基于制造特征模型的工艺设计

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1、北京化工大学硕士学位论文1．3工艺设计的前沿发展(1)定量化CAPP_一注重解决微观工艺问题：CAPP研究可以分为三个层次：a．宏观层——包括工艺设计信息管理、工艺设计流程以及系统集成等：b．中观层——包括工艺方案评价、工艺路线决策、工艺规程设计等；c．微观层——包括公差确定、工序图生成以及切削用量确定等。宏观层关注的对象往往是整个企业或者系统，注重系统模型的建立；中观层关注的是产品或者零部件，注重工艺路线与工艺方法的确定；微观层关注的则是以工序为单位的具体的工艺问题，注重工艺参数的确定。前两者研究的问题往往是定性的，而后者需要定量化

2、。早期的CAPP研究的多是微观问题，当前研究的重点则是宏观和微观问题。对于微观的工艺设计问题却始终没有解决，而越是这些微观的问题，越是工艺设计的本质问题，就越需要综合利用制造技术、信息技术和智能技术进行定量化解决。(2)基于3D模型的CAP卜与C觥AM一体化：在当前的制造信息系统中，CAD／CAM通常是建立在统一的信息平台的基础上(例如三维设计软件)。由于CAPP缺乏通用性，因而是专门的、单独运行的系统；信息集成往往是通过中间文件(例如STEP、DXF等)进行的。随着产品更新换代的加快，产品设计与工艺设计的并行化要求越来越高，这种方式

3、已经越来越不适应现代产品开发的要求。尤其是当前的CAPP注重文本数据的处理而不是图形数据的处理，对于解决微观的工艺设计问题(例如公差及工序图生成等)构成了巨大的障碍。因此，研究与开发基于三维CAD的CAPP系统，使CAD，CAPP及CAM共享统一的三维产品模型，并充分利用CAD／CAM的设计与分析功能，将是CAPP发展的一个重要方向。(3)车间级CAPP——注重与车间信息化紧密结合：在当前车间信息化不够充分的情况下，由工艺设计确定制造设备的类型、工艺路线和工艺方法；车间调度则确定具体的制造设备，并根据车间实际情况对工艺路线和工艺方法进

4、行微调(实际上完成了部分工艺设计工作)。随着车间信息化工作的深入，CAPP有可能依据实时的车间制造资源信息(资源类型及使用状况等)、制造过程信息(生产计划及在制状态)等，生成更加符合实际制造状态的工艺文件；车间调度也可以利用CAPP提供的辅助工具进行工艺调整。这些功能就是车间级CAPP要实现的目标。为此，必须加强车间信息化的研究与开发。车间信息化一个主要的研究方向是制造执行系统(Manuf如turingExecutionSystem，MES)，它是面向车间的生产过程管理与实时信息系统，填补了计划管理与底层控制的“鸿沟"，是车间信息化的

5、核心。课题组在这方面已经开展了部分研究工作，在MES信息系统建模、车间调度与决策算法、车间制造资源集成以及敏捷化系统开发等方面，取得4北京化工大学硕士学位论文了初步成果。随着MES的深入研究和推广应用，CAPP对连接工程设计、生产管理与制造执行将发挥更大的作用。1．4工艺设计现存的问题(1)缺乏对工艺资源的管理：CAPP工艺资源包括毛坯种类、材料牌号、材料规格、工艺装备、工艺基本术语、工艺参数等任何可供共享和重复使用的工艺数据，它广泛应用于工艺设计、工艺管理的各个方面，因此对工艺资源库的管理和维护是必须的。目前，大部分企业对工艺资源缺

6、乏管理，常常会发生工艺资源混乱、不符合实际的问题。因此企业必须利用CAPP软件提供的工具将企业的工艺资源有效地管理起来。(2)CAPP的应用缺乏应有的广度：CAPP系统必须贯穿企业生产全过程，它所产生的工艺参数及制造资源数据是产品全生命周期中最重要的数据之一，同时是企业编排生产计划、制定采购计划、进行生产调度的重要基础数据，在企业的整个产品开发及生产中起着重要的作用。CAPP应从以零部件为主体对象的局部应用，走向以整个产品为对象的全生命周期的应用，有效的发挥和利用工艺数据的价值，实现产品工艺设计与管理的一体化。(3)缺乏权限管理：一套

7、工艺文件的产生要经过编制、审核、会签等步骤，每一个步骤都要由专门的人员来完成，完成以上每一步骤，责任人都必须在工艺文件中签字。为保证工艺文件的安全可靠性，这就要求CAPP软件提供一种角色和权限机制，不同的角色打开同一份工艺文件时，彼此可以看对方的工作内容，但不能修改。(4)CAPP系统与其它应用系统的集成问题：由于对同一对象的视角不同，使得设计部门和制造部门对同一产品的认识不一致，导致设计部门的输出结果必须经过符合应用的解释才能为制造部门所使用【14’l51。本文提出了基于制造特征的工艺设计系统。这是与基于特征识别来进行技术建模的技术

8、是有区别的，特征识别主要是对零件原有的几何模型进行解释，以鉴别针对特定的应用的特征。目前在特征自动识别系统方面的研究已经取得了一定的成就，但是对于复杂模型的特征识别只能通过用户交互地进行，用户在构造几何模型后，通过拾取屏