capp理论与应用基础(编辑修改稿)

capp理论与应用基础(编辑修改稿)内容摘要：

CAPP的信息集成，即广泛实现工艺信息的共享； b) 工艺设计的数据化是 CAPP信息集成的前提； c) 开放式、分布式网络和工程数据库系统是 CAPP信息集成的支撑环境。 CAPP集成化应用层次 CAPP的集成与应用应从以零组件为主体对象的局部集成和应用走向以整个产品为对象的全面集成与应用，CAPP的集成化应是一个多层次、分阶段的渐进发展过程，即： a) 基于特征的 CAD/CAPP/CAM集成应用； b) CAD/CAPP/EDM/PDM/MRPII集成应用； c) 产品设计 /工艺设计 /生产计划调度全过程集成应用。 基于特征的 CAD/CAPP/CAM集成技术 一个完整的零件特征信息模型可分为三层：零件层、特征层、几何层。 CAD/CAPP/CAM集成的关键是建立完整的零件特征信息模型。 目前，建立一个零件的特征信息模型有三种方法：自动特征识别；特征设计；交互式特征定义。 CAD/CAPP/CAM 集成的原则 9 图 2 CAPP 信息流向图 在总体设计的指导下，以工程数据库为核心，以图形系统和网络软件为支撑，用现代化计算机接口的方法，把各个应用软件连接成为一个有机的整体；使之互相支持，互相调用，信息共同占有，数据共同享用，以发挥出单项应用软件所达不到的整体效益，使应用成果能作综合性的优化处理，得出经济上最合理、技术上最先进的最优化方案和设计。 系统集成的具体原则 是： a) 各子系统间信息流必须畅通无阻，相互间能达到数据共享和交换，并保证安全、可靠。 b) 各子系统必须满足该工程领域中 CAD/CAPP/CAM 应用的要求，软件不应重复，信息不应冗余。 c) 应充分利用原有的软件、硬件及用户熟悉的操作方式，但又应尽量使用当前的新技术。 d) 各子系统应用软件集成宜在新一代软件平台上进行。 e) 各子系统应用软件的集成不是现有软件的简单堆积，而应是在该行业、该领域的 CAD/CAPP/CAM系统的总体设计的指导下，按照系统工程的原则和软件工程的方法来进行优选、改造和集成。 f) 集成系统能覆盖产品的设计和制造 的主要领域，应有统一的用户界面和尽可能统一的数据模式，并应获得用户的良好反映。 g) 为使各子系统有条不紊地投入运行，必须设计完备的执行控制程序，对集成系统进行组织和控制。 h) 应选择良好的图形和网络支撑环境，尽量选用当前的国际标准。 i) 集成应符合工程化和使用化要求。 CIMS 集成环境下 CAPP的特点 在 CIMS环境下， CAPP与 CIMS中其它系系统的信息流向，如图 2所示。 CAPP接受来自 CAD的产品几何、结构、材料信息以及精度、粗糙度等工艺信息，作为 CAPP的原始输入，同时向 CAD反馈产品的结构工 艺性评价： CAPP向 CAM提供零件加工所需的设备、工装、切削参数、装夹参数以及反映零件切削过程的刀具轨迹文件，并接收 CAM反馈的工艺修改意见； CAPP向工装 CAD提供工艺规程文件和工装设计任务书； CAPP 向 MIS(管理信息系统 )提供工艺路线、设备、工装、工时、材料定额等信息，并接受 MIS 发出的技术准备计划、原材料库存、刀夹量具状况、设备变更等信息； CAPP向 MAS(制造自动化系统 )提供各种工艺规程文件和夹具、刀具等信息，并接受由 MAS 反馈的刀具使用报告和工艺修改意见； CAPP 向CAQ(质保证系统 )提供工序、 设备、工装等工艺数据，以生成质量控制计划和质量检测规程，同时接收 CAQ反馈控制数据，用以修改工艺规程。 由此可见， CAPP对于保证 CIMS中信息流的畅通，从而实现真正意义上的集成是至关重要的。 集成向传统的 CAPP提出了挑战，它要求 CAPP系境应具有一些新的特点： a) CIMS环境下的 CAPP应是一个可供集成的系统。 b) CIMS环境下的 CAPP应是一个闭环系统。 10 c) CIMS环境下的 CAPP应具有创成能力，至少是创成和变异共存的系统。 d) CIMS 环境下的 CAPP 应是一个具有开放性的系统。 5 CAPP智能化 在现代机械制造企业中，企业的采购、生产、资源配置、计划调度、质量保证部门甚至人力资源部门、财务部门等都紧紧围绕工艺规划这个核心。 作为联结 CAD 与 CAM 桥梁和纽带的 CAPP系统不仅是 PDM、 MIS 等系统的重要数据来源之一，也是 CIM 系统中产品设计制造和生产经营管理实现信息集成的关键环节。 因此，开发完善的面向产品数据的智能化 CAPP系统已成为日益迫切的任务。 CAPP智能化的基础 建立丰富的工艺知识库 制造资源知识：有关机床设备、工艺装备、材料等方面的知识； 制造对象知 识：有关产品、零件、毛坯等方面的知识； 制造工艺知识：有关工艺方法、典型工艺、加工参数及各类相关的工程 /工艺标准规范等方面的知识； 决策知识：有关工艺决策方法与过程等方面的知识。 注 知识来源：书本手册、生产现场、工艺实例、工艺专家等。 智能化 CAPP关键技术 — 工艺数据和工艺知识 工艺数据可以分为静态与动态两大类。 静态工艺数据是指工艺设计手册中已经标准化和规范化了的工艺数据，另外还有标准工艺规范。 动态工艺数据是指在工艺规划过程中所产生的有关信 息，包括中间过程数据、零件图形数据、工序图形数据、中间工艺规程以及 NC代码等等。 工艺知识分为选择性规则与决策性规则两大类。 选择性规则包括：加工方法选择规则、基准选择规则、设备与工超前享受选择规则、切削用量选择规则、余量选择规则、毛胚选择规则等等。 决策性规则包括：加工方法排序规则、实例或样件筛选规则、工艺规程修正规划、工序图生成规则、工序尺寸标注规则等。 工艺数据的管理既能够定义并描述结构化定长数据又能够定义并描述非结构化变长数据；由于工艺数据常涉及多对多联系的数据，因此要求能够定义、描述、并操作复杂数据 模型；由于工艺规划中动态数据库模式动态变化，因此要求能够支持动态数据模式的操作；网上运计算机集成制造过程中，工艺设计必须与 CAD系统、 CAM系统等之间相互交换数据，因此要求能够具备网络操作能力，支持分布式环境下的数据操作。 智能化 CAPP系统结构见图 3： 图 3智能化 CAPP系统结构图 11 6 数据管理 产品数据管理 PDM（ Product Data Management） PDM是 以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理 技术。 PDM技术是在 CAD技术的发展与需求的直接促动下而出现的。 目前， PDM已经渐渐发展成为一种企业信息管理的集成平台，不仅可以管理所有和产品相关的数据，而且可以管理所有和产品相关的过程。 PDM系统管理的企业数据主要包括两大类：文档和 BOM 数据。 文档主要以 CAD 系统产生的电子图档为主。 而 BOM 作为企业产品开发和生产的数据组织核心，贯穿了产品的整个生命周期，设计部门通过 BOM 获取所有零件的及其相互间的结构信息，生产部门使用 BOM 来决定零件或最终产品的制造方法，管理部门通过 BOM 决定主生产计划，确定物料净需求 量等。 因此，对于 PDM系统来说，如何保证 BOM信息的正确性是至关重要的。 CAD系统是 BOM的源头， CAD系统内部包含了 BOM所需的基本信息，如产品结构、材料、重量、体积等。 因此， PDM系统在管理 CAD系统产生的图档的同时，如何实现 CAD系统和 PDM系统的数据一致，是一个非常值得研究的问题。 在集成系统中， PDM的主要作用是为工程数据管理与工作流程的自动化管理提供统一的支持环境，并以它为集成框架，支持不同的软硬件系统的集成和分布数据的透明访问，来满足不同企业、不同部门用户的不同需求。 现代 PDM的特点： a) 通用性。 b) 开放性。 c)可扩展性。 d) 安全性。 PDM集成框架层在该体系结构中处于核心地位，主要作用是： a) 提供与产品相关信息的版本及权限控制； b) 提供与产品相关信息的统一管理； c) 提供对各应用工具的封装； d) 提供工作流或过程管理。 工程数据管理 EDM（ Engineering Data Management） EDM 相比其它数据管理系统有以下特点 [4]： a) 用户及其权限管理、项目管理及过程管理； b) 属性管理及文件的关联聚集、数据集中控制和访问管理； c) 总控及管理信息查询、消息收发管理； d) 产 品配置管理及产品结构浏览。 EDM系统是全面服务于总控环境下，面向 CE的 Client/Server 结构工程管理总控技术的支撑平台。 面向 EDM总控的 CAPP体系结构 〔 5〕 EDM对产品开发制造过程中产生的结果数据采用集中控制的方法，这不仅形成高一层的总控功能，而且通过总控的共享环境对下层子系统提供了信息集成支撑。 其数据的控制见图 4所示。 这里，本地存贮空间和 EDM 控制下的存储池间数据以文件形式往来移动，使文件受控于 EDM 或从 EDM 解 12 控出来。 图 4 基于 EDM的数据控制流 基于 EDM的 CAPP系统功能组成 通过分析，面向 EDM 总控的 CAPP是实施产品并行设计时对 CAPP系统的技术需求，应具有以下特点： a) 模块（指 CAPP的子功能）足够细化。 b) 适应 CE需要的信息馈送机制。 模块具有强大的以不完全设计信息进行工艺可行性分析和工艺合理性评价的能力。 所有这些都使得面向CE的模块设计复杂化、困难化，然而亦同时使其成为面向 CE的 CAPP系统的关键所在。 面向 EDM的 CAPP具有如图 5所示的结构。 从图 5中可看出： a) 纳入 EDM下的 CAPP不再为一个孤立的工艺设计模块 /系统，而成为产品开发总体环境下的一个有机产品 信息 数据库 数据提交审批 版本控制与数据反馈 数据发放 CAD CAPP CAM 图 5 基于 EDM的 CAPP系统功能组成图 13 组成。 b) 接受 EDM的总控使得 CAPP归入并行工程的集成环境。 c) 项目管理机制采用 EDM的管理机制作为其直接面向应用的功能的主要部分。 d) 用户管理。 进行登录和注销管理，实现。