搜索零件族，對有關信息，按編碼搜索零件族，對典型工藝進行自動化或人機交互式典型工藝進行自動化或人機交互式修改，生成符合要求的工藝文件修改，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) 派生式派生式CAPPCAPP系統(tǒng)柔性差，只能針對企業(yè)具體產(chǎn)品零件的特點開發(fā)，系統(tǒng)柔性差，只能針對企業(yè)具體產(chǎn)品零件的特點開發(fā)，可移植性差，不能用于全新結(jié)構的零件工藝設計可移植性差，不能用于全新結(jié)構的零件工藝設計 工作原理簡單，容易開發(fā)，實際投入運行的系統(tǒng)大多是派生式系統(tǒng)工作原理簡單，容易開發(fā)，實際投入運行的系統(tǒng)大

13、多是派生式系統(tǒng)計算機輔助設計與制造創(chuàng)成式創(chuàng)成式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng)基本原理：與檢索式和派生式方法不同，不是直接對相似零件工藝文件進行檢索與修改，而是根據(jù)零件的信息，通過邏根據(jù)零件的信息，通過邏輯推理規(guī)則、公式和算法等，輯推理規(guī)則、公式和算法等，做出工藝決策而自動地做出工藝決策而自動地“創(chuàng)成創(chuàng)成”一個零件的工藝規(guī)程一個零件的工藝規(guī)程 創(chuàng)成式CAPPCAPP系統(tǒng)包括：基于傳統(tǒng)過程性程序結(jié)構與決策形式的CAPPCAPP系統(tǒng)、基于知識的 CAPPCAPP專家系統(tǒng)、基于神經(jīng)網(wǎng)絡的 CAPPCAPP系統(tǒng)、CAPPCAPP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)新思維方式創(chuàng)成式方法接近人類解決

14、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用的數(shù)學模型和通用算法，工由于大多數(shù)工藝過程問題不能建立實用的數(shù)學模型和通用算法，工藝規(guī)程的知識難以形成程序代碼，因此只能處理簡單的、特定環(huán)境下藝規(guī)程的知識難以形成程序代碼，因此只能處理簡單的、特定環(huán)境下的某類特定零件的某類特定零件計算機輔助設計與制造CAPPCAPP的結(jié)構組成及基本技術的結(jié)構組成及基本技術CAPP系統(tǒng)構成與開發(fā)環(huán)境、產(chǎn)品對象、規(guī)模的大小等因素相關存放存放CADCAD系統(tǒng)系統(tǒng)完成的產(chǎn)品設完成的產(chǎn)品設計信息計信息 存放企業(yè)加工設備、存放企業(yè)加工設備、工裝工具等制造資源工裝工具等制造資源的相關信息的相關信息 存放產(chǎn)品制造工藝規(guī)存放

15、產(chǎn)品制造工藝規(guī)則、工藝標準、工藝則、工藝標準、工藝數(shù)據(jù)手冊、工藝信息數(shù)據(jù)手冊、工藝信息處理的相關算法和工處理的相關算法和工具具 存放零件族典型零件的存放零件族典型零件的工序卡、工步卡、工藝工序卡、工步卡、工藝流程圖、加工參數(shù)流程圖、加工參數(shù)，供系統(tǒng)參考使用供系統(tǒng)參考使用 存放存放CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng)生成的產(chǎn)品制生成的產(chǎn)品制造工藝信息，造工藝信息，供輸出工藝文供輸出工藝文件、數(shù)控加工件、數(shù)控加工編程和生產(chǎn)管編程和生產(chǎn)管理與運行控制理與運行控制系統(tǒng)使用系統(tǒng)使用 存放工藝流程圖、工序卡、存放工藝流程圖、工序卡、工步卡等系統(tǒng)輸入輸出模工步卡等系統(tǒng)輸入輸出模板、手工查詢工具和系統(tǒng)板、手工查詢工具和系

16、統(tǒng)操作工具集操作工具集 計算機輔助設計與制造CAPPCAPP的結(jié)構組成及基本技術的結(jié)構組成及基本技術CAPP系統(tǒng)構成與開發(fā)環(huán)境、產(chǎn)品對象、規(guī)模的大小等因素相關控制模塊控制模塊：協(xié)：協(xié)調(diào)各模塊的運調(diào)各模塊的運行，實現(xiàn)人機行，實現(xiàn)人機間信息交流，間信息交流，控制產(chǎn)品設計控制產(chǎn)品設計信息獲取方式信息獲取方式 零件信息獲取零件信息獲取模塊模塊：產(chǎn)品設：產(chǎn)品設計信息輸入計信息輸入 工藝路線設計模塊工藝路線設計模塊：加工工藝流程決策，加工工藝流程決策，生成工藝過程卡生成工藝過程卡 工序決策模塊工序決策模塊：選：選定加工設備、定位定加工設備、定位安裝方式、加工要安裝方式、加工要求，生成工序卡求，生成工序卡

17、輸出模塊輸出模塊：輸出工藝流程卡、：輸出工藝流程卡、工序和工步卡，工序圖工序和工步卡，工序圖工步?jīng)Q策模塊工步?jīng)Q策模塊：選擇刀：選擇刀具軌跡、加工參數(shù)，確具軌跡、加工參數(shù)，確定加工質(zhì)量要求，生成定加工質(zhì)量要求，生成工步卡及提供形成工步卡及提供形成NCNC指指令所需的刀位文件令所需的刀位文件 計算機輔助設計與制造CAPPCAPP發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 CAPP與CAD的零件信息輸入問題，直接關系CAPP系統(tǒng)能否真正實現(xiàn)實用化和商品化 CAD/CAPP/CAM集成理想方法：用通用數(shù)據(jù)結(jié)構規(guī)范產(chǎn)品設計與制造全過程的產(chǎn)品定義模型 機械制造業(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

18、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)庫與知識庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構6）工序尺寸的自動確定和工序圖自動生成計算機輔助設計與制造CAPPCAPP發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 工藝設計是個性很強工作 CAPP 系統(tǒng)通用化需解決CAPP 系統(tǒng)結(jié)構和方法上的許多基礎問題，如： 使CAPP所用的工藝決策工藝決策規(guī)則規(guī)則與系統(tǒng)各工藝決策模工藝決策模塊塊完全獨立，修改和添加有關規(guī)則而不必修改源程序就能滿足不同用戶的需要； 對工藝設計進行規(guī)范化和標準化工作； 建立通用化、標準化和開放性的工藝數(shù)據(jù)和知識庫1）CAPP系統(tǒng)零件信息的描述與輸入2）CAP

19、P系統(tǒng)的通用性3）系統(tǒng)的柔性4）工藝數(shù)據(jù)庫與知識庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構6）工序尺寸的自動確定和工序圖自動生成計算機輔助設計與制造CAPPCAPP發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 CAPP應用環(huán)境千差萬別 系統(tǒng)應同時具有基于典型工藝或?qū)嵗臋z索式設計功能，基于實例的派生式設計功能與基于知識的創(chuàng)成式設計等功能滿足不同用戶 系統(tǒng)不但能生成面向普通機床的工藝文件，還應能生成面向數(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)庫與知識庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構6）工序尺寸的自動確定和工序圖自動生

20、成計算機輔助設計與制造CAPPCAPP發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 CAPP系統(tǒng)所需工藝知識與規(guī)則，包括工藝決策邏輯、決策習慣、經(jīng)驗、規(guī)則，工藝決策知識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， 并便于擴充和維護，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)庫與知識庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構6）工序尺寸的自動確定和工序圖自動生成計算機輔助設計與制造CAPPCAPP發(fā)展現(xiàn)狀發(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

21、性； 開發(fā)基于神經(jīng)元網(wǎng)絡的CAPP系統(tǒng)使系統(tǒng)具有自適應、自組織、自學習和聯(lián)想記憶功能，并避免推理過程中的組合爆炸； 建造基于實例與知識的CAPP系統(tǒng)，使系統(tǒng)能從已設計過的實例中自動總結(jié)、歸納和記憶有關經(jīng)驗（即知識），并以此為基礎進行工藝設計，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)庫與知識庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構6）工序尺寸的自動確定和工序圖自動生成計算機輔助設計與制造CAPPCAPP發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 工序尺寸的計算與確定（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

22、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)庫與知識庫的建造5）探索有效的工藝決策方法和系統(tǒng)結(jié)構6）工序尺寸的自動確定和工序圖自動生成計算機輔助設計與制造CAPPCAPP發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢（1）集成化趨勢（2）工具化趨勢（3）智能化趨勢計算機輔助設計與制造（1 1）集成化趨勢）集成化趨勢集成化系統(tǒng)優(yōu)勢： 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)范便于對各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理集成化是CAPP系統(tǒng)的一個重要發(fā)展趨勢 CADCAPPCAM工藝設計信息：工藝設計信息：對工步全面、詳細的對工步全面、詳細的規(guī)范描述，

23、輸出符合規(guī)范描述，輸出符合 NCNC加工的工藝原則數(shù)加工的工藝原則數(shù)控加工工序決策結(jié)果控加工工序決策結(jié)果零件詳細信息零件詳細信息 零件的幾何工藝特征零件的幾何工藝特征 集成化指CAD/CAPP/CAM的局部集成計算機輔助設計與制造（2 2）工具化趨勢）工具化趨勢工藝設計的共性與個性分開處理工藝設計的共性與個性分開處理 工藝決策方式多樣化工藝決策方式多樣化具有功能強大、使用方便和統(tǒng)一具有功能強大、使用方便和統(tǒng)一標準的數(shù)據(jù)與知識庫管理平臺標準的數(shù)據(jù)與知識庫管理平臺智能化輸出智能化輸出 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、標準化的工藝數(shù)據(jù)與工藝決策知識 個性主要

24、包括：與特定加工環(huán)境相關的工藝數(shù)據(jù)及工藝決策知識 具有友好統(tǒng)一的人機工作界面 具有功能強大、便利的數(shù)據(jù)與知識庫管理系統(tǒng)，便于用戶對各種工藝數(shù)據(jù)與知識的獲取、表達、管理與維護 系統(tǒng)可按標準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)應能給用戶提供多種工藝設計方法 計算機輔助設計與制造（3 3）智能化趨勢）智能化趨勢 依靠傳統(tǒng)的過程性軟件設計技術，如利用決策表或決策樹進行依靠傳統(tǒng)的過程性軟件設計技術，如利用決策表或決策樹進行工藝決策軟件的設計等，已不能滿足工程實際對工藝決策軟件的設計等，已不能滿足工程實際對CAPPCAPP的需要的需要 專家系統(tǒng)技

25、術以及其它人工智能技術在獲取、表達和處理各種專家系統(tǒng)技術以及其它人工智能技術在獲取、表達和處理各種知識的靈活性和有效性給知識的靈活性和有效性給CAPPCAPP系統(tǒng)的發(fā)展帶來生機。人工智能系統(tǒng)的發(fā)展帶來生機。人工智能技術已越來越廣泛地應用于各種類型的技術已越來越廣泛地應用于各種類型的CAPPCAPP系統(tǒng)之中系統(tǒng)之中 基于人工神經(jīng)元網(wǎng)絡的基于人工神經(jīng)元網(wǎng)絡的CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng)基于實例與知識的基于實例與知識的CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) ANN（人工神經(jīng)網(wǎng)絡，Artificial Neural Network）理論是近年來得到迅速發(fā)展的一個國際前沿領域，也為解決現(xiàn)有CAPP系統(tǒng)存在的問題開辟了新的

26、途徑 基本原理：通過系統(tǒng)本身的工藝設計實例來“自我”總結(jié)、組織、學習和更新工藝設計“經(jīng)驗”，當經(jīng)驗積累到一定程度時，系統(tǒng)將成為一個“聰明的設計者” 計算機輔助設計與制造人工神經(jīng)網(wǎng)絡及其在人工神經(jīng)網(wǎng)絡及其在CAPPCAPP中的應用中的應用前向多層神經(jīng)網(wǎng)絡在加工方法選擇中的應用前向多層神經(jīng)網(wǎng)絡在加工方法選擇中的應用特征提取與轉(zhuǎn)換特征提取與轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成以字符表示的加工方法轉(zhuǎn)換成以字符表示的加工方法訓練網(wǎng)絡訓練網(wǎng)絡樣本集樣本集零件信息零件信息各特征加工方法各特征加工方法應用階段學習階段計算機輔助設計與制造2. 2. 派生式派生式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 成組技術成組技術 零件分類編碼系統(tǒng)零件分類編碼系統(tǒng)

27、 基于基于GTGT的派生式的派生式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 派生式派生式CAPPCAPP系統(tǒng)開發(fā)過程系統(tǒng)開發(fā)過程 派生式派生式CAPPCAPP系統(tǒng)工作過程系統(tǒng)工作過程 基于特征的派生式基于特征的派生式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 派生式工藝過程設計系統(tǒng)也稱變異式工藝設計系統(tǒng)派生式工藝過程設計系統(tǒng)也稱變異式工藝設計系統(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： 基于基于GTGT碼描述零件信息的派生式碼描述零件信息的派生式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 基于特征描述零件信息的派生式基于特征描述零件信息的派生式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 派生式CAPP系統(tǒng)建立在成組技術基礎上計算機輔助設計與制造

28、成組技術成組技術 成組技術（成組技術（GTGT）被公認為是提高多品種、中小批量生產(chǎn)企業(yè)）被公認為是提高多品種、中小批量生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益的有效途徑，是發(fā)展柔性制造技術和計算機集成制造經(jīng)濟效益的有效途徑，是發(fā)展柔性制造技術和計算機集成制造系統(tǒng)的重要基礎系統(tǒng)的重要基礎 成組技術是一門生產(chǎn)技術科學，即研究和發(fā)掘生產(chǎn)活動中有成組技術是一門生產(chǎn)技術科學，即研究和發(fā)掘生產(chǎn)活動中有關事物的相似性，并充分利用事物的相似性，把相似問題歸關事物的相似性，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統(tǒng)一的最優(yōu)方案，從而節(jié)類成組，尋求解決這一類問題相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案，從而節(jié)約時間和精力以取得所期望

29、的經(jīng)濟效益約時間和精力以取得所期望的經(jīng)濟效益 機械制造中的成組技術是將多種零件按其相似性歸類成組，并機械制造中的成組技術是將多種零件按其相似性歸類成組，并以這些組為基礎組織生產(chǎn)，從而實現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的以這些組為基礎組織生產(chǎn)，從而實現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品設計、制造工藝和生產(chǎn)管理的合理化產(chǎn)品設計、制造工藝和生產(chǎn)管理的合理化 20世紀50年代起，成組技術由蘇聯(lián)學者斯 帕 米特洛凡諾夫總結(jié)并在機械工業(yè)中推廣應用 成組技術的發(fā)展：成組技術的發(fā)展：成組加工成組加工成組工藝成組工藝成組技術成組技術成組生產(chǎn)系統(tǒng)成組生產(chǎn)系統(tǒng) 計算機輔助設計與制造GTGT存在的理由：存在的理由：1 1）批量法則：中

30、小批量生產(chǎn)成本是大批量的）批量法則：中小批量生產(chǎn)成本是大批量的30305050倍，中小批量倍，中小批量生產(chǎn)占總生產(chǎn)的生產(chǎn)占總生產(chǎn)的70%70%左右左右2 2）設備利用：大批量生產(chǎn)為專用設備，而中小批量生產(chǎn)所使用的）設備利用：大批量生產(chǎn)為專用設備，而中小批量生產(chǎn)所使用的設備利用不充分。設備利用不充分。 如普通車床如普通車床CW6140CW6140加工的零件直徑加工的零件直徑D D最大可達最大可達400mm400mm，零件直徑，零件直徑D100 mmD100 mm的加工占總加工量的的加工占總加工量的80%80%以上。以上。3 3）制造周期：制造周期中，大約）制造周期：制造周期中，大約95%95%左

31、右的時間為非加工時間左右的時間為非加工時間 計算機輔助設計與制造GTGT的相似性的相似性零件的結(jié)構特征相似性包括：零件的結(jié)構特征相似性包括： 結(jié)構相似性結(jié)構相似性（零件的形狀相似、尺寸相似、精度相似） 材料相似性材料相似性（零件種類相似、毛坯形狀相似、熱處理方法相似） 工藝相似性工藝相似性（加工工藝相似、加工設備相似、工藝裝備相似） GTGT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 計算機輔助設計與制造GTGT的應用：的應用：加工過程： 成組技術可充分利用零件的幾何形狀及加工工藝相似性組織生成組技術可充分利用零件的幾何形狀及加工工藝相似性組織

32、生產(chǎn)，以獲得最大的經(jīng)濟效益產(chǎn)，以獲得最大的經(jīng)濟效益 同族零件加工采用類似的工藝過程，可以組建一個加工單元制同族零件加工采用類似的工藝過程，可以組建一個加工單元制造同族零件，對每一個加工單元只考慮類似零件，使生產(chǎn)計劃工造同族零件，對每一個加工單元只考慮類似零件，使生產(chǎn)計劃工藝及其控制變得容易藝及其控制變得容易設計過程： 由于許多零件具有類似的形狀，可將它們歸并為設計族，新零由于許多零件具有類似的形狀，可將它們歸并為設計族，新零件設計可以通過修改一個現(xiàn)有同族典型零件件設計可以通過修改一個現(xiàn)有同族典型零件( (主樣件主樣件) )而形成而形成 主樣件是人為地綜合而成的。一般可從零件族中選擇一個結(jié)構復雜

33、的零件為基礎，把沒有包括同族其它零件的功能要素逐個疊加上去，形成該族的假想零件作為其它相似零件的設計基礎計算機輔助設計與制造零件分類編碼系統(tǒng)零件分類編碼系統(tǒng) 零件分類編碼零件分類編碼由代表零件設計和制造的特征符號組成，利用成由代表零件設計和制造的特征符號組成，利用成組技術正確抽出零件圖紙中為制定工藝過程所必需的必要信息組技術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)： OpitzOpitz編碼系統(tǒng)編碼系統(tǒng) KK-3KK-3系統(tǒng)系統(tǒng) JLBM-1JLBM-1系統(tǒng)系統(tǒng) 柔性編碼系統(tǒng)柔性編碼系統(tǒng) 設計屬性設計屬性制造屬性制造屬性其他實例：其他實例： 身份證號身份證號 4303048

34、60628894 圖書分類圖書分類號號 TH 166.111.8XXXXXXXX計算機輔助設計與制造計算機輔助設計與制造 整體式整體式 23650223650262碼碼 位位碼碼 域域碼域碼域碼位碼位 分段式分段式計算機輔助設計與制造碼位間結(jié)構碼位間結(jié)構 層次結(jié)構層次結(jié)構 鏈式結(jié)構鏈式結(jié)構 混合結(jié)構混合結(jié)構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節(jié)碼位內(nèi)的信息排列：遵循從小遵循從小大、從簡單大、從簡單復雜、從易復雜、從易難、常見難、常見少見的規(guī)律少見的規(guī)律 分類編碼系統(tǒng)是用各種各樣的符號，對零件的有關特征分類編碼系統(tǒng)是用各種各樣的符號，對零件的有關特征進行描述和識別的一套規(guī)

35、則和依據(jù)進行描述和識別的一套規(guī)則和依據(jù) 計算機輔助設計與制造層次結(jié)構層次結(jié)構尺寸比例尺寸比例幾何外形幾何外形XXXXX計算機輔助設計與制造鏈式結(jié)構鏈式結(jié)構也稱也稱多碼結(jié)構多碼結(jié)構 有序符號的意義是固定的，各碼位之有序符號的意義是固定的，各碼位之間相互獨立，后級與前級符號無關系間相互獨立，后級與前級符號無關系材料材料批量批量最大尺寸最大尺寸外部形狀外部形狀1524回轉(zhuǎn)體零件，最大直徑回轉(zhuǎn)體零件，最大直徑150中批生產(chǎn)，中批生產(chǎn)，45鋼鋼2534非回轉(zhuǎn)體零件，最大長度非回轉(zhuǎn)體零件，最大長度150大批生產(chǎn)，大批生產(chǎn)，45鋼鋼計算機輔助設計與制造混合結(jié)構混合結(jié)構 工業(yè)上大多數(shù)商業(yè)零件編碼系工業(yè)上大多數(shù)

36、商業(yè)零件編碼系統(tǒng)都是由上述兩種編碼系統(tǒng)組合統(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。而成的，形成混合結(jié)構。 典型的混合結(jié)構由一系列較小典型的混合結(jié)構由一系列較小的多碼結(jié)構組成，這些結(jié)構鏈中的多碼結(jié)構組成，這些結(jié)構鏈中的數(shù)字都是獨立的，在整個混合的數(shù)字都是獨立的，在整個混合代碼中，需要有一個或幾個數(shù)字代碼中，需要有一個或幾個數(shù)字來表示零件的類別?；旌辖Y(jié)構能來表示零件的類別?；旌辖Y(jié)構能最好地滿足設計和制造的需要。最好地滿足設計和制造的需要。 混合結(jié)構具有單碼結(jié)構和多碼混合結(jié)構具有單碼結(jié)構和多碼結(jié)構共同的優(yōu)點結(jié)構共同的優(yōu)點計算機輔助設計與制造OpitzOpitz編碼系統(tǒng)編碼系統(tǒng)內(nèi)外表面形狀內(nèi)

37、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/D0.510.5L/D2有異形5特殊的6非回轉(zhuǎn)體零件A/B3,A/C37A/B38A/B3,A/C49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15位 增補代碼69位9位8位7位6位第5位第4位OpitzOpitz編碼系統(tǒng)：編碼系統(tǒng)：12345 6789 ABCD12345 6789 ABCD前前9 9位數(shù)字碼用來傳送設計和制造信息，最后位數(shù)字碼用來傳送設計和制造信息，最后4 4位數(shù)位

38、數(shù)ABCDABCD用于識別生產(chǎn)操用于識別生產(chǎn)操作類型和順序，稱輔助代碼，由各單位根據(jù)特殊需要設計安排作類型和順序，稱輔助代碼，由各單位根據(jù)特殊需要設計安排 計算機輔助設計與制造系統(tǒng)的結(jié)構較簡單，便于記憶和手工分類系統(tǒng)的結(jié)構較簡單，便于記憶和手工分類系統(tǒng)的分類標志雖然形式上偏重于零件的結(jié)構特征，但系統(tǒng)的分類標志雖然形式上偏重于零件的結(jié)構特征，但是實際上隱含著工藝信息是實際上隱含著工藝信息 如零件的尺寸標志，既反映零件在結(jié)構上的大小，同時也反映零件在加工中所用的機床和工藝設備的規(guī)格大小系統(tǒng)雖考慮了精度標志，但只用一位碼來標識不夠充分系統(tǒng)雖考慮了精度標志，但只用一位碼來標識不夠充分系統(tǒng)的分類標志尚欠

39、嚴密和準確系統(tǒng)的分類標志尚欠嚴密和準確系統(tǒng)從總體結(jié)構上看雖屬簡單，但從局部結(jié)構看，則仍系統(tǒng)從總體結(jié)構上看雖屬簡單，但從局部結(jié)構看，則仍十分復雜十分復雜 最著名的分類編碼系統(tǒng),德國Aachen工業(yè)大學HOpitz教授開創(chuàng)OpitzOpitz編碼系統(tǒng)特點編碼系統(tǒng)特點 計算機輔助設計與制造KK-3KK-3系統(tǒng)系統(tǒng)供大型企業(yè)使用的十進制供大型企業(yè)使用的十進制2121位代碼的混合結(jié)構系統(tǒng)位代碼的混合結(jié)構系統(tǒng) KK-3系統(tǒng)特點： 在碼位及順序安排上，基本上考慮到各部分形狀加工順序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系，它是一個結(jié)構、工藝并重的分類編碼系統(tǒng)的關系，它是一個結(jié)構、工藝并重的分

40、類編碼系統(tǒng) KK-3KK-3系統(tǒng)前系統(tǒng)前7 7位代碼作為設計專用代碼，便于設計部門使位代碼作為設計專用代碼，便于設計部門使用用 在分類標志配置和排列上，便于記憶和應用在分類標志配置和排列上，便于記憶和應用 采用按功能和名稱作為分類標志，特別便于設計部門檢索采用按功能和名稱作為分類標志，特別便于設計部門檢索 主要缺點是環(huán)節(jié)多主要缺點是環(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)設置不當 KK-3系統(tǒng)是日本通產(chǎn)省機械技術研究所提出草案，經(jīng)日本機械振興協(xié)會成組技術研究會下屬零件分類編碼系統(tǒng)分會修改而成計算機輔助設計與制造KK-3機械加工零件分類編碼系統(tǒng)基本結(jié)構回轉(zhuǎn)體非切削加工特殊孔規(guī)則排列內(nèi)平面

41、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長度細分類粗分類細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長度細分類粗分類細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目19181716151413121110987654321碼位非切削加工 2021精度非回轉(zhuǎn)體計算機輔助設計

42、與制造JLBM-1JLBM-1系統(tǒng)系統(tǒng)我國機械工業(yè)部為推行成組技術而開發(fā)的一種零件分類編碼系統(tǒng)經(jīng)過先后四次修改，于1984年作為機械工業(yè)部的技術指導資料頒布JLBM-1JLBM-1系統(tǒng)是一個十進制系統(tǒng)是一個十進制1515位代碼的混合結(jié)構分類編碼系統(tǒng)位代碼的混合結(jié)構分類編碼系統(tǒng) JLBM-1系統(tǒng)結(jié)構基本上和Opitz系統(tǒng)相似，吸取了KK-3系統(tǒng)的特點，克服Opitz系統(tǒng)分類標志不全和KK-3系統(tǒng)環(huán)節(jié)過多的缺點 為彌補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，把熱處理標志從Opitz系統(tǒng)中的材料、熱處理碼中獨立出來，主要尺寸由一個環(huán)節(jié)擴大為

43、兩個環(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，在系統(tǒng)的總體組成上要比Opitz系統(tǒng)簡單，易于使用 計算機輔助設計與制造計算機輔助設計與制造柔性編碼系統(tǒng)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的傳統(tǒng)分類編碼系統(tǒng)，充分體現(xiàn)傳統(tǒng)GT編碼簡單明了、便于檢索和識別的優(yōu)點柔性碼類似傳統(tǒng)編碼系統(tǒng)，主要描述零件各部分詳細信息，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)橫向碼位長度可以根據(jù)描柔性分類編碼指：分類編碼系統(tǒng)橫向碼位長度可以根據(jù)描述對象的復雜程度變化述

44、對象的復雜程度變化柔性編碼結(jié)構模型： 柔性編碼柔性編碼 = 固定碼固定碼 + 柔性碼柔性碼柔性編碼系統(tǒng)在基于柔性編碼系統(tǒng)在基于GTGT的的CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)中起著重要作用集成系統(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)，其最大的缺點是不能完整、詳盡地描述零件結(jié)構特征和工藝特征 計算機輔助設計與制造應用程序工作要素處理標準工藝文件檢索、編輯打印入編碼零件輸工藝規(guī)程搜索查找零件族零件族矩陣文件程格式存儲器工藝規(guī)程標準加工工序文件檢索、編輯標準加工工序文件工藝規(guī)路線文件標準工藝基于基于GTGT的派生式的派生式CAPPCAPP系統(tǒng)

45、系統(tǒng) 把尺寸、形狀、工藝相近似的零件組成一個零件族，對每個零把尺寸、形狀、工藝相近似的零件組成一個零件族，對每個零件族設計出一個能覆蓋族中零件所有特征的主樣件，再對每個族件族設計出一個能覆蓋族中零件所有特征的主樣件，再對每個族的主樣件制訂一個最優(yōu)的工藝規(guī)程的主樣件制訂一個最優(yōu)的工藝規(guī)程 當制訂某個零件的工藝規(guī)程時，用當制訂某個零件的工藝規(guī)程時，用GTGT碼描述和輸入零件信息碼描述和輸入零件信息（包括有關幾何和工藝參數(shù)等），經(jīng)分類識別找到此零件隸屬的（包括有關幾何和工藝參數(shù)等），經(jīng)分類識別找到此零件隸屬的族，調(diào)出該族的主樣件工藝文件，進行交互編輯、修改，形成新族，調(diào)出該族的主樣件工藝文件，進行交

46、互編輯、修改，形成新的工藝規(guī)程的工藝規(guī)程派生式CAPP系統(tǒng)帶有濃厚的企業(yè)特色，通用性較差，應用范圍有局限性 計算機輔助設計與制造派生式派生式CAPPCAPP系統(tǒng)開發(fā)過程系統(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，選擇或制訂合適的零件分類編碼系統(tǒng)（即GT碼） 手工編碼、計算機編碼 按編碼系統(tǒng)對零件分類歸族 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 主樣件是一個零件組或零件族的抽象，故其是一個復合零件 設計主樣件的目的是為了制訂標準工藝和便于對標準工藝檢索選擇零件分類編碼系統(tǒng) 零件分類歸族 設計主樣件計算機輔助設計與制造派生式派生式CAPPCAPP系統(tǒng)開發(fā)過程系統(tǒng)開發(fā)過程選擇零

47、件分類編碼系統(tǒng) 零件分類歸族 設計主樣件制訂標準工藝規(guī)程標準工藝規(guī)程的表達工藝規(guī)程的篩選 建立工藝數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件 系統(tǒng)總體設計 按族整理出每族主樣件的標準工藝路線和相應的工序內(nèi)容，即標準工藝規(guī)程 標準工藝規(guī)程包括主樣件加工內(nèi)容、加工設備、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 標準工藝規(guī)程可以用工序代碼和工步代碼來表示 用工步代碼表示標準工藝規(guī)程為存儲和調(diào)用標準工藝規(guī)程文件提供了便利，而且從標準工藝規(guī)程中篩選出當前零件的工藝規(guī)程也很方便 劃分CAPP模塊 各模塊程序設計 CAPP系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 計算機輔助設計與制造派生式派生式CAPPCAPP系統(tǒng)工作過程系統(tǒng)工作過程對欲編對欲編工藝

48、零件工藝零件進行編碼進行編碼檢索該零件檢索該零件所屬零件族所屬零件族調(diào)出典型零件調(diào)出典型零件的工藝過程的工藝過程編輯修改典型編輯修改典型零件工藝零件工藝輸出輸出零件工藝零件工藝工藝工藝文件文件零件零件計算機輔助設計與制造基于特征的派生式基于特征的派生式CAPPCAPP系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要思路系統(tǒng)的主要思路 實例的獲取與表達實例的獲取與表達 樣件與實例的管理樣件與實例的管理 樣件與實例管理器樣件與實例管理器 系統(tǒng)的推理策略系統(tǒng)的推理策略 基于特征的派生式工藝決策方法基于特征的派生式工藝決策方法(Case Based Process Planning(Case Based Process Plan

49、ning，CBPP)CBPP)是是CAPPCAPP系統(tǒng)開發(fā)中的重要內(nèi)容，基本思想是利用已解決問系統(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，是基于實例的推理題的結(jié)果求解新問題，是基于實例的推理(Case Based Reasoning(Case Based Reasoning，CBR)CBR)方法在方法在CAPPCAPP中的應用和發(fā)展。中的應用和發(fā)展。 主要特點：便于知識的獲取；比較符合生產(chǎn)實際；效率高；具主要特點：便于知識的獲取；比較符合生產(chǎn)實際；效率高；具有自學習功能有自學習功能計算機輔助設計與制造基于特征的派生式系統(tǒng)主要思路基于特征的派生式系統(tǒng)主要思路分類索引樹是動態(tài)的

50、，用戶可方便地創(chuàng)建實例分類索引樹和對樹進行維護和管理，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)程或標準工藝規(guī)程，對零件信息和工藝信息進行準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)，在基于特征的標準工藝規(guī)程中自動匹配和篩選當前零件的工藝規(guī)程在樣件的基礎上增加了實例的概念實例是系統(tǒng)中已有的工藝規(guī)程及其相應的零件信息的集合 計算機輔助設計與制造實例的獲取與表達實例的獲取與表達實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

51、之相應的工藝信息，因此實例的表達方式與零件信息和工藝規(guī)程的表達方式相同實例存盤？實例歸類當前零件所屬的零件實例存在否？實例庫創(chuàng)建新實例工藝決策返回N N N N Y Y Y Y 為便于對實例的搜索和管理，一般只將有一定代表性的實例存入實例庫中，而且為實例的管理和抽取制定了一定的策略和算法實例的獲取實例的表達實例來源：1 1）工藝專家確認的）工藝專家確認的 CAPP CAPP 系統(tǒng)本身系統(tǒng)本身產(chǎn)生的工藝設計結(jié)果及其對應的產(chǎn)生的工藝設計結(jié)果及其對應的零件信息零件信息2 2）人工編制、整理并輸入系統(tǒng)的標）人工編制、整理并輸入系統(tǒng)的標準工藝規(guī)程及其對應的零件信息準工藝規(guī)程及其對應的零件信息計算機輔助設

52、計與制造樣件與實例的管理樣件與實例的管理 分類樹是一種動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構，系統(tǒng)開發(fā)者不必事先對零件進行繁瑣的分類和建立相應的樣件庫與實例庫，而將該樹的數(shù)據(jù)結(jié)構、建立方法和維護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例庫的工具或平臺 方便用戶根據(jù)自己的實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例庫，以此為基礎進行基于特征的派生式工藝設計零件類節(jié)點零件類節(jié)點實例屬性表父實例類前一個實例下一個實例例nextnextpriorpriorfatherfatherinfoinfo實例節(jié)點實例節(jié)點 系統(tǒng)開發(fā)者和用戶分別系統(tǒng)開發(fā)者和用戶分別完成兩個相對獨立部分，完成兩個相對獨

53、立部分，大大增加了系統(tǒng)的靈活性大大增加了系統(tǒng)的靈活性和通用性，能滿足各種不和通用性，能滿足各種不同用戶的需要同用戶的需要 為便于對樣件與實例的管理、抽取或搜索，構造零件分類索引樹為便于對樣件與實例的管理、抽取或搜索，構造零件分類索引樹對樣件與實例進行管理和維護對樣件與實例進行管理和維護樣件1實例1樣件n實例n子類父類兄類casecasesamplsample enextnextpriorpriorsonsonfatherfatherinfoinfo零件類屬性表弟類計算機輔助設計與制造樣件與實例管理器樣件與實例管理器 樣件與實例管理器用來完成樣件與實例的管理和維護樣件與實例管理器用來完成樣件與實

54、例的管理和維護工藝數(shù)據(jù)庫與知識庫CAPP樣件/實例管理器樣件/實例庫輸入輸入樣件樣件/ /實例入庫實例入庫輸出輸出樣件樣件/ /實例抽取實例抽取 用戶可在管理器界面引導下方便地創(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，也可以對已定義過的類進行刪除、更名與查看屬性等操作，還可以對樣件或?qū)嵗齼?nèi)容進行編輯修改 CAPP系統(tǒng)在運行中，用戶可隨時在分類索引樹界面的引導下，準確快捷地抽取所需實例，或?qū)⒂嘘P樣件或?qū)嵗搭惔嫒雽嵗龓熘?用戶也可選擇由系統(tǒng)自動抽取樣件或?qū)嵗?，或?qū)⒂嘘P樣件與實例自動存入實例庫中 計算機輔助設計與制造基于特征的派生式基于特征的派生式CAPPCAPP系統(tǒng)的

55、推理策略系統(tǒng)的推理策略 在樣件與實例管理界面的引導下，從分類樹樹根開始，用人機交互的在樣件與實例管理界面的引導下，從分類樹樹根開始，用人機交互的方式逐層搜索，尋找當前零件所屬的零件類方式逐層搜索，尋找當前零件所屬的零件類 找到當前零件所屬的零件類后，系統(tǒng)自動計算當前零件與該零件所屬找到當前零件所屬的零件類后，系統(tǒng)自動計算當前零件與該零件所屬類中的樣件或所有實例的類中的樣件或所有實例的相似性系數(shù)相似性系數(shù)ksks，并將，并將ksks最大的樣件或?qū)嵗聪茸畲蟮臉蛹驅(qū)嵗聪群蟠涡蛄斜盹@示，供用戶選用。后次序列表顯示，供用戶選用。 用戶隨時可查看所列樣件或?qū)嵗挠嘘P屬性，進一步確定該樣件或?qū)嵱脩綦S時

56、可查看所列樣件或?qū)嵗挠嘘P屬性，進一步確定該樣件或?qū)嵗欠窨捎?，選擇滿意的樣件或?qū)嵗M行基于特征的派生式工藝設計例是否可用，選擇滿意的樣件或?qū)嵗M行基于特征的派生式工藝設計以當前零件信息和實例分類索引樹為依據(jù)。兩種實例抽取方法：人機交互抽取法 自動抽取法 系統(tǒng)以當前零件信息作為依據(jù)，從分類索引樹樹根開始，進行廣度系統(tǒng)以當前零件信息作為依據(jù)，從分類索引樹樹根開始，進行廣度優(yōu)先搜索，確定當前零件所屬的零件類優(yōu)先搜索，確定當前零件所屬的零件類 計算出當前零件與該零件所屬類中的樣件或?qū)嵗南嗨葡禂?shù)計算出當前零件與該零件所屬類中的樣件或?qū)嵗南嗨葡禂?shù)ksks后，系后，系統(tǒng)自動取統(tǒng)自動取ksks值最大的樣

57、件或?qū)嵗秊橐罁?jù)進行工藝設計值最大的樣件或?qū)嵗秊橐罁?jù)進行工藝設計 若推理結(jié)果不滿意，用戶可以取其他樣件或?qū)嵗M行工藝設計若推理結(jié)果不滿意，用戶可以取其他樣件或?qū)嵗M行工藝設計 1.樣件或?qū)嵗某槿?計算機輔助設計與制造2.2.樣件或?qū)嵗评砼c修正樣件或?qū)嵗评砼c修正 推理推理 樣件樣件( (實實例例) )推理：推理：將零件的幾將零件的幾何形狀特征何形狀特征信息和樣件信息和樣件或?qū)嵗膸谆驅(qū)嵗膸缀涡螤钐卣骱涡螤钐卣餍畔⑦M行比信息進行比較和匹配，較和匹配，決定樣件工決定樣件工藝規(guī)程中哪藝規(guī)程中哪些工序或工些工序或工步被保留，步被保留，哪些被刪除哪些被刪除實例搜索成功？讀入實例信息轉(zhuǎn)創(chuàng)成式工藝設計或

58、工藝規(guī)程檢索與編輯子系統(tǒng)或?qū)嵗龜?shù)據(jù)與知識管理子系統(tǒng)N Y 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)則庫中搜索或人機交互補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)N N N N Y Y Y Y 計算機輔助設計與制造修正修正 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 為簡化過程只考慮零件的形狀特征，推理時未考慮精度要求，可能出現(xiàn)當前零件某些形狀特征精度較低但卻有精加工工序

59、情況 樣件或?qū)嵗に囍械亩ㄎ谎b夾方法與實際被設計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例不同，推理得到的有關工序尺寸、切削用量與刀具等可能與實際不符修正方法修正方法： a. a. 傳統(tǒng)決策方法，修改方法固化在程序中傳統(tǒng)決策方法，修改方法固化在程序中 b. b. 專家系統(tǒng)方法，利用產(chǎn)生式規(guī)則進行修正專家系統(tǒng)方法，利用產(chǎn)生式規(guī)則進行修正原因：原因：計算機輔助設計與制造相似系數(shù)相似系數(shù)ksks的計算的計算 ksks是用于衡量當前零件與有關樣件或?qū)嵗嗨瞥潭鹊囊粋€參數(shù)是用于衡量當前零件與有關樣件或?qū)嵗嗨瞥潭鹊囊粋€參數(shù)

60、thaptthhaappsaaaakakakakakk kp p主特征匹配率；k ka a輔特征匹配率；k kh總體信息匹配率；k kt精度匹配率；a ap，a aa，a ah，a at分別為相應的加權系數(shù)，一般取ap=1，aa=0.5，ah=0.25，at=0.25 若ksks=1=1 表示該實例與當前零件完全匹配；若0.7 ks0.7 ks11 認為基本匹配；若ksks0.70.7 表示該實例與當前零件的匹配情況不理想，建議采用基于規(guī)則的創(chuàng)成法或其它方法進行工藝設計 計算機輔助設計與制造3. 3. 創(chuàng)成式創(chuàng)成式CAPPCAPP系統(tǒng)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