CAPP课件第一章

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1、CAPP 系统设计,第一章 现代制造系统,课程名称：CAPP应用技术,一、课程的性质 本课程是机械制造专业本科生的必修课程。它是计算应用于机械制造工艺领域的一门学科。 二、课程的目的 培养学生应用先进计算机技术于机械制造工艺领域中，以适应机械制造业的发展需要。 三、课程的任务 本课程较全面地讲授计算机辅助工艺过程设计的基础知识、基本原理和设计方法，使学生具有初步设计软件的能力 四、先修课程 1）机械制造工艺学；2）程序设计语言的基本知识,绪论,一、CAPP的提出 1.CAPP（Computer Aided Processes Planning） 2.工艺设计 工艺设计是一个经验性很强且影响因素

2、很多的决策过程。随企业资源及工艺习惯的不同有很大差别，在相同的资源及约束条件下，不同的工艺设计人员可能制订出不同的工艺规程。 3.机械加工工艺设计要解决的问题 工艺设计必须处理分析和大量信息：考虑图纸信息、批量信息、了解加工方法、加工设备、生产条件、加工成本、工时定额、传统习惯等信息。 4.工艺设计内容 查手册、确定零件加工方法、安排加工路线、选加工设备、工装（设计）、工序图、工序卡片等工作。,绪论,5.传统工艺过程设计存在的问题 1）人工设计工艺规程一致性差，质量不稳定，难以优化和标准化。 2）效率低、大量重复劳动表现在： 产品更换，重新设计； 不能利用成组技术的优势； 工艺设计重复导致工装

3、设计、制造重复； 手工编写30%左右时间花费在书写上 3）不便于用计算机对工艺文件进行统一管理和维护 4）不便于将工艺专家的经验和知识集中，充分利用 5）不适应于多品种、小批量生产形势,绪论,7.CAPP替代传统工艺过程设计的主要表现及对机械制造业发展的意义 1）可以将工艺人员从大量繁重的、重复性劳动中解放出来，使他们从事新产品的开发、工装的改进及新工艺研究等创造性工作 2）可以大大地缩短工艺设计周期，保证工艺设计的质量，提高产品在市场上的竞争能力 3）能继承有经验的工艺设计人员的经验（ES），提高企事业工艺的继承性，特别是在当前国内外机械制造企业有经验的工艺设计人员日益缺乏的情况下，它具有特

4、殊意义 4）可以提高企业工艺设计的标准化，并有利于工艺设计的最化工作 5）为适应当前日趋自动化的现代制造环节的需要和实现计算机集成制造系统创造必要的技术基础,绪论,二、主要章节 第一章 现代制造系统 第二章 成组技术与CAPP的原理 第三章 CAPP的支撑环境 第四章 工艺设计标准 第五章 CAPP的输入与输出 第六章 CAPP常用的决策推理和人工智能技术 第七章 CAPP系统设计 第八章 其它CAPP简介,绪论,三、学习主要内容 CAPP有关的基本概念、原理、开发条件、方法、步骤 CAPP开发应用的现状和发展方向 例如：成组技术、工艺标准化、零件输入信息描述的方法、数据结构与管理、工艺知识的

5、表达方法、决策逻辑和推理技术选用、人工智能技术、系统设计和维护等等。,第一节 机械制造系统概念,一、机械工业与机械产品 机械制造工业大致分三部分 （1）机械制造 （2）金属制品制造 （3）机械产品的 修理业,第一节 机械制造系统概念,二、机械产品的生产过程,数据库,决策、计划 和控制,设计和 开 发,制 造,产 品,销 售,用户和市场,信息流,物质流,能量流,第一节 机械制造系统概念,三、机械制造系统 1.机械制造系统概念的提出 2.机械制造系统的定义 把机械制造的各个组成部分看成一个有机的整体，以控制论和系统工程学为工具，用系统的观点进行分析和研究，才能对机械制造 过程实行最有效地控制，并大

6、幅度地提高加工质量和加工效率,第一节 机械制造系统概念,4.机械自动化 大规模集成电路和计算机技术的迅速发展，推动了机械制造系统的自动化。 机械制造自动化的分类：一类是少品种、大批量；另一类是多品种、小批量。,第一节 机械制造系统概念,第一节 机械制造系统概念,四、计算机辅助制造 计算机辅助制造（CAM）是指应用计算机辅助产品制造过程的统称。 分为狭义和广义两种含义。,第二节 计算机集成制造系统,一、计算机集成制造系统概念 概念：CIMS是企业生产活动全过程中各了系统的完美集成，即从市场预测、经营决策、计算控制、工程设计、生产制造、质量控制到产品销售等支持功能部门，合理地通过计算机网络联结成一

7、个整体，以保证企业内部信息的一致性、共享性、可靠性、精确性和及时性，综合运用现代管理、信息、制造、自动化和系统工程等领域的技术、实现生产的自动化和柔性化，达到高效率、高质量、低成本和灵活生产的目的。,第二节 计算机集成制造系统,最高层是“经营决策层”，它是CIMS的核心； “设计计划层”是系统的支柱； “作业管理层”与“FMS和生产单元层”是产品的具体生产层次，是系统的基础； 此外，CIMS中还有“计算机网络”和“数据库系统”。,第二节 计算机集成制造系统,二、计算机集成制造系统的组成 1.管理信息系统（MIS） MIS是工厂信息集成的最重要的环节 2.工程设计自动化系统（CAD/CAPP/C

8、AM） 主要功能模块 1）计算机辅助设计与分析 2）计算机辅助制造 计算机辅助工艺编制 零件数控编程 工夹具的CAD/CAM 成组技术 其它功能,第二节 计算机集成制造系统,3.制造自动化系统（MAS） 通常柔性制造系统是MAS的典型代表，如下图。 4.质量保证系统（QIS）,CIMS,第三节 现代集成制造系统,一、敏捷制造:提出（美国） 敏捷制造(Agile Manufacturing,AM)20世纪9O年代，敏捷制造是美国国防部为了指定21世纪制造业发展而支持的一项研究计划。该计划始于1991年，有100多家公司参加，由通用汽车公司、波音公司、IBM、德州仪器公司、ATT、摩托罗拉等15家

9、著名大公司和国防部代表共20人组成了核心研究队伍。 敏捷制造的优缺点优点：生产更快，成本更低，劳动生产率更高，机器生产率加快，质量提高，提高生产系统可靠性，减少库存，适用于CAD/CAM操作。缺点：实施起来费用高。,精益生产,二、精益生产:提出（日本）,是美国麻省理工学院数位国际汽车计划组织（IMVP）的专家对日本丰田准时化生产JIT（Just In Time）生产方式的赞誉称呼。精，即少而精，不投入多余的生产要素，只是在适当的时间生产必要数量的市场急需产品（或下道工序急需的产品）；益，即所有经营活动都要有益有效，具有经济效益。精益生产方式源于丰田生产 方式，是由美国麻省理工学 院组织世界上1

10、7个国家的专 家、学者，花费5年时间， 耗资500万美元，以汽车工 业这一开创大批量生产方式 和精益生产方式JIT的典型 工业为例，经理论化后总结 出来的。,精益生产,第三节 现代集成制造系统,三、智能制造:提出（日本、美国） 智能制造（Intelligent Manufacturing， IM）是一种由智能机器和人类专家共 同组成的人机一体化智能系统，它在 制造过程中能进行智能活动，诸如分 析、推理、判断、构思。和决策等。 通过人与智能机器的合作共事，去扩 大、延伸和部分地取代人类专家在 制造过程中的脑力劳动。它把制造自 动化的概念更新，扩展到柔性化、智 能化和高度集成化。,四、网络化制造

11、内容：制造信息共享；网络服务,关键技术：分布式网络通信技术； 网络数据存取、交换技术； 产品数据管理技术； 协同工作技术； 工作流管理,网络与智能,第四节 并行工程,一、并行工程的产生 串行的工作方式使各个环节前后脱节，产品开发周期长，返工多，设计制造活动很难一次成功（如下图）。 并行工程由美国国防先进研究计划局最先提出。,第四节 并行工程,二、并行工程的定义 并行工程是一种对产品及其相关过程进行并行的、一体化设计的工作模式。这种工作模式可使产品开发人员一开始就考虑到从产品概念设计到整个产品生命周期中所有因素，包括质量、成本、进度和用户要求。,第四节 并行工程,并行工程具有特点： 1）强调团队

12、工作方式与团队精神 2）强调设计过程的并行性 其一设计过程中通过专家们协同工作；其二在设计阶段就可同时进行工艺过程设计和对结果计算机仿真。 3）强调设计过程的系统性 4）强调设计过程的快速反馈 可大大缩短设计时间，还可以保证将错误消灭在最初。,第四节 并行工程,三、并行工程的应用 ABB( 瑞士 ) 火车运输系统建立了支持 CE 的计算机系统、可互操作的网络系统和一致的产品数据模型，组织了设计和制造过程的团队，并应用仿真技术。应用并行工程后大大缩短了产品开发的周期。过去从合同签订到交货需 34 年，现在仅用 318 个月，对于东南亚的顾客，可在 12 个月内交货。整个产品开发周期缩短 25%3

13、3% ，其中从用户需求到测试平台需 6 个月，缩短了 50% 。,本章重点,一、机械工业行业的特点 机械工业是典型的离散型制造业，生产过程具有加工、装配性质。 机械工业有多种生产经营模式：用户订单设计、订单生产、订单装配、按市场预测的库存生产，其相应的组织生产模式有单件生产、多品种、小批量和重复大批量生产等多种方式。 生产制造的产品结构复杂，制造工艺复杂、生产过程所需机器设备和工装夹具种类繁多，且产品构成不断随市场需求变化，因而所需设备资源也不断变化 工程设计任务繁重，不公要对新产品进行开发设计，还要进行大量的变型设计和工艺、工装设计任务。,本章重点,需不断采用数据机床、加工中心等具有足够柔性

14、的新型设备代替旧的加工机床，以便适应产品结构的不断变化。 机械制造企业CIMS应具备对动态联盟企业资源的动态管理能力和质量控制能力，以便适应当今全球化市场竞争的形势。 二、机械制造系统 是指机械制造过程及其涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源经过一系列过程或操作转变为成品或半成品的有机整体 三、CAM的概念（广义、狭义） CAM是指应用计算机辅助产品制造过程的统称。,本章重点,四、计算机集成制造系统 是企业生产活动全过程中各了系统的完美集成，即从市场预测、经营决策、计算控制、工程设计、生产制造、质量控制到产品销售等支持功能部门，合理地通过计算机网络联结成一个整体，以保证企业内部信息的一致性、共享性、可靠性、精确性和及时性，综合运用现代管理、信息、制造、自动化和系统工程等领域的技术、实现生产的自动化和柔性化，达到高效率、高质量、低成本和灵活生产的目的。 五、计算机集成制造系统的组成部分 六、现代集成制造系统的发展趋势,