1、 CAD/CAM技術1. 概述2. CAPP系統工作原理3. 派生式CAPP系統 4. 創成式CAPP系統 CAD/CAM技術CAPP基本概念基本概念 計算機輔助工藝規程設計（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、科學的方法確定零件從毛坯到成品的整個技術過程(即工藝規程) 輸入設計信息輸入設計信息 選擇工藝路線、決定工序內容及選擇工藝路線、決定工序內容及所使用的機床、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

2、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 1. 概述概述 CAD/CAM技術CAPP的發展歷程的發展歷程 研究派生式研究派生式 CAPP 推出典型系統推出典型系統 CAMI1976年年 研究創成式研究創成式 CAPP系統系統 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數據數據 管理與應用管理與應用提出提出CAPP 研究新的研究新的 CAPP系統系統 結構與方法結構與方法 CAPP性能性能 提高提高90年

3、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 CAD/CAM技術CAPP集成制造系統中的地位和作用集成制造系統中的地位和作用 計算機集成制造系統（計算機集成制造系統（CIMS）的關鍵是系統集成，）的關鍵是系統集成，CAPP系統解決了系統解決了CAD和和CAM的連接問題，真正實現的連接問題，真正實現CAD/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反饋產品的機構工藝性評價信息,滿足并行產品設計要求 向CAM提供零

4、件加工所需的設備、工裝、切削參數、裝夾參數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(管理信息系統)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）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（質量保證系統）提供工序、設備、工裝、檢測等工藝數據，以生成質量控制計劃和質量檢測規程； 接收CAQ反饋的控制數據，修改工藝過程 CAD/CAM技術CAPP類型及基本原理類型及基本原理系統按照工藝決策方法主要分為： 檢索式檢索

5、式CAPP系統系統 派生式派生式CAPP系統系統 創成式創成式CAPP系統系統 由于零件及制造環境的不同，很難用一種通用的由于零件及制造環境的不同，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 CAD/CAM技術檢索式檢索式CAPP系統系統檢索式CAPP系統是基于成組技術或基于特征的CAPP系統基本原理：按照零件編碼或圖號將企業現行各類工藝文件存入計算機數據庫 設計時根據零件編碼或圖號，設計時根據零件編碼或圖號，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方式修改、編輯，人機交互方式

6、修改、編輯，最最后由計算機按工藝文件要求進后由計算機按工藝文件要求進行打印輸出。行打印輸出。 檢索式檢索式CAPPCAPP系統實際上是一個工藝文件數據庫的管理系統，功能較系統實際上是一個工藝文件數據庫的管理系統，功能較弱、自動決策能力差弱、自動決策能力差 開發難度小，操作方便，實用性強，與企業現開發難度小，操作方便，實用性強，與企業現有設計工作方式相一致，得到很多企業的認可，具有很高的推廣價值有設計工作方式相一致，得到很多企業的認可，具有很高的推廣價值CAD/CAM技術派生式派生式CAPP系統系統基本原理：利用成組技術(GT)代碼或企業現行零件圖編碼，根據結構和工藝相似性將零件進行分組，然后針

7、對每個零件組編制典型工藝（主樣件工藝） 設計時根據零件的設計時根據零件的GT代碼和其代碼和其它有關信息，按編碼搜索零件族，它有關信息，按編碼搜索零件族，對典型工藝進行自動化或人機交互對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式修改，生成符合要求的工藝文件 可看成檢索式CAPP系統的發展，又稱變異式CAPP系統 派生式派生式CAPPCAPP系統柔性差，只能針對企業具體產品零件的特點開發，系統柔性差，只能針對企業具體產品零件的特點開發，可移植性差，不能用于全新結構的零件工藝設計可移植性差，不能用于全新結構的零件工藝設計 工作原理簡單，容易開發，實際投入運行的系統大多是派生式系統工

8、作原理簡單，容易開發，實際投入運行的系統大多是派生式系統CAD/CAM技術創成式創成式CAPP系統系統基本原理：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，而是根據零件的信息，通過邏根據零件的信息，通過邏輯推理規則、公式和算法等，輯推理規則、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“創成創成”一個零件的工藝規程一個零件的工藝規程 創成式CAPPCAPP系統包括：基于傳統過程性程序結構與決策形式的CAPPCAPP系統、基于知識的 CAPPCAPP專家系統、基于神經網絡的 CAPPCAPP系統、CAPPCAPP工具系統或骨架系統 創成式方法接近人類解決問題的創

9、新思維方式創成式方法接近人類解決問題的創新思維方式 由于大多數工藝過程問題不能建立實用的數學模型和通用算法，工由于大多數工藝過程問題不能建立實用的數學模型和通用算法，工藝規程的知識難以形成程序代碼，因此只能處理簡單的、特定環境下藝規程的知識難以形成程序代碼，因此只能處理簡單的、特定環境下的某類特定零件的某類特定零件CAD/CAM技術CAPP的結構組成及基本技術的結構組成及基本技術CAPP系統構成與開發環境、產品對象、規模的大小等因素相關 存放存放CADCAD系統系統完成的產品設完成的產品設計信息計信息 存放企業加工設備、存放企業加工設備、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

10、 存放產品制造工藝規存放產品制造工藝規則、工藝標準、工藝則、工藝標準、工藝數據手冊、工藝信息數據手冊、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、加工參數流程圖、加工參數，供系統參考使用供系統參考使用 存放存放CAPPCAPP系統系統生成的產品制生成的產品制造工藝信息，造工藝信息，供輸出工藝文供輸出工藝文件、數控加工件、數控加工編程和生產管編程和生產管理與運行控制理與運行控制系統使用系統使用 存放工藝流程圖、工序卡、存放工藝流程圖、工序卡、工步卡等系統輸入輸出模工步卡等系統輸入輸出模板、手工查詢工具和

11、系統板、手工查詢工具和系統操作工具集操作工具集 CAD/CAM技術CAPP的結構組成及基本技術的結構組成及基本技術CAPP系統構成與開發環境、產品對象、規模的大小等因素相關 控制模塊控制模塊：協：協調各模塊的運調各模塊的運行，實現人機行，實現人機間信息交流，間信息交流，控制產品設計控制產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：產品設：產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

12、求，生成工序卡 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 工步決策模塊工步決策模塊：選擇刀：選擇刀具軌跡、加工參數，確具軌跡、加工參數，確定加工質量要求，生成定加工質量要求，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 CAD/CAM技術2. 派生式派生式CAPP系統系統 成組技術成組技術 零件分類編碼系統零件分類編碼系統 基于基于GT的派生式的派生式CAPP系統系統 派生式派生式CAPP系統開發過程系統開發過程 派生式派生式CAPP系統工作過程系統工作過程 派生式工藝過程設計系統也稱變異式工藝設計系統派生

13、式工藝過程設計系統也稱變異式工藝設計系統 派生式CAPP系統根據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系統系統 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系統系統 派生式CAPP系統建立在成組技術基礎上CAD/CAM技術成組技術成組技術 成組技術是一門生產技術科學，即研究和發掘生產活動中有成組技術是一門生產技術科學，即研究和發掘生產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一的最優方案，從而

14、節類成組，尋求解決這一類問題相對統一的最優方案，從而節約時間和精力以取得所期望的經濟效益約時間和精力以取得所期望的經濟效益 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，從而實現多品種、中小批量生產的以這些組為基礎組織生產，從而實現多品種、中小批量生產的產品設計、制造工藝和生產管理的合理化產品設計、制造工藝和生產管理的合理化 20世紀50年代起，成組技術由蘇聯學者斯 帕 米特洛凡諾夫總結并在機械工業中推廣應用 成組技術的發展：成組技術的發展： 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系統成組生

15、產系統 CAD/CAM技術GT的相似性的相似性零件的結構特征相似性包括：零件的結構特征相似性包括： 結構相似性結構相似性（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系統中的各種相似性信息的核心問題是充分利用生產系統中的各種相似性信息 CAD/CAM技術GT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產，以獲得最大的經濟效益生產，以獲得最大的經濟效

16、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，使生產計制造同族零件，對每一個加工單元只考慮類似零件，使生產計劃工藝及其控制變得容易劃工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有同族典型零件零件設計可以通過修改一個現有同族典型零件(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構復雜的零

17、件為基礎，把沒有包括同族其它零件的功能要素逐構復雜的零件為基礎，把沒有包括同族其它零件的功能要素逐個疊加上去，形成該族的假想零件作為其它相似零件的設計基個疊加上去，形成該族的假想零件作為其它相似零件的設計基礎礎CAD/CAM技術零件分類編碼系統零件分類編碼系統 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： OpitzOpitz編碼系統編碼系統 KK-3KK-3系統系統 JLBM-1JLBM-1系統系統 柔性編碼

18、系統柔性編碼系統 設計屬性設計屬性制造屬性制造屬性XXXXXXXX根據成組技術原理制定根據成組技術原理制定GT編碼系統，按一編碼系統，按一套特定的規則，用一組順序排列的字符（一套特定的規則，用一組順序排列的字符（一般是數字）對零件的各有關特征進行描述和般是數字）對零件的各有關特征進行描述和標識。這種代碼稱為成組代碼或標識。這種代碼稱為成組代碼或GT代碼。代碼。CAD/CAM技術 CAD/CAM技術碼碼 位位碼碼 域域碼域碼域碼位碼位CAD/CAM技術碼位間結構碼位間結構 層次結構層次結構 鏈式結構鏈式結構 混合結構混合結構 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碼位內的

19、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、常見少見的規律少見的規律 零件編碼系統符號代碼可以是字母，也可以是數字，零件編碼系統符號代碼可以是字母，也可以是數字，或者兩者都有，大多數分類編碼系統一般情況下只使用數或者兩者都有，大多數分類編碼系統一般情況下只使用數字字 分類編碼系統是用各種各樣的符號，對零件的有關特征分類編碼系統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則和依據進行描述和識別的一套規則和依據 CAD/CAM技術層次結構層次結構尺寸比例尺寸比例幾何外形幾何外形XXXXXCAD/CAM技術鏈式結構鏈式結構也稱也稱多碼結構多碼結構 有

20、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回轉體零件，最大直徑回轉體零件，最大直徑150 中批生產，中批生產，45鋼鋼2534非回轉體零件，最大長度非回轉體零件，最大長度150 大批生產，大批生產，45鋼鋼CAD/CAM技術混合結構混合結構 工業上大多數商業零件編碼系工業上大多數商業零件編碼系統都是由上述兩種編碼系統組合統都是由上述兩種編碼系統組合而成的，形成混合結構。而成的，形成混合結構。 典型的混合結構由一系列較小典型的混合結構由一系列較小的多碼結構組

21、成，這些結構鏈中的多碼結構組成，這些結構鏈中的數字都是獨立的，在整個混合的數字都是獨立的，在整個混合代碼中，需要有一個或幾個數字代碼中，需要有一個或幾個數字來表示零件的類別。混合結構能來表示零件的類別。混合結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。 混合結構具有單碼結構和多碼混合結構具有單碼結構和多碼結構共同的優點結構共同的優點CAD/CAM技術Opitz編碼系統編碼系統內外表面形狀 內部形狀 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

22、形狀 加 工 精 度 0 回轉體零件 L/D0.5 1 0.5L/D2有異形 5 特殊的 6 非回轉體零件 A/B3,A/C3 7 A/B3 8 A/B3,A/C4 9 特殊的 第3位 內回轉表面形狀第一位 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：編碼系統：12345 6789 ABCD 12345 6789 ABCD 前前9 9位數字碼用來傳送設計和制造信息，最后位數字碼用來傳送設計和制造信息，最后4 4位數位數ABCDABCD用于識別生產操用于識別生產操作類型和順序，稱輔助代碼，由各單位根據特殊需要設計安

23、排作類型和順序，稱輔助代碼，由各單位根據特殊需要設計安排 CAD/CAM技術Opitz編碼系統編碼系統CAD/CAM技術系統的結構較簡單，便于記憶和手工分類系統的結構較簡單，便于記憶和手工分類 系統的分類標志雖然形式上偏重于零件的結構特征，但系統的分類標志雖然形式上偏重于零件的結構特征，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格大小 系統雖考慮了精度標志，但只用一位碼來標識不夠充分系統雖考慮了精度標志，但只用一位碼來標識不夠充分 系統的分類標志尚欠嚴密和準確系統的分類標志尚欠嚴密和準確 系統從總體

24、結構上看雖屬簡單，但從局部結構看，則仍系統從總體結構上看雖屬簡單，但從局部結構看，則仍十分復雜十分復雜 最著名的分類編碼系統,德國Aachen工業大學HOpitz教授開創Opitz編碼系統特點編碼系統特點 CAD/CAM技術KK-3系統系統供大型企業使用的十進制供大型企業使用的十進制2121位代碼的混合結構系統位代碼的混合結構系統 KK-3系統特點： 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，它是一個結構、工藝并重的分類編碼系統的關系，它是一個結構、工藝并重的分類編碼系統 KK-3KK-3系統前系統前7 7位代碼作為設計專用代碼

25、，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 主要缺點是環節多主要缺點是環節多 在某些環節上，零件出現率較低，意味著環節設置不當 KK-3系統是日本通產省機械技術研究所提出草案，經日本機械振興協會成組技術研究會下屬零件分類編碼系統分會修改而成CAD/CAM技術KK-3機械加工零件分類編碼系統基本結構 回轉體非切削加工特殊孔規則排列內平面與內周期面內曲面內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

26、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 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 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精度非回轉體CAD/CAM技術

27、JLBM-1系統系統我國機械工業部為推行成組技術而開發的一種零件分類編碼系統 經過先后四次修改，于1984年作為機械工業部的技術指導資料頒布JLBM-1JLBM-1系統是一個十進制系統是一個十進制1515位代碼的混合結構分類編碼系統位代碼的混合結構分類編碼系統 JLBM-1系統結構基本上和Opitz系統相似，吸取了KK-3系統的特點，克服Opitz系統分類標志不全和KK-3系統環節過多的缺點 為彌補Opitz系統不足，摒棄Opitz系統的開頭加工碼，把Opitz系統的零件類別碼改為零件功能名稱碼，把熱處理標志從Opitz系統中的材料、熱處理碼中獨立出來，主要尺寸由一個環節擴大為兩個環節 JLB

28、M-1系統增加了形狀加工環節，比Opitz系統可以容納較多的分類標，在系統的總體組成上要比Opitz系統簡單，易于使用 CAD/CAM技術CAD/CAM技術CAD/CAM技術CAD/CAM技術CAD/CAM技術CAD/CAM技術CAD/CAM技術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程搜索查找零件族零件族矩陣文件程格式存儲器工藝規程標準加工工序文件檢索、編輯標準加工工序文件工藝規路線文件標準工藝基于基于GT的派生式的派生式CAPP系統系統 把尺寸、形狀、工藝相近似的零件組成一個零件族，對每個把尺寸、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

29、零件所有特征的主樣件，再對每零件族設計出一個能覆蓋族中零件所有特征的主樣件，再對每個族的主樣件制訂一個最優的工藝規程個族的主樣件制訂一個最優的工藝規程 當制訂某個零件的工藝規程時，用當制訂某個零件的工藝規程時，用GT碼描述和輸入零件信碼描述和輸入零件信息（包括有關幾何和工藝參數等），經分類識別找到此零件隸息（包括有關幾何和工藝參數等），經分類識別找到此零件隸屬的族，調出該族的主樣件工藝文件，進行交互編輯、修改，屬的族，調出該族的主樣件工藝文件，進行交互編輯、修改，形成新的工藝規程形成新的工藝規程派生式CAPP系統帶有濃厚的企業特色，通用性較差，應用范圍有局限性 CAD/CAM技術派生式派生式C

30、APP系統開發過程系統開發過程將零件圖上的信息代碼化：根據產品的特點，選擇或制訂合適的零件分類編碼系統（即GT碼） 手工編碼、計算機編碼 按編碼系統對零件分類歸族 零件分組的一條通用規則：組內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 零件分類歸族 設計主樣件CAD/CAM技術派生式派生式CAPP系統開發過程系統開發過程選擇零件分類編碼系統 零件分類歸族 設計主樣件制訂標準工藝規程標準工藝規程的表達 工藝規程的篩選 建立工藝數據庫或數據文件 系統總體設計 按族整理出每族主樣件的標準工

31、藝路按族整理出每族主樣件的標準工藝路線和相應的工序內容，即標準工藝規程線和相應的工序內容，即標準工藝規程 標準工藝規程包括主樣件加工內容、加標準工藝規程包括主樣件加工內容、加工設備、刀具、夾具等信息，集中了專工設備、刀具、夾具等信息，集中了專家和工藝人員的集體智慧與經驗家和工藝人員的集體智慧與經驗 標準工藝規程可以用工序代碼和工步標準工藝規程可以用工序代碼和工步代碼來表示代碼來表示 用工步代碼表示標準工藝用工步代碼表示標準工藝規程為存儲和調用標準工藝規程文件提規程為存儲和調用標準工藝規程文件提供了便利，而且從標準工藝規程中篩選供了便利，而且從標準工藝規程中篩選出當前零件的工藝規程也很方便出當前

32、零件的工藝規程也很方便 劃分劃分CAPPCAPP模塊模塊 各模塊程序設計各模塊程序設計 CAPPCAPP系統聯調系統聯調 CAD/CAM技術派生式派生式CAPP系統工作過程系統工作過程對欲編對欲編 工藝零件工藝零件 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出典型零件調出典型零件 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 CAD/CAM技術3. 創成式創成式CAPP系統系統概述 創成式CAPP系統開發過程 一般創成式CAPP系統的工藝決策 基于專家系統的工藝決策方法 CAPP系統中的工序設計 創成式C

33、APP系統是一種自動進行工藝設計的方法，一般不需要人的干預自動制訂出工藝規程創成式系統克服了派生式創成式系統克服了派生式CAPPCAPP系統存在的不足系統存在的不足 根據具體零件，系統自動產生出當前零件所需的各個工序和根據具體零件，系統自動產生出當前零件所需的各個工序和加工順序；自動提取制造知識；自動完成選擇機床、刀具和最加工順序；自動提取制造知識；自動完成選擇機床、刀具和最優化加工過程；通過應用決策邏輯，模擬工藝設計人員的決策優化加工過程；通過應用決策邏輯，模擬工藝設計人員的決策過程過程CAD/CAM技術創成式創成式CAPP系統概述系統概述 創成式創成式CAPP系統是根據零件信息，運用計算機

34、的工藝決策進系統是根據零件信息，運用計算機的工藝決策進行搜索及邏輯推理，自動地為新零件制訂工藝規程，且用戶對行搜索及邏輯推理，自動地為新零件制訂工藝規程，且用戶對工藝規程無需作大的改動的系統工藝規程無需作大的改動的系統 現有創成式CAPP系統都是針對某一產品或某一工廠專門設計 到目前為止還沒有一種創成式CAPP系統宣稱能適用于所有類型的零件，也沒有一種系統能全部自動化創成式創成式CAPPCAPP系統主要用來確定工藝路線、進行工序設計系統主要用來確定工藝路線、進行工序設計 工藝路線工藝路線包括：工序與工步的確定，以及各工序的定位與裝夾表面 工序設計工序設計包括：工序尺寸的計算、設備與工裝的選擇、

35、確定切削用量、計算工時定額以及生成工序圖前者是后者的基礎，后者是對前者的補充前者是后者的基礎，后者是對前者的補充 CAD/CAM技術創成式創成式CAPP系統的開發過程系統的開發過程 1準備階段準備階段 基礎性工作階段，需要大量的調查研究和仔細的分析歸納。具基礎性工作階段，需要大量的調查研究和仔細的分析歸納。具體工作大體包括下述內容：體工作大體包括下述內容： (1)明確開發系統的設計對象明確開發系統的設計對象 (2)對本類零件進行工藝分析對本類零件進行工藝分析 確認該類零件由哪些基本表面或形狀確認該類零件由哪些基本表面或形狀特征構成特征構成?每種基本表面的加工方法是什么每種基本表面的加工方法是什

36、么? (3) 搜集和整理各種加工方法的加工能力范圍和經濟加工精度搜集和整理各種加工方法的加工能力范圍和經濟加工精度 (4) 收集、整理和歸納各種工藝設計決策邏輯或決策法則收集、整理和歸納各種工藝設計決策邏輯或決策法則 創成式CAPP系統的設計，一般包括準備階段準備階段和軟件編程階段軟件編程階段2 2軟件設計階段軟件設計階段 將準備階段所收集整理到的數據和決策邏輯用計算機語言實現CAD/CAM技術一般創成式一般創成式CAPP系統的工藝決策系統的工藝決策工藝決策通常包括：工藝決策通常包括： 選擇性決策邏輯選擇性決策邏輯 如毛坯類型及其尺寸的選擇，加工方法如毛坯類型及其尺寸的選擇，加工方法的選擇，機

37、床及刀具、夾具、量具的選的選擇，機床及刀具、夾具、量具的選擇，切削用量的選擇擇，切削用量的選擇 規劃型決策邏輯規劃型決策邏輯 如工藝路線安排、工序加工步驟確定如工藝路線安排、工序加工步驟確定 加工方法決策加工方法決策 如加工能力、加工限度、預加工要求如加工能力、加工限度、預加工要求 工藝設計是一項復雜的、多層次、工藝設計是一項復雜的、多層次、多任務的決策過程，且工藝決策涉及多任務的決策過程，且工藝決策涉及面較廣，影響工藝決策的因素較多，面較廣，影響工藝決策的因素較多，在實際應用中的不確定性也較大在實際應用中的不確定性也較大 決策表達通常用決策表達通常用決策樹決策樹或或決策表決策表來實現來實現

38、CAD/CAM技術決策樹決策樹 決策樹是系統工程中決策支持系統常用的方法，也是傳統的系統分析和設計的有效實用方法決策樹由各種節點和分支構成樹是一種連通而無回路的圖，不僅可作為數據結樹是一種連通而無回路的圖，不僅可作為數據結構描述樹狀關系信息，也可以用來表達決策邏輯構描述樹狀關系信息，也可以用來表達決策邏輯 決策樹表達決策邏輯簡單、直觀，容決策樹表達決策邏輯簡單、直觀，容易建立和維護，擴充和修改，且便于用易建立和維護，擴充和修改，且便于用邏輯流程圖和程序代碼實現邏輯流程圖和程序代碼實現 適合工藝過程設計適合工藝過程設計 作為數據結構可用存儲決策知識信息作為數據結構可用存儲決策知識信息 孔孔 精度

39、低精度低 尺寸和形狀精度高尺寸和形狀精度高 位置精度高位置精度高位置精度低位置精度低鉆鉆-鏜鏜 鉆鉆-鉸鉸 鉆鉆 CAD/CAM技術決策樹的軟件實現決策樹的軟件實現孔孔 精度低 尺寸和形狀精度高位置精度高位置精度高位置精度低位置精度低鉆鉆-鏜鏜 鉆鉆-鉸鉸 鉆鉆 C1C2A1C3C4A2A3開始開始C1A1C2YNC3YA2YC4A3YN結束結束NNCAD/CAM技術決策表決策表 條件項目 條件狀態 決策項目 決策動作 工件的長徑比4TFF4工件的長徑比16TF卡盤卡盤+尾頂尖頂尖+跟刀架+尾頂尖 將一組用語言表達的決策邏輯關系用一個表格表達，方便將一組用語言表達的決策邏輯關系用一個表格表達，

40、方便計算機語言表達該決策邏輯，是計算機軟件設計的基本工具計算機語言表達該決策邏輯，是計算機軟件設計的基本工具長徑比4長徑比4長徑比10長徑比10卡盤+尾頂尖頂尖+跟刀架+尾頂尖卡盤決策表由表頭和表元素兩部分組成 表頭又分成條件和動作兩部分，其中條件放在表上部，而動作放在表下部 車削裝夾方法選擇的決策車削裝夾方法選擇的決策 決策表清晰、緊湊、易讀、易懂、易改，方便作邏輯一致性和決策表清晰、緊湊、易讀、易懂、易改，方便作邏輯一致性和完備性檢查完備性檢查 CAD/CAM技術基于專家系統的工藝決策方法基于專家系統的工藝決策方法 以應用以應用 AI 技術為基礎的創成式技術為基礎的創成式CAPP系統即系統

41、即CAPP專家系專家系統是制造業關注的課題統是制造業關注的課題 CAPPCAPP專家系統特征是： 知識庫：由零件設計信息和表達工藝決策的規則集組成 推理機：根據當前的事實，通過激活知識庫的規則集得到工藝設計結果 CAPPCAPP專家系統特點專家系統特點 專家系統的開發專家系統的開發 CAPPCAPP專家系統的工作過程專家系統的工作過程 基于知識與黑板推理的工藝規程生成方法基于知識與黑板推理的工藝規程生成方法 將AIAI（Artificial Intelligence，人工智能）技術應用在CAPP系統中所形成的專家系統，也稱智能化智能化CAPPCAPP系統系統CAD/CAM技術CAPP專家系統特

42、點專家系統特點 專家系統具有處理不確定性和多意性知識的特長專家系統具有處理不確定性和多意性知識的特長 工藝過程設工藝過程設計中，主要的工作不是計算，工藝決策方法主要依靠工藝人員計中，主要的工作不是計算，工藝決策方法主要依靠工藝人員長期的生產實際中積累起來的經驗性知識長期的生產實際中積累起來的經驗性知識 專家系統具有對話能力專家系統具有對話能力 用戶可向機器用戶可向機器“尋問尋問”推理過程推理過程用用 戶戶 界界 面面推理機推理機解釋機解釋機知識獲取知識獲取知識庫和數據庫知識庫和數據庫領域專家領域專家一般用戶一般用戶AI專家專家 專家系統具有較大靈活性專家系統具有較大靈活性 專家系統求解問題不是

43、按專家系統求解問題不是按預先確定的步驟進行，而是根預先確定的步驟進行，而是根據環境條件及達到的目標，在據環境條件及達到的目標，在控制策略（推理機）指導下，控制策略（推理機）指導下，通過搜索來尋找問題的解答通過搜索來尋找問題的解答 CAPPCAPP專家系統可以具有學專家系統可以具有學習功能習功能 一般創成式CAPP系統以“邏輯算法 + 決策表”為特征 CAPP專家系統是以“推理 + 知識”為特征CAD/CAM技術專家系統的開發專家系統的開發認識認識 問題問題 特征特征找出找出 概念概念 建立建立 關系關系設計設計 知識知識 組織組織 結構結構建立建立 知識庫知識庫 及及 推理推理 機制機制檢測檢

44、測 知識知識 及及 系統系統 功能功能提出提出 要求要求形成形成 概念概念確定知確定知 識表示識表示 和推理和推理 方法方法原型原型 系統系統再改進再改進再設計再設計再分析再分析再認識再認識認識階段認識階段概念化階段概念化階段形式化階段形式化階段實現階段實現階段測試階段測試階段CAD/CAM技術CAPP專家系統的開發工具專家系統的開發工具目前的專家系統開發工具從功能方面分： 骨架型工具骨架型工具：被實踐證明了的有實用價值的專家系統中，抽出了實被實踐證明了的有實用價值的專家系統中，抽出了實際領域的知識背景并保留系統中推理機的結構而形成的一類工具際領域的知識背景并保留系統中推理機的結構而形成的一類工具 知識描述的方式以及推理機制和擴展策略均保持不變，使得這類工知識描述的方式以及推理機制和擴展策略均保持不變，使得這類工具的實時應變能力差。因針對性太強、適應性差，推廣應用受到較大局具的實時應變能力差。因針對性太強、適應性差，推廣應用受到較大局限限 通用型工具通用型工具：根據專家系統的不同應用領域和人工