變異式CAPP和創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)

摘要：簡述變異式CAPP和創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)及其工作過程。并介紹了CAPP集成開發(fā)平臺的設計要求以及由哪些最基本構(gòu)件組成。關(guān)鍵詞：變異式CAPP，創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，CAPP集成開發(fā)平臺1、 變異式CAPP1.1結(jié)構(gòu)原理變異式CAPP系統(tǒng)是利用成組技術(shù)原理，將零件按幾何形狀及工藝相似性分類、歸族，每一族有一個典型樣件，根據(jù)此樣件建立典型工藝文件，存入工藝文件庫中。當需設計一個新的零件工藝規(guī)程時，按照其成組編碼，確定其所屬零件族，由計算機檢索出相應零件族的典型工藝，再根據(jù)零件的具體要求，對典型工藝進行修改，最后得到所需的工藝規(guī)程。變異式CAPP系統(tǒng)又可稱作派生型、修訂型CAPP系統(tǒng)。1.1.1成組技術(shù)（1） 概述成組技術(shù)是一門生產(chǎn)技術(shù)科學。利用事物相似性，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)約時間和精力以取得所期望的經(jīng)濟效益。在生產(chǎn)系統(tǒng)中，成組技術(shù)可以應用于不同領(lǐng)域。對零件設計來說，由于許多零件具有類似的形狀，可將它們歸并為設計族，設計一個新的零件可以通過修改一個現(xiàn)有同族典型零件而形成。應用這個概念，可以確定出一個主樣件作為其它相似零件的設計基礎，它集中了全族的所有功能要素。通常，主樣件是人為地綜合而成的。為此，一般可從零件族中選擇一個結(jié)構(gòu)復雜的零件為基礎，把沒有包括同族其它零件的功能要素逐個疊加上去，即可形成該族的假想的零件，即主樣件。對加工來說，GT所發(fā)揮的作用有更進一步的，形狀不同的零件也有可能要求類似的加工過程。由于同族零件要求類似的工藝過程，可以組建一個加工單元來制造同族零件，對每一個加工單元只考慮類似零件，就能使生產(chǎn)計劃工藝及其控制變得容易些。所以GT在工藝設計中的核心問題就是充分利用零件上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)濟效益。（2） 零件分類編碼系統(tǒng)零件編碼系統(tǒng)是由代表零件的設計和（或）制造的特征符號所組成，這些符號代碼可以是數(shù)字，也可以是字母，或者兩者都有。在一般情況下，大多數(shù)分類編碼系統(tǒng)只使用數(shù)字，在成組技術(shù)實際應和中，在三種基本編碼結(jié)構(gòu)。1）層次結(jié)構(gòu)在層次結(jié)構(gòu)中，每一個后級符號的決心義取決于前級符號的值。這種結(jié)構(gòu)亦稱為單碼結(jié)構(gòu)或樹狀結(jié)構(gòu)。由層次代碼組成的層次結(jié)構(gòu)具有相對密實性，能以有限個位數(shù)傳遞大蜈有關(guān)零件信息。2）鏈式結(jié)構(gòu)在鏈式結(jié)構(gòu)中，那些有序符號的意義是固定的，與前級符號無關(guān)，這種結(jié)構(gòu)亦可稱為多碼結(jié)構(gòu)。它要復雜些，因而可以方便地處理具有特殊屬性的零件，有助于識別具有工藝相似要求的零件。3）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)?；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。典型的混合結(jié)構(gòu)都由一系列較小的多碼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這些結(jié)構(gòu)鏈中的數(shù)字都是獨立的，但整個混合代碼中，需要有一個或幾個數(shù)字用來表示零件的類別，這和層次結(jié)構(gòu)一樣?；旌辖Y(jié)構(gòu)能最好地滿足設計和制造的需要。CAPP（computeraidedprocessplanning,計算機輔助工藝過程設計）的作用是利用計算機來進行零件加工工藝過程的制訂，把毛坯加工成工程圖紙上所要求的零件。它是通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息（形狀、尺寸等）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過程。1.2工作過程變異式CAPP系統(tǒng)的工作過程如下:1） 用編碼及零件輸入模塊，完成對所設計零件的描述和輸入。2） 檢索及判斷新零件是否屬于某零件族，如屬于則調(diào)出，否則返回。3） 對標準工藝進行刪改，形成所設計零件的工藝規(guī)范。4） 對設計結(jié)果存儲和輸出。零件輸入

編碼零件族< <——H—-標準搜索零件族-珞索土工￡卜ZZZZZ零件族< <——H—-標準2、創(chuàng)成式C啰」、—出―創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是一個能夠綜合運用零件加工信息，自動地為一個新零件創(chuàng)造工藝規(guī)程的系統(tǒng)。其原理與派生式不同，派生式是以原有的工藝規(guī)程為基礎的，而創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是在計算機系統(tǒng)軟件中收集了大量的工藝數(shù)據(jù)和加工知識，并在此基礎上建立了一系列的決策邏輯，形成了工藝知識庫和各種工藝數(shù)據(jù)庫。當編制新零件的工藝規(guī)程時，首先輸入零件的有關(guān)信息，然后創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)能夠根據(jù)工藝知識庫和各種工藝數(shù)據(jù)庫的信息，在沒有人干預的條件下，自動產(chǎn)生零件所需要的各個工序和加工順序，自動提取制造知識，自動完成機床，刀具的選擇和加工優(yōu)化，通過運用決策邏輯，模擬工藝設計人員的決策過程，自動創(chuàng)成新的零件加工工藝規(guī)程。2.1工作原理1） 被加工零件的特征識別；2） 建立標準的加工工藝方法（為各種特征）；3） 工藝決策，確定切削用量等工藝參數(shù)；4） 排序。創(chuàng)成式CAPP的流程圖2.2工作過程1） 特征識別從零件幾何信息中提取加工特征；2） 建立標準的加工工藝方法針對零件的幾何特征，賦予標準的加工工藝方法;3） 工藝決策根據(jù)加工工藝方法和加工中心，確定出對應的加工工序（工步）、切削用量等工藝參數(shù)；4） 排序按照工藝規(guī)則和邏輯順序，排列每道加工工序（工步）在工藝文件（工序）中的順序；5）編輯修改對所生成的工藝文件進行修正，完善后按指定格式輸出工藝文件。3、 集成開發(fā)平臺[5]3.1集成開發(fā)平臺的主要設計要求平臺，是以綜合軟件環(huán)境和工具全面支持系統(tǒng)開發(fā)過程的CASE方法。面向CIMS/CAPP集成開發(fā)平臺是一個支持CAPP系統(tǒng)應用開發(fā)、應用集成和應用系統(tǒng)運行的軟件平臺。它將比我們原來研制的CAPP系統(tǒng)開發(fā)工具功能更完善，支持面更廣。最終目的：不僅提供面向CIMS/CAPP系統(tǒng)開發(fā)過程中一些可行的工具，以便能為不同生產(chǎn)企業(yè)和不同產(chǎn)品類型的CAPP系統(tǒng)開發(fā)提供更好的集成運行支撐環(huán)境，提供更有力、更全面的支持。為了解決目前CAPP系統(tǒng)開發(fā)和應用中存在的問題，根據(jù)上述開發(fā)平臺的概念，我們擬出了面向CIMS/CAPP集成開發(fā)平臺的主要設計要求：1） 提供應用開發(fā)工具2） 提供數(shù)據(jù)庫和知識庫設計及管理工具3） 提供部分應用基礎接口4） 提供原型系統(tǒng)運行、調(diào)試環(huán)境5） 提供開發(fā)CAPP系統(tǒng)的經(jīng)驗積累機制6） 提供網(wǎng)絡環(huán)境下CAPP應用系統(tǒng)的運行管理機制。3.2集成開發(fā)平臺系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)整個集成開發(fā)平臺按照層次結(jié)構(gòu)進行劃分，通信服務CS處于平臺的最底層，為其它層次提供基本應用服務，全局信息系統(tǒng)建立在通信服務之上，維護面向CIMS/CAPP系統(tǒng)與其它分系統(tǒng)共享信息的完整性和一致性。一組應用開發(fā)工具，即各子平臺是整個平臺的核心部分，提供CAPP系統(tǒng)開發(fā)中各子系統(tǒng)信息及知識的獲取、組織和功能模塊集成的基本框架。通過平臺運行管理系統(tǒng)可對各子平臺的運行進行控制和協(xié)調(diào)，對系統(tǒng)中重要資源進行共享管理。面向CIMS/CAPP集成開放平臺系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖所示。CAPP系統(tǒng)集成開發(fā)平臺CAPP裝配子平臺1） 設計文檔預處理模塊：提供瀏覽已有設計文檔功能，經(jīng)過修改，可快速生成新應用系統(tǒng)的各種文檔，以實現(xiàn)對開發(fā)任務書、軟件需求說明書、初步設計等文檔的重用及經(jīng)驗的積累。2） 建立系統(tǒng)功能描述庫：用戶根據(jù)產(chǎn)品特點及應用系統(tǒng)的需求，通過人機交互選擇功能項內(nèi)容，可以快速完成新應用系統(tǒng)的功能菜單內(nèi)容設計。3） 應用系統(tǒng)生成及仿真運行：根據(jù)開發(fā)任務書內(nèi)容及在系統(tǒng)功能描述庫中選定內(nèi)容，通過構(gòu)件庫管理系統(tǒng)調(diào)用機制，能按功能、按層次由基本構(gòu)件集成為功能構(gòu)件，由功能構(gòu)件集成為子系統(tǒng)各功能模塊，最終迅速裝配成新的CAPP原型系統(tǒng)，并可以直接在集成平臺環(huán)境下運行與仿真，用戶可以對其進行評價及調(diào)試，經(jīng)不斷修改，直至滿意為止。4） 提供對CAPP應用系統(tǒng)的維護與項目管理工具：可以完成對系統(tǒng)的備份和對系統(tǒng)各類文件目錄進行增、改、刪等操作。CAPP系統(tǒng)信息資源管理子平臺1） 提供全局數(shù)據(jù)字典設計與管理工具：保證CAPP系統(tǒng)設計過程數(shù)據(jù)定義一致性。2） 設計CAPP系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)集中管理工具：對制造環(huán)境資源、工藝裝備、工程基礎數(shù)據(jù)等全部庫文件提供具有統(tǒng)一數(shù)據(jù)操作的界面及一致性的維護功能，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入、修改、查詢、刪除、瀏覽、初始化、備份等功能，便于用戶自己參與CAPP前期開發(fā)工作和后期維護工作。3） 研究網(wǎng)絡環(huán)境下CAPP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計及數(shù)據(jù)共享問題。CAPP系統(tǒng)構(gòu)件應用及管理子平臺1） 提供能覆蓋回轉(zhuǎn)類和非回轉(zhuǎn)類零件CAPP應用開發(fā)的一組構(gòu)造工具，其主要內(nèi)容包括：a） 具有共性的一組人機界面：如驅(qū)動界面、信息反饋界面、用戶系統(tǒng)封面設計界面等。b） 零件描述及輸入模塊構(gòu)造工具：由總體信息描述，回轉(zhuǎn)類與非回轉(zhuǎn)類形面特征描述和形面特征定義及重構(gòu)工具組成。用于幫助用戶快速完成零件總體信息及全部形面特征描述及輸入模塊的設計。c） 工藝生成構(gòu)造工具：完成創(chuàng)成式、半創(chuàng)成式、變異式、實例式和人機交互式5種工作方式的工藝生成原型樣板。原型樣板是按功能需求，基于可重用構(gòu)件裝配而成，能體現(xiàn)規(guī)范化的程序格式和實現(xiàn)方法。平臺提供對原型樣板的瀏覽、評價及調(diào)試環(huán)境。這樣用戶可以按照零件結(jié)構(gòu)復雜性、相似性，選擇部分或全部原型樣板，快速構(gòu)成同一體系結(jié)構(gòu)下，基于統(tǒng)一工藝設計原理的多工作模式并存的CAPP系統(tǒng)。d） 工藝管理構(gòu)造工具：完成對工藝文件檢索、存儲及編輯的原型樣板，供用戶開發(fā)時直接調(diào)用。同時，為了適應面向CIMS/CAPP系統(tǒng)的特點，我們正研究面向產(chǎn)品的工藝信息管理構(gòu)造工具，其內(nèi)容除了對零件工藝信息管理外，還增設產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的可視化管理，研究工藝BOM表的組成及維護，從而有利于用戶按產(chǎn)品匯總工時定額、材料定額、工藝路線等數(shù)據(jù)，便于在CIMS環(huán)境下將CAPP系統(tǒng)生成的結(jié)果傳遞到MRPII等分系統(tǒng)中去，也有利于用戶按產(chǎn)品能對各類工藝文件的審核及完成情況進行全面的管理，從長遠利益看，也為企業(yè)今后采用PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理打下基礎。e） 工藝輸出構(gòu)造工具：按工藝文件類別，進行輸出內(nèi)容的轉(zhuǎn)換及輸出格式的定義，利用報表生成器完成各種工藝文件打印程序，利用平臺子系統(tǒng)與AUTOCAD的應用集成接口切換機制，完成工序圖瀏覽、繪制及輸出的集成運行環(huán)境。2） 提供集成環(huán)境下對構(gòu)件的重用管理：將通用模塊（界面）、基本構(gòu)件、功能構(gòu)件錄入構(gòu)件庫，統(tǒng)一管理，并具有開放性和可擴充性特點，隨著CAPP系統(tǒng)功能擴展，用戶也可以添加新的功能構(gòu)件及構(gòu)造工具，以達到平臺功能擴展和性能提高的目的?；诳芍赜脴?gòu)件技術(shù)，用戶可以大大簡化應用程序的開發(fā)。CAPP系統(tǒng)知識庫管理子平臺提供集知識描述與維護為一體的構(gòu)造工具，完成對工藝決策時需調(diào)用的各級知識庫中知識的獲取與管理，其內(nèi)容簡介如下：1） 特征一加工鏈知識庫：以回轉(zhuǎn)類和非回轉(zhuǎn)類形面特征為對象，用產(chǎn)生式規(guī)則的形式，分別組織與加工特征相對應的工步集。2） 工步知識庫：以工步為對象，組織工步內(nèi)容及相關(guān)刀、量具等有關(guān)信息。3） 工序知識庫：以工序為對象，組織相關(guān)工步序列及機床、夾、輔具等有關(guān)信息。4） 工藝決策集知識：用成組技術(shù)思想指導，以相似零件組為對象，用產(chǎn)生式規(guī)則的形式，組織與特征相對應的工序決策集。通過以上4級工藝知識庫的構(gòu)造過