计算机辅助工艺设计.ppt

第四节计算机辅助工艺设计机械制造工程——第三章一、成组技术及其在工艺中的应用1．现代机械工业的基本任务和特点基本任务充分利用现代科学技术最新成就，按照高效、优质、低成本的要求，不断生产出各种节能省料的新产品基本特点从历来单一品种的生产方式向多品种生产方式转化，从而使得多品种生产在机械工业的生产结构中占有绝对优势的比重现代生产技术和制造过程必须拥有较高的自动化水平和灵活应变的能力，即实现生产技术和制造过程的柔性化2．中、小批量生产的几种模式传统的制造模式：即用通用机床或专用工艺装备进行生产，产品质量和生产效率依赖于工艺装备和工人的技术水平现代的制造模式：即计算机参与整个机械制造工业，实现CAD、CAPP、MIS、FMS、CIMS3．成组技术的基本概念传统小批量生产方式的缺点产量小，生产周期长，限制了先进技术的采用，生产效率低生产准备工作量大生产计划、组织管理复杂化零件的相似性原理和成组技术的诞生大量统计资料表明，机械产品中相似件占70%（结构形状和加工工艺等相似）成组技术正是研究和利用了有关事物的相似性，将企业的各种产品、部件和零件，按一定的相似性准则分类编组，并以这些组为基础，组织生产环节，实现多品种、中小批量生产的产品设计、制造、管理的合理化零件的相似性成组技术的实质复杂而多样的事物或信息中，有许多问题具有相似性，把相似问题分组，就能使复杂问题简化，从而找出解决这一组问题的同一方法或答案，并节省时间和精力实质：按零件的形状、尺寸、制造工艺的相似性，将零件分类归并成组（族），扩大零件的工艺批量，以便采用高效率的工艺方法和设备，使中小批量生产也能获得类似大批量流水生产的经济效益成组技术成了CAD、CAPP、CAM、FMS等的技术基础5．成组技术在机械工业中的重要作用提高设计工作的标准化与合理化，减少设计工作量减少生产准备时间，提高生产效率减少设备和工装的数量，降低成本有利于生产管理科学化稳定产品质量成组技术是CAD、CAM的基础6．成组加工的工艺准备工作零件分类编码、划分零件组（族）目的：减少现有零件工艺过程的多样性扩大零件的工艺批量提高工艺设计的质量依据：根据零件结构特征和工艺特征的相似性方法：视检法：由有经验的工艺师根据零件图样或实际零件及其制造过程，直观地凭经验判断零件的相似性，对零件进行分类成组；生产流程分析法：按工艺特征相似性分类，先根据零件的工艺路线卡列出工艺路线表，再对生产流程进行分析、归纳、整理编码分类法：采用特征码位法和码域法，扩大工艺批量特征码位法：选择几位与加工特征直接有关的码位作为形成零件组的依据码域法：对特征码位上的数据规定某一范围，而不是要求特征码位上的数据完全相同7．成组技术中的零件编码系统零件分类编码的基本原理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）编码法则——对代码代表的意义所作出的明确规定和说明编码原理成组技术的编码，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、各组成表面的类别及配置关系、零件材料及热处理、几何尺寸、加工精度和表面质量代码必须能唯一地区分产品零件族对零件分类编码系统的要求充分、全面、准确地描述零件信息系统逻辑层次分明，结构合理容易被计算机理解和处理考虑与CAD、CAM的链接和企业的应用要求易于被工程人员理解，易于编程代码结构的类型层次式（又称单元码）：每一代码的含义都由前一级代码限定（各分支都必须定义）链式（矩阵式）（又称多元码）：码位上每一个数字都代表不同的信息，与前面的码位无关混合式（层次式和链式混合）：综合层次式和混合式代码的长处零件的编码系统常用的分类编码系统有如下两种：奥匹兹（Opitz）分类编码系统由德国亚琛工业大学的H·奥匹兹教授领导研制成功的基本结构奥匹兹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、基本形状、回转表面加工、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Opitz分类编码系统结构JLBM-1分类编码系统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；由15位代码组成，第1、2位代码代表零件名称类别；第3~9位是形状与加工码（为主码）；第10~15位代码为辅助码，分别代表材料、毛坯原始形状、热处理、主要尺寸、加工精度；每一个码位有10个特征码JLBM-1分类编码系统结构8．成组工艺过程制订编制成组工艺的方法有两种复合零件法（又称为主样件法）：按照零件族中的复合零件来设计工艺规程的方法复合零件即拥有同组零件的全部特征加工表面要素的一个零件零件组和主样件的确定复合路线法以组内最复杂零件的工艺路线为基础，添加组内其它零件所需工序，最终形成满足全组零件要求的成组工艺二、计算机辅助工艺过程设计1．计算机辅助工艺过程设计的基本概念计算机辅助工艺过程设计即CAPP——ComputerAidedProcessPlanning通过向计算机输入被加工零件的原始数据、加工条件和加工要求，由计算机自动进行编码、编程直至最后输出经过优化的工艺规程卡片的过程，称为CAPP2．CAPP的诞生与发展CAPP的产生通过向计算机输入被加工零件的原始数据、加工条件和加工要求，由计算机自动进行编码、编程直至最后输出经过优化的工艺规程卡片的过程，称为CAPPCAPP是随着产品设计和产品制造采用计算机辅助手段之后，作为中间环节，工艺过程的自动化亦应运而生CAPP的发展最初，CAPP仅用于工艺规程的检索和管理；而今，能直接输入零件图形和加工要求，通过系统的逻辑判断功能，自动地直接生成零件的工艺过程3．CAPP的设计方式修订式（派生式）CAPP系统利用零件的相似性来检索已存入计算机内的工艺规程，再加以修改编辑，生成一个新的工艺过程生成过程：先编码→建立特征矩阵→将若干零件归类分组→建立零件族特征矩阵→制定标准工艺规程→存入计算机→使用时调出零件族特征矩阵→根据现有实际零件修改成该零件的单独工艺规程创成式CAPP系统直接根据输入的图形和加工信息，生产新的工艺规程计算机根据零件图形，自动分析其几何要素，并进行逻辑判断和决策，然后生成新的工艺规程修订式和创成式主要特征比较参见表8-2综合式（半创成式）CAPP系统将修订型与创成型结合起来（如工序设计用修订型，工步设计用创成型）。交互式CAPP系统以人机对话的方式完成工艺规程的设计。实际上是按“修订型+创成型+人工干预”方式开发的一种系统。智能型CAPP系统将人工智能技术应用在CAPP系统中。4．CAPP数据库包括文件：工艺规程组成文件机床和工艺装备文件材料及其主要物理-力学性能加工余量、切削用量、工时定额资料有关加工成本的经济资料修订法所需零件族矩阵文件和主样件标准工艺规程创成法所需各种逻辑原则和资料数据5．CAPP的经济效益能显著提高生产率降低工艺规程设计费用对零件制造成本的各个方面产生影响减少工艺文件的抄写工作消除人为的计算错误，消除逻辑和说明上的疏忽对设计修改，生产计划变更或车间要求能快速响应所编制的工艺规程更加详细和完整返回