《数字化设计与制造》第05章：计算机辅助工艺规划

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数字化设计与制造,第五章 计算机辅助工艺规划,1,内容提纲,第一节 概 述,第二节 计算机辅助工艺规划技术,第三节 制造工艺信息系统,第四节 CAPP系统应用,2,第一节 概述,一、产品工艺规划及管理,工艺,将原材料或半成品加工成产品的工作、方法、技术等。,工艺规划,优化配置工艺资源，合理编排工艺规程的过程。,一般包括,零件机械加工工艺设计,和,产品装配工艺设计,。,机械产品的类型虽然千差万别，但其设计和制造过程却大同小异。产品制造一般包括工艺规划、生产方案制订、零件加工、部件和产品装配、检验等主要环节。,3,第一节 概述,一、产品工艺规划及管理,工艺规划目标,定义实用的可操作的机械加工或产品装配过程,可用资源作为约束以确定本钱和生产率,粗加工工序,精加工工序,质改工序,表面工序,毛坯,成品,4,第一节 概述,机械加工工艺过程是指用机械加工方法逐步改变毛坯的状态(形状、尺寸和外表质量)，使之成为合格零件所进行的全部过程。把工艺过程按一定的格式用文件的形式固定下来，便成为工艺规程。它是生产人员应严格执行的纪律性文件。,机械加工工艺设计就是依据产品装配图和零件图及其技术要求、零件批量、设备工装条件以及工人技术情况等，确定所采用的工艺过程，形成工艺规程。,一、产品工艺规划及管理,1机械加工工艺设计,5,第一节 概述,机械加工工艺设计的步骤,(1),分析研究产品装配图和零件图，进行工艺审查和分析,;,(2),设计毛坯或按材料标准确定型材尺寸,;,(3),拟订工艺路线,;,(4),确定各工序所采用的设备和工艺装备,(,刀具、夹具、量具和辅助工具,);,(5),确定工序尺寸、技术要求和检验方法,;,(6),选择切削用量,;,(7),确定工时定额,;,(8),填写工艺文件,;,(9),零件数控加工程序编制。,一、产品工艺规划及管理,1机械加工工艺设计,6,第一节 概述,机械产品是由零件、组件和部件组成的。零件是组成机器的根本单元，一般都是预先装配成组件或部件后，才装到机器上去，直接装入机器的零件是不多的。组件是指几个零件的组合，组件在机器中不具有完整的功能。部件是假设干组件和零件的组合，部件在机器中要完成一定的、完整的功能。,按规定的技术要求，将零件、组件、部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程，称为装配工艺过程。将装配工艺过程按一定格式编写成工艺文件，就是装配工艺规程。它是组织装配工作、指导装配作业的根本依据。,一、产品工艺规划及管理,2产品装配工艺设计,7,第一节 概述,产品装配工艺设计，即装配工艺规程制定的步骤：,(1),产品分析,;,(2),确定装配组织形式,;,(3),拟定装配工艺过程,;,(4),编写工艺规程,;,一、产品工艺规划及管理,2产品装配工艺设计,8,第一节 概述,(1)产品分析,()分析产品图纸，掌握装配技术要求及产品验收标准。,()对产品结构进行尺寸分析和工艺分析。尺寸分析是指装配尺寸链的分析与计算，应对产品图上装配尺寸链及其精度要求进行验算，并确定到达装配要求的工艺方法。工艺分析是指装配结构工艺性分析，要确定产品结构是否便于装拆和维修。,()研究产品分解成装配单元的方案，以便组织装配工作的并行、流水线作业。装配单元可分为零件、组件、部件和机器四种等级。,一、产品工艺规划及管理,2产品装配工艺设计,9,第一节 概述,(2)确定装配组织形式,：装配组织形式分为固定式和移动式装配两种。,固定式装配直接在地面上或装配台架上进行，工作地点不变；,移动式装配的工作地点不固定。由小车或输送带等实现其移动。,一、产品工艺规划及管理,组织形式的选择主要取决于产品的尺寸、重量、复杂程度和生产批量。组织形式一经选定，装配方式、工作地布置等也相应确定。工序划分及工序内容的集中或分散等那么直接受其影响。,2产品装配工艺设计,10,第一节 概述,(3)拟定装配工艺过程,()根据产品结构及其装配要求，确定装配工作的具体内容。,()确定装配工艺方法、装配设备及工具、夹具、量具等。专用装配设备、工具及夹具要提出设计任务书。装配参数可参照经验数据或经试验、计算确定。,()确定装配顺序。各级装配单元装配时，要先确定一个基准件进入装配，然后安排其他装配单元装入的先后次序。,()确定工时定额与工人等级。,(4)编写工艺规程,一、产品工艺规划及管理,2产品装配工艺设计,11,第一节 概述,一、产品工艺规划及管理,12,第一节 概述,一、产品工艺规划及管理,13,第一节 概述,定义：工艺管理是指企业中对各项工艺工作的方案、组织和控制等一系列管理活动。,主要内容：,(1)产品工艺规划工作的方案制订、组织、任务分配和控制；,(2)各类工艺数据的统计、汇总和报表编制；,(3)工艺装备设计和制造的方案制订、申请、审批和控制；,(4)车间现场工艺问题的处理和控制；,(5)工艺文件管理，如文件分类管理、版次管理、工艺文件更改管理等；,(6)工艺标准、标准的制订、控制和管理。,一、产品工艺规划及管理,3工艺管理,14,内容提纲,第一节 概 述,第二节 计算机辅助工艺规划技术,第三节 制造工艺信息系统,第四节 CAPP系统应用,15,第二节 计算机辅助工艺规划技术,是指利用计算机技术进行工艺设计和编制工艺规程。计算机技术在工艺规划中的辅助作用主要表达在交互处理、数值计算、图形处理、逻辑决策、数据存储与管理等方面。,从内容上说，CAPP应包括工艺规划的全部工作。包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制订和工时计算等工作。其中，工序设计又涉及工装设备选择或设计、加工余量分配、切削用量选择以及机床刀具选择、工序图卡生成等。,一、计算机辅助工艺规划的概念,1定义,16,第二节 计算机辅助工艺规划技术,(1)在设计对象上，所涉及的零件从回转体零件、箱体类零件、支架类零件到复杂的飞机结构件等；,(2)在涉及的工艺范围上，从普通加工工艺到数控加工工艺，从机加工艺到装配工艺、钣金工艺、热表处理工艺、特种工艺、数控测量机检测过程设计、试验工艺等；,(3)在系统设计上，从单一的修订式或创成式模式，到应用专家系统等人工智能技术，并具有检索、修订、创成等多种决策功能的综合智能化系统模式；,(4)在系统应用上，从独立的计算机辅助技术“孤岛，到满足集成系统环境需求的集成化系统；,(5)在系统开发上，从单纯的学术性探索和技术驱动的原型系统开发，逐步走向以应用和效益驱动的实用化系统开发。,一、计算机辅助工艺规划的概念,2主要内容,17,第二节 计算机辅助工艺规划技术,综观CAPP的开展，可分为三个开展阶段，即,基于自动化思想的修订创成式CAPP系统;,基于计算机辅助的实用化CAPP系统;,面向企业信息化的制造工艺信息系统。,一、计算机辅助工艺规划的概念,3开展阶段,18,1基于自动化思想的修订创成式CAPP系统,20世纪90年代中期以前，人们在传统的修订式CAPP系统、创成式CAPP系统以及CAPP专家系统的开发研究中，都取得了一定成果。但由于以工艺决策自动化为唯一目标，以期在工艺设计上代替工艺人员的劳动，因而造成开发应用中的诸多问题。,例如，系统开发周期长、费用高、难度大；工艺人员在使用中需交互输入大量的零件信息，烦琐而又容易出错，难以掌握系统的使用；系统功能和应用范围局限性大，缺乏适应生产环境变化的灵活性和适用性，难以推广应用。所以未能有效推进CAPP的实用化。,一、计算机辅助工艺规划的概念,3开展阶段,第二节 计算机辅助工艺规划技术,19,第二节 计算机辅助工艺规划技术,2基于计算机辅助的实用化CAPP系统,为了解决以自动化为目标的修订创成式CAPP应用存在的问题，许多企业基于文字、表格处理软件或二维CAD软件等通用软件开发工艺卡片填写系统。其中，多数系统只是基于简单模板输出工艺卡片，仅取得了有限的应用效果。但也有一些系统是企业在工艺标准化、标准化的根底上花费大量人力、物力所开发出来的，且取得了很好的应用效果。,这类系统根本用文件形式进行存储和管理无视企业信息化中产品工艺数据的重要性，存在难以保证产品工艺数据准确性、一致性和难以实现工艺信息集成的致命问题。,一、计算机辅助工艺规划的概念,3开展阶段,20,第二节 计算机辅助工艺规划技术,3面向企业信息化的制造工艺信息系统,企业信息化的开展和应用对CAPP系统提出了进一步需求，不仅要求CAPP系统具有方便、快捷的计算机辅助工艺规程编制功能，而且更要求其具有快速有效的制造工艺信息及工艺工作流管理功能，实现产品工艺设计及管理一体化，建立企业完整的制造工艺信息系统。,一个企业中，完整的制造工艺信息系统以各专业工艺的计算机辅助设计为根底，实现根底工艺信息管理、面向制造的产品结构管理、材料定额编制、工艺分工与工艺设计流程管理、产品工艺数据综合管理等工艺管理功能以及与CADCAMPDMERP的集成和资源共享。,一、计算机辅助工艺规划的概念,3开展阶段,21,第二节 计算机辅助工艺规划技术,传统的CAPP系统通常包括三个根本组成局部，即,产品设计信息输入,工艺决策,产品工艺信息输出,二、CAPP系统的根本组成,22,第二节 计算机辅助工艺规划技术,工艺规划所需要的最原始信息是产品设计信息。对于机械加工工艺过程设计而言，这些最原始信息是指产品零件的结构形状和技术要求。,表示产品零件和技术要求的方法有多种，如常用的工程图纸和,CAD,系统中的零件模型。,工艺人员在进行工艺过程设计时，首先通过阅读工程图纸获取有关工艺设计所需的产品设计信息。,二、CAPP系统的根本组成,1产品设计信息输入,23,第二节 计算机辅助工艺规划技术,对于CAPP系统，必须将这些有关的产品设计信息转换成系统所能“读懂的信息。,CAPP系统的信息输入方法主要有两种：,一种是人机交互输入,另一种是直接从CAD系统读取。,二、CAPP系统的根本组成,1产品设计信息输入,24,第二节 计算机辅助工艺规划技术,所谓工艺决策，是指根据产品零件设计信息，利用工艺知识和经验，参考具体的制造资源条件，确定产品的工艺过程。,总体来看，工艺决策要解决三种类型的问题：,选择性问题，如加工方法选择、工装设备选择等；,规划性问题，加工序安排与排序、工步安排与排序等；,计算性问题，如工序尺寸计算等。,二、CAPP系统的根本组成,2工艺决策,25,第二节 计算机辅助工艺规划技术,对于计算性问题，可建立数学模型和算法加以解决；对于选择性问题和规划性问题，CAPP系统所采用的根本工艺决策方法有以下两种：,(1)修订式方法(Variant Approach)：修订式方法也称派生式方法，其根本思路是将相似零件归并成零件族，设计时检索出相应零件族的标准工艺规程，并根据设计对象的具体特征加以修订。,(2)生成式方法(GenerativeApproacL)：生成式方法也称创成式方法，其根本思路是将人们设计工艺过程时的推理和决策方法转换成计算机可以处理的决策逻辑、算法，在使用时由计算机程序采用内部的决策逻辑和算法，依据制造资源信息，自动生成零件的工艺规程。,二、CAPP系统的根本组成,2工艺决策,26,第二节 计算机辅助工艺规划技术,许多CAPP系统，往往综合使用修订式方法和生成式方法，所以也有人提出半创成式(Semi-Generative)方法的概念，并把这类系统称为半创成式CAPP系统。,20世纪80年代至90年代初期，CAPP的研究与开发主要集中在专家系统(Expect System，ES)及人工智能(Artificial Intelligence，AI)技术的应用方面。虽然在CAPP中所采用的人工智能技术多种多样，但根本是针对工艺决策问题，系统结构根本是按专家系统构造的，因此，这样的系统常被称为工艺决策专家系统或CAPP专家系统。,二、CAPP系统的根本组成,2工艺决策,27,第二节 计算机辅助工艺规划技术,通常人们要以工艺卡片形式表示产品工艺过程信息，如工艺过程卡、工序卡等，而且在一些卡片中，还包括工序简图。,在,CAD,CAPP,CAM,集成系统中，,CAPP,需要向,CAM,提供数控编程所需的工艺参数文件；在集成环境下，,CAPP,需要通过数据库存储产品工艺过程信息，以实现信息共享。,二、CAPP系统的根本组成,3产品工艺信息输出,28,第二节 计算机辅助工艺规划技术,修订式工艺决策的根本原理是利用零件的相似性，即相似的零件有相似的工艺过程；一个新零件的工艺规程，是通过检索相似零件的工艺规程并加以筛选或编辑修改而成的。,相似零件的集合称为零件族。能被一个零件族使用的工艺规程称为标准工艺规程或综合工艺规程。标准工艺规程可看成是由一个包含该族内零件的所有形状特征和工艺属性的假想复合零件而编制的。根据实际生产的需要，标准工艺规程的复杂程度、完整程度各不相同，但至少应包括零件加工的工艺路线(加工工序序列)，并以族号作为关键字存储在数据文件或数据库中。,在标准工艺规程的根底上，当对某个待编制工艺规程的零件进行编码、划归到特定的零件族后，就可根据零件族号检索出该族的标准工艺规程，然后加以修订(包括筛选、编辑或修改)。,修订过程可由程序以自动或交互方式进行。,三、修订式派生式 CAPP系统,1修订式工艺决策的原理,29,第二节 计算机辅助工艺规划技术,修订式CAPP系统开发完成后，工艺人员就可以使用该系统为实际零件编制工艺规程。具体步骤如下：,(1)按照采用的分类编码系统，对实际零件进行编码；,(2)检索该零件所在的零件族；,(3)调出该零件族的标准工艺规程；,(4)利用系统的交互式编辑界面，对标淮工艺规程进行筛选、编辑或修订。有些系统那么提供自动修订的功能，但这需要补充输入零件的一些具体信息。,(5)将修订好的工艺规程存储起来，并按给定的格式打印输出。,三、修订式CAPP系统,2修订式CAPP系统的应用,30,第二节 计算机辅助工艺规划技术,修订式CAPP系统的应用，不仅可以减轻工艺人员编制工艺规程的工作，而且相似零件的工艺过程可到达一定程度上的一致性。此外，从技术上讲，修订式CAPP系统容易实现，因此，目前国内外实际应用的CAPP系统大都应用了修订式技术。,但修订式CAPP系统的使用者仍需具有经验的工艺人员，且标准工艺规程未考虑生产批量、生产技术、生产手段等因素。生产批量改变，生产技术和生产手段开展后，系统不易修改。因此，修订式CAPP系统主要适用于零件族数较少，每族内零件项数较多，生产零件种类和批量相对稳定的制造企业。,三、修订式CAPP系统,2修订式CAPP系统的应用,31,第二节 计算机辅助工艺规划技术,生成式方法的根本思路是，将人们设计工艺过程时用的推理和决策方法转换成计算机可以处理的决策模型、算法及程序代码，从而依靠系统决策，自动生成零件的工艺过程。,生成式CAPP系统实际上是一种智能化程序，可以克服修订式系统的固有缺点。但由于工艺过程设计问题的复杂性，目前尚没有系统能做到所有的工艺决策都完全自动化，一些自动化程度较高的系统的某些工艺决策仍需有一定程度的人工干预。,从技术开展看，短期内也不一定能开发出功能完全、自动化程度很高的生成式系统。因此，人们把许多包含重要的决策逻辑，或者只有一局部工艺决策逻辑的CAPP系统也归入生成式CAPP系统。为此，有人提出所谓半创成式系统或综合式系统。,四、生成式创成式CAPP系统,1生成式方法的原理,32,第二节 计算机辅助工艺规划技术,四、生成式CAPP系统,1生成式方法的原理,半精加工,E级,不精车,L/D45,L/D45,余量5mm,余量4mm,零件图,工艺方案生成,零件几何及,工艺信息描述,工艺决策,逻辑程序库,CAD数据库,工艺方案,33,第二节 计算机辅助工艺规划技术,对于生成式,CAPP,系统，软件设计的核心内容主要是各种工艺决策逻辑的表达和实现，即所谓,工艺决策模型的建立,。尽管工艺过程设计包括各种性质的决策，决策逻辑也很复杂，但表达方式却有许多共同之处，可以用一定形式的软件设计方法工具来表达和实现。常用的决策方法有,决策表、决策树,等。,四、生成式CAPP系统,2工艺决策方法,34,第二节 计算机辅助工艺规划技术,是表达各种事件或属性间复杂逻辑关系的形式化方法。,优点：,可以明晰、准确、紧凑地表达复杂的逻辑关系；,易读、易理解，可以方便地检查遗漏及逻辑上的不一致；,易于转换成程序流程和代码。,四、生成式CAPP系统,2工艺决策方法,(1)决策表(Decision Table),35,第二节 计算机辅助工艺规划技术,36,第二节 计算机辅助工艺规划技术,决策树由节点和边构成，常用节点表示一次测试或一个动作，结论或拟采取的动作一般放在终端节点(叶节点)上；边连接两次测试。假设测试条件满足时，那么沿边向前传递，以实现逻辑与(AND)关系；假设测试条件不满足时，那么转向出发节点的另一条边,以实现逻辑或(0R)的关系。所以，由决策树的根节点到终端节点的一条路径可以表示一条决策规那么。,优点：,决策树表示简单直观，很容易将它转换成逻辑流程图，并用程序设计语言中的“IF(逻辑表达式)THENELSE结构实现。,四、生成式CAPP系统,2工艺决策方法,(2)决策树(Decision Tree),37,第二节 计算机辅助工艺规划技术,四、生成式CAPP系统,2工艺决策方法,(2)决策树(Decision Tree),38,第二节 计算机辅助工艺规划技术,所谓专家系统，就是一种在特定领域内具有专家水平的计算机程序系统，它将人类专家的知识和经验以知识库的形式存人计算机，并模拟人类专家解决问题的推理方式和思维过程，运用这些知识和经验对现实中的问题做出判断和决策。从本质上看，专家系统提供了一种新型的程序设计方法，可以解决传统的程序设计方法难以解决的问题。,四、生成式CAPP系统,3工艺决策专家系统,专家系统定义,39,第二节 计算机辅助工艺规划技术,四、生成式CAPP系统,3工艺决策专家系统,知识库和推理机是专家系统的两大主要组成局部。根据工艺知识，由推理机自动推理生成待加工零件的工艺过程方案。,人机接口,解释机构,知识获取,推理机,综合数据库,知识库,专家系统组成,40,第二节 计算机辅助工艺规划技术,四、生成式CAPP系统,3工艺决策专家系统,知识库,存储从领域专家那里得到的关于某个领域的专门知识，它,是专家系统的核心,。,工艺决策知识是人们在工艺设计实践中所积累的认识和经验的总结和概括。,工艺设计经验性强、技巧性高。由于工艺设计理论和工艺决策模型化技术仍不成熟，因此，工艺决策知识获取更为困难。,专家系统组成知识库,41,第二节 计算机辅助工艺规划技术,四、生成式CAPP系统,3工艺决策专家系统,在专家系统中，推理以知识库中已有知识为根底，是一种基于知识的推理，其计算机程序实现构成推理机。,推理机控制并执行对问题的求解。它根据事实，利用知识库中的知识，按一定的推理方法和搜索策略进行推理，得到问题的答案或证实某一结论。,专家系统组成推理机,42,第二节 计算机辅助工艺规划技术,四、生成式CAPP系统,3工艺决策专家系统,在工艺决策专家系统中，工艺知识存于知识库中，当用它为产品,(,零件,),设计工艺过程时，推理机从产品的设计信息,(,如零件特征信息,),等原始事实出发，按某种策略在知识库中搜寻相应的知识，从而得出中间结论,(,如选择出特征的加工方法,),，然后再以这些结论为事实推出进一步的中间结论,(,如安排出工艺路线,),，如此反复进行，直到推出最终结论，即产品的工艺过程。,专家系统组成推理机,43,第二节 计算机辅助工艺规划技术,四、生成式CAPP系统,3工艺决策专家系统,(1)知识库和推理机相别离，有利于系统维护；,(2)系统的适应性好，并具有良好的开放性；,(3)有利于追踪系统的执行过程，并对此做出合理解释，使用户确信系统所得出的结论；,(4)系统决策的合理程度取决于系统所拥有的知识的数量和质量；,(5)系统决策的效率取决于系统是否拥有适宜的启发式信息。,专家系统特点,44,内容提纲,第一节 概 述,第二节 计算机辅助工艺规划技术,第三节 制造工艺信息系统,第四节 CAPP系统应用,45,第三节 制造工艺信息系统,制造工艺信息是指在产品制造过程中产生的与工艺工作有关的数据和文件。,工艺数据是指结构化的工艺信息，一般存储于关系型数据库中。工艺文件是指导工人操作和用于生产与工艺管理等的各种法规性技术文件。,所谓制造工艺信息系统是以各专业工种的计算机辅助工艺规划为根底，并包括工艺信息管理和工艺工作流程管理的一体化信息系统。,制造工艺信息系统的应用不仅可以实现企业产品工艺设计和管理的计算机化和信息化，而且可以促进企业工艺的标准化与工艺管理的科学化、标准化，从而缩短新产品开发周期，提高产品的质量，降低产品本钱。,46,第三节 制造工艺信息系统,制造工艺信息系统是集成工艺过程设计、工艺信息管理和工艺工作流程控制的一体化系统，支持并保证企业的各项工艺工作按照规定的标准或标准有效进行。,工艺信息管理包括工艺数据管理和工艺文件管理，分别对产生的工艺数据和工艺文件进行有效的组织、管理、控制。,工艺工作流程管理对所有的工艺活动，如分工方案制订，工艺路线编制，车间工艺编制，工艺规程的定版、发放和更改等，均按规定流程进行控制。,一、制造工艺信息系统的体系结构,47,第三节 制造工艺信息系统,制造企业对制造工艺信息系统的根本要求如下：,(1)具有开放的体系结构：制造工艺信息系统是企业信息系统的重要组成局部，它要与其他系统发生联系，实现数据共享，并满足其他系统的多种要求。因此制造工艺信息系统应是一个能与其他系统集成的具有开放体系结构的系统，而不是一个独立的封闭系统。,(2)实现工艺工作流程的管理：要实现工艺工作流程的高效管理，需要通过企业局域网，利用企业的各种信息资源，实现企业范围内得到授权的人员来执行相应的工艺设计与管理任务。此外，工艺工作流程应该是柔性的，即允许客户根据需要定制、重定义与改进它们的业务过程。,一、制造工艺信息系统的体系结构,48,第三节 制造工艺信息系统,(3)实现工艺工作的协同进行：工艺工作贯穿于产品制造的整个过程，涉及许多部门和众多人员，因此在工艺设计和管理过程中，可能需要多个部门或多个人员共同参与讨论或处理一些问题。,(4)基于单一工艺数据源的工艺信息管理：为了保证工艺信息的正确性、一致性和平安性，必须建立单一的工艺数据源、以到达统一存储和管理工艺信息、严格控制工艺工作流程的目的。,一、制造工艺信息系统的体系结构,49,第三节 制造工艺信息系统,企业级工艺设计和管理由企业工艺部门完成，其主要任务有：,(1)进行产品工艺性审查 。,(2)制订产品工艺方案和方案。,(3)划分工艺路线，制订工艺路线图表，向各车间分派工艺任务。,(4)根据设计图纸及工艺方案表编制零件、外协件、成品、标准件、器材的工艺配套表，提供给生产部、供给部，作为配套领用的依据；根据设计图纸及工艺方案表编制黑色金属、非金属、器材、成品、标准件的材料定额。,(5)对车间编制的工艺文档进行会审和会签，进行各类汇总统计，如材料定额和工时定额统计。,(6)根据车间提出的工装需求，制订工装设计制造方案。,(7)对产品图、技术指导文件、工艺标准等文档进行管理。,(8)通知、更改信息的发放等。,一、制造工艺信息系统的体系结构,在制造企业中，工艺设计和管理工作一般分为企业级和车间级两级进行。,50,第三节 制造工艺信息系统,车间级工艺设计和管理由车间工艺部门完成，其主要任务有,:,(1),零件图纸的分析，工艺方案的制订。,(2),零件毛坯设计。,(3),工艺规程编制，包括加工方法选择、加工阶段划分、加工顺序安排、设备和工艺装备选择、材料定额编制、工时定额制订等。,(4),专用工装设计。,一、制造工艺信息系统的体系结构,51,第三节 制造工艺信息系统,在企业信息技术的集成应用环境下，制造工艺信息系统在实现对工艺数据的全面管理的根底上，还要保证CADCAPPCAM之间的信息共享与交换，并为质量信息系统、ERP系统等提供大量工程和管理信息，实现全局性的信息集成与共享。从企业工艺信息管理的具体需求出发，按照企业当前的组织结构，制造工艺信息系统逻辑上应是两级的结构：总工艺层和车间层。,一、制造工艺信息系统的体系结构,52,第三节 制造工艺信息系统,工艺信息的组织是实现制造工艺信息系统的根底。良好的工艺信息结构不仅利于工艺信息的处理、共享和交换，而且方便管理和使用。,为了实现工艺信息的统一存储和管理，保证工艺信息的正确性、一致性和平安性，必须建立单一的数据源。,单一工艺信息源必须基于制造工艺信息系统统一建立和维护，并提供统一的访问接口。,单一工艺信息源是企业在正确的时间、正确的地点，以正确的方式为正确的人提供正确的工艺信息的根底。,二、工艺信息的组织,53,第三节 制造工艺信息系统,一个制造企业的业务活动那是围绕产品进行的，而产品结构描述了一个产品所有的零件、组件、部件组成及其装配关系，因此通常用产品结构来组织产品数据及与产品相关的数据。工艺信息与产品密切相关，可以认为是产品数据的一局部，因此用产品结构来组织工艺信息是非常自然和合理的，它能够使工艺信息具有良好的层次结构，便于工艺信息的查询、管理和使用。,二、工艺信息的组织,54,第三节 制造工艺信息系统,物料清单BOM是描述用于制造一个产品的所有的零件、组件、部件和原材料的表单，并给出了它们的类型、编号、数量及其装配关系。,BOM与产品结构有着密切的关系。产品结构用树形的方式表示了从产品最低层次一直到产品层的各个层次的零部件组成及其关系，而BOM是产品结构的一种表单形式。用户可以根据不同需要由产品结构生成各种不同的BOM，例如，可以生成一个部件或几个部件甚至整个产品的BOM。因此，BOM是产品信息的根底和制造企业中最重要的信息之一。,三、物料清单,1根本概念,55,第三节 制造工艺信息系统,在通常情况下，BOM是在产品设计阶段形成的，然后并行或先后地由其他部门(如工艺规划、生产、采购、本钱核算、销售等部门)进行相应补充、改变和使用，从而形成面向部门需求的不同的BOM。为了清楚地区分各个阶段所使用的BOM，人们使用多种BOM概念，也称为BOM视图，如设计部门产生的工程BOM(Engineering BOM，EBOM)，工艺部门产生的制造BOM(Manufacturing BOM、MBOM)，等等。,三、物料清单,1根本概念,56,第三节 制造工艺信息系统,三、物料清单,开始生产,产品退出市场,产品出厂,售后服务,产品开发、设计,生产经营管理,Product Life-Cycle Management,CRM,SCM,产品全生命周期管理,PLM,方案设计,设计BOM,工艺BOM,工程,BOM,预估,BOM,成本,BOM,当前,BOM,加工,BOM,配置,BOM,计划,BOM,PDM,ERP,1根本概念,57,第三节 制造工艺信息系统,三、物料清单,BOM,CAD,PDM,CAPP,CAM,MRP,MIS,ERP,MES,上游系统,下游系统,2BOM与信息系统的关系,58,第三节 制造工艺信息系统,EBOM面向功能描述组成一个产品的零件、组件、部件信息及其装配关系。产品设计定型后就要发放工程设计数据，EBOM是其重要的组成局部，它是最初的BOM。,EBOM按产品结构树组织数据，产品结构树表达了产品按设计别离面划分而生成的结构和零部件组成关系，所以，产品结构树并不表示生产中的真正装配过程。,三、物料清单,3EBOM,59,第三节 制造工艺信息系统,三、物料清单,13000,套,1.0,E,10000,件,1.0,X,11000,件,1.0,A,11100,件,1.0,C,11110,m,2,1.0,O,0,1,2,3,结构层次,独立需求件,相关需求件,11200,D,件,4.0,R,12100,m,3,0.2,12000,件,4.0,B,11210,P,m,3,0.2,方桌,桌面,桌腿,面,框,板材,方木,1,螺钉,胶,油漆,方木,2,销,产,供,产 品 结 构 树,3EBOM,60,第三节 制造工艺信息系统,工艺部门根据EBOM进行装配工艺设计，确定装配工装需求，出于对工艺方面和生产过程的考虑，就需要对原设计的产品结构树的结构关系和零组件隶属层次进行一定程度的调整和修改，形成面向制造的装配工艺树，它表示了生产中实际采用的装配关系和安装次序。,基于装配工艺树，工艺部门进行装配工艺设计、零件制造工艺设计及工装制造工艺设计，并参加相应的工艺信息，形成了按装配工艺树组织的MBOM。,MBOM是面向装配的BOM，它以EBOM为根底，主要反映在产品装配过程中，参装件按工艺流程划分的先后安装顺序及其表达的父子关系。,三、物料清单,4MBOM,61,第三节 制造工艺信息系统,在后续的制造过程中，制造部门应用MBOM安排作业方案和组织生产，并参加各种制造数据，质量管理部门基于MBOM进行质量管理，并参加检验和验收等质量信息，形成质量BOM(Quality BOM，QBOM)；供给部门基于MBOM生成采购BOM，制订供给方案和采购方案；财务部门那么基于MBOM生成本钱BOM(Costing BOM，CBOM)，进行本钱该算和制定价格；等等。,显然，在产品的整个制造过程中，会应用到各种BOM，各种BOM的信息也随着制造过程的进展而不断变化，但贯穿整个制造过程的主线是装配工艺树，因此就应当将装配工艺树作为组织制造信息和工艺信息的结构，即将MBOM作为单一工艺信息源。,三、物料清单,5其它BOM,62,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,标准件,复杂件,相似件,2025%,70%,510%,零件复杂程度,零件出现频数,机械产品中不同复杂程度零件分布规律,63,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,成组技术Group technology, GT是研究和利用有关事物的相似性，将相似的零件按一定的相似性准那么分类编组，寻求解决这一组零件相对统一的最优加工方案，从而使产品的设计和制造合理化,以取得最正确经济效益。,1成组技术的原理,相似性原理是成组技术的根本理论依据。零件的相似性包括设计相似性和制造相似性。,64,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,2零件的分类方法,视检法,具有,生产经验的技术人员通过对零件图样仔细阅读和判断,，,把具有某些特征属性相似的零件归结为一类。,生产流程分析法,是以零件生产流程及生产设备明细表等技术文件,，,通过对零件生产流程的分析,，,把工艺过程相近的,，,即使用同一组机床进行加工的零件归结为一类。,65,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,编码分类法,将待分类的零件进行编码,，,即将零件的有关设计,，,制造等方面的信息转译为代码,，,(,代码可以是数字或数字、字母兼用,),。由于零件特征等信息代码化,，,就可以根据代码对零件进行分类,。,2零件的分类方法,66,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,3零件分类编码系统,分类把事物划分成不同组的过程。,编码对不同组的事物给予不同的代码。,零件分类编码抽象地反映零件名称、功能、结构、形状、工艺特性、精度等信息的代码符号。,编码法那么对代码代表的意义所作出的明确规定和说明。,相关概念,67,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,3零件分类编码系统,要求,成组技术的编码，必须充分反映机械零件的各种特征，这些特征包括：零件的结构和形状、各组成外表的类别及配置关系、零件材料及热处理、几何尺寸、加工精度和外表质量。,代码必须能唯一地区分产品零件族。,68,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,3零件分类编码系统,常用的分类编码系统,德国的,OPITZ,荷兰的,MICLASS,日本的,KK,3,中国的,JLBM,1,69,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,3零件分类编码系统,常用的分类,编码系统,OPITZ,是由德国亚琛工业大学的Opitz教授领导研制成功的。,根本结构,OPITZ代码采用混合式代码结构。由9位代码组成，前5位为几何码又称主码，分别代表零件的种类、根本形状、回转外表加工、平面加工、辅助孔、轮齿、型面加工；后4位为辅助码，分别代表主要尺寸直径或边长、材料类型、毛坯形状、加工精度；每一个码位有10个特征码。,70,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,3零件分类编码系统,常用的分类编码系统,OPITZ,0 L/D0.5,1 0.5L/D3,3 L/D2带变异,5 特殊件,6 板状零件,7 杆状零件,8 块状零件,9 特殊件,回转体类零件 非回转体类零件,0,1,9,外部,形状,0,9,主,形状,0,9,主,形状,0,1,9,内部,形状,0,9,回转加工,0,9,主要孔,0,1,9,平面加工,0,9,平面加工,0,9,平面加工,0,1,9,辅助加工,0,9,辅助加工,0,9,辅助加工,主要尺寸,材料及热处理,毛坯原始形状,精度,I,III,II,VIII,IV,V,VII,VI,IX,零件类别码,形状及加工码,辅助码,71,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,3零件分类编码系统,常用的分类编,码系统,OPITZ,Opitz零件编码系统生成的零件编码,72,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,3零件分类编码系统,常用的分类编码系,统,JLBM-1,这是“机械工业成组技术零件分类编码系统的汉语拼音缩写。,1985年由我国机械电子工业部设计研究总院负责制订。,也是采用混合式代码结构，根本上和OPITZ分类编码系统相同。,为了弥补OPITZ分类编码系统的缺乏，把 OPITZ分类编码系统的辅助代码予以扩展。,73,第三节 制造工艺信息系统,四、成组技术,3零件分类编码系统,常用的分类编码系,统,JLBM-1,JLBMl零件分类编码系统,74,内容提纲,第一节 概 述,第二节 计算机辅助工艺规划技术,第三节 制造工艺信息系统,第四节 CAPP系统应用,75,第四节 CAPP系统应用,工艺规划包括NC,工艺仿真,工艺合理性评价,工艺流程优化,76,第四节 CAPP系统应用,一、工艺规划包括NC,提高标准化水平,格式标准化,内容标准化,提高设计的效率,减少重复录入,所见即所得的可视化环境,电子化手册查询,77,第四节 CAPP系统应用,一、工艺规划包括NC,提高数据发放的效率,快速打印,电子传输,XML传输,提高管理水平,集中平安管理,结构化管理,过程的管理,78,第四节 CAPP系统应用,一、工艺规划包括NC,采用XML格式向外协或外包单位传递工艺数据,79,第四节 CAPP系统应用,一、工艺规划包括NC,工艺任务的自动分派,80,第四节 CAPP系统应用,二、工艺仿真,仿真的作用,评价：工艺规划的正确性与合理性,培训：工艺人员、生产工人、用户、维修人员等,应用领域,零件加工,产品装配,81,第四节 CAPP系统应用,二、工艺仿真,冲压成型过程的计算机仿真,起皱的预测与消除,拉裂的预测和消除,回弹的计算,压边力确定,毛坯尺寸的计算,润滑方案的优化,预测和改善模具磨损,仿真技术在零件加工应用情况举例,82,第四节 CAPP系统应用,二、工艺仿真,起皱的预测与消除,一典型薄壁冲压件的起皱模式,83,第四节 CAPP系统应用,三、工艺合理性评价,可制造性评价,可制造性分析涉及生产过程的各个阶段，也涉及零件本身多方面的内容。,可制造性分析是多目标的，一般有可实现性、经济性、质量、开发周期与效率等。,不同方面的工艺评价有时是一致的，但有时是矛盾的。如：,铸造工艺性好的，切削加工工艺性可能就不好；,费用低的制造方法可能精度就不高。,影响工艺评价的因素有时也是矛盾的。如：,定位基准的变动可能改善加工时的定位工艺性，但可能提高加工精度要求。,84,第四节 CAPP系统应用,三、工艺合理性评价,可装配性评价,系统级评价,系统级装配评价主要考虑零,(,部、组,),件的相互装配关系如装配关系、位置尺寸公差、装配公差、零件数、装配方向等。,零件级评价,零件级装配评价主要考虑零件结构、尺寸、形状、易装夹性等。,工艺级评价,工艺级装配评价主要考虑零,(,部、组,),件的装配路径和装夹方法等。,85,第四节 CAPP系统应用,四、工艺流程优化,含义,对制造过程，包括加工和装配生产线进行分析、规划和仿真。,典型应用,汽车混流装配线,零部件生产线,86,四、工艺流程优化,第四节 CAPP系统应用,87,CAPP的开展方向,基于知识的CAPP系统,CAPP目前已经很好的解决了工艺设计效率和标准化的问题，下一步，如何有效的总结、沉淀企业的工艺设计知识，提高CAPP的知识水平，将会是CAPP应用和开展的重要方向。,基于三维CAD的CAPP系统,随着企业三维CAD的普及应用，工艺如何支持基于三维CAD的应用？特别是基于三维CAD的装配工艺设计正成为企业需求的热点。科技部在十五863现代集成制造系统技术主题，将“基于三维CAD的CAPP专门立项研究和推广。可以预见，基于三维CAD的CAPP系统将成为研究的热点。,88,CAPP的开展方向,面向产品全生命周期的CAPP系统,CAPP的数据是产品数据的重要组成局部，CAPP与PDM/PLM的集成是关键。基于PDM/PLM，支持产品全生命周期的CAPP系统将是重要的开展方向。,基于平台技术、可重构式的CAPP系统,开放性是衡量CAPP的一个重要的因素。工艺的个性很强，同时企业的工艺需求可能会有变化，CAPP必须能够持续满足客户的个性化和变化的需求。基于平台技术、具有二次开发功能、可重构的CAPP系统将是重要的开展方向。,89,武汉开目信息技术有限责任公司 KMCAPP,陕西金叶西工大软件股份CAPPFramework,北京清华京渝天河软件公司 TH-CAPP2003,北京艾克斯特科技股份XTCAPP,武汉天喻信息产业股份InteCAPP,大恒信息技术公司,上海思普信息技术SIPM/CAPP,南京新模式软件集成新模式工艺图表、新模式工艺汇总表,CAXA北京北航海尔软件CAXA工艺图表、CAXA工艺汇总表,杭州浙大大天信息GS-CAPP,山东山大华特软件WIT-CAPP,南京东大软件工程东大CAPP,重庆宏声新思维信息产业有限责任公司SYSWAY CAPP,北京斯泰普产品数据技术中心(C-STEP) LeadCAPP,国内CAPP软件,90,Dassult System的DELMIA,EDS的eMPower数字化工厂,国外CAPP软件,91,