三维capp系统中基于特征的工艺信息模型研究

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1、华中科技大学硕士学位论文[2]内部对零件信息的描述与表达方式。对零件信息模型研究主要有两个方向，基于三[3]维软件的设计特征与制造特征。基于三维软件的设计特征模型通过元素树以及层次结构进行保存，其表达的为设计过程如拉伸、旋转等信息，基于三维软件的零件制造特征模型也可以通过树结构保存，其表达的信息为键槽、倒角等制造信息。零件制造信息是最终输入到工艺决策中的信息，设计信息模型与制造信息模型之间必须通过映射模型转化，映射模型表达的是两类信息之间的转化关系。（2）工艺决策模型工艺决策模型由互相关联的多种信息模型组成，

2、主要包括特征工艺决策模型、工序决策模型、工艺过程分析模型，将输入的零件制造特征数据进行分析，得到工艺路线。对于工艺决策模型的研究一直是CAPP系统的研究热点，早期的CAPP系统不带有工艺决策的能力，工艺信息的建立都是工艺人员的手工操作，后期CAPP逐渐发展，成组技术等原理的提出，对于工艺决策模型的研究也越来越多，经历了检索式——派生式——创成式CAPP的发展。在工艺决策模型的研究中CAPP系统[4][5][6]主要侧重于如何利用有关知识库进行推理从而生成各加工工艺路线。在此过程中,很可能会同时产生几条满足要求

3、的加工工艺路线，由设计者根据经验选择,一般很难产生真正的最佳工艺路线。很多学者从技术经济评价角度建立数学模型来进行工艺分析，希望从理论角度找到比较完善的评价机制，能够定量化地对工艺过程进行评价。（3）工艺文件模型规范化的工艺文件是公司最终工艺设计的要求，工艺卡片是生成的主要形式，要求工艺卡片的信息能够涉及到产品信息、工艺条件、各类装备、设计人员等信息，[7]并且要包含设计得出的工艺路线和工艺步骤。工艺文件信息要通过一定的工艺格式进行表达，通常使用的工艺格式为多区域的表结构。工艺文件参数信息与工艺文件格式共同构

4、成了工艺文件模型内容，工艺文件参数是工艺文件中需明确表示的工艺过程中的所有的工艺信息，如零件材料、工序过程等，并通过一定的工艺文件格式在文件中表达出来。1.2.2CAPP系统中工艺信息模型的国内外研究[8]现在所开发的CAPP系统，一般分为学术性CAPP系统与商品化CAPP系统，前者主要为学术研究服务，后者则已经应用于生产一线，为企业生产服务，不论哪种CAPP系统都需要工艺信息模型的支持。[9][10]最早研究CAPP系统的国家是挪威，1965年Niebel首次提出CAPP的概念。3华中科技大学硕士学位论文[

5、11]1969年NAKK开发出最早的商品化的CAPP系统AUTOPROS，该系统能够自动完成工艺设计与工序设计工作，但是面向的零件类型有限，主要是回转体零件和钣料。1976年首例较为成功的派生式商品化CAPP系统“AutomatedProcessPlanning”[12]系统由CAM-I研发推出，采用相似或者相同零件加工有着相似的工艺的工艺推理方法，利用比较成熟的成组技术，采用变异设计的思想进行工艺决策。用户提供标准工艺，并能够进行人工编辑，此种方法使棱柱体的加工设计得以实现。[13]1981年，学术性的知识

6、基系统GARI由法国Descotte开发，同时Descotte在其博士论文中提出人工智能技术开发的CAPP系统原型，并描述了系统的工艺信息模型，采用生成法进行工艺设计，零件信息模型描述采用体素法，其加工方法由零件的结构模型决定，该系统采用产生式规则来存储加工知识并可完成加工方法选择[14]和工序排序工作。1982年，日本K.Matsushima，N.Okada开发了知识基系统TOM，采用产生式规则进行工序编排，采用反向推理和回溯搜索等算法设计选择最优解，系统功能有限，加工的零件类型仅限于平板型零件的孔。英国A

7、.J.Wright等从1981[15][16]年起，在AUTOCAP系统的基础上开发知识基系统EXCAP。比较早的版本EXCAP-A只能处理有限的车工，因此从1984年，研究EXCAP-Y及EXCAP-P系统。EXCAP-P在零件信息模型表达上采用元素表达信息，用链表达信息间的逻辑关系，在工艺决策模型中采用反向设计法进行加工工序编排。1985年，日本K.Iwata开发[17]了一种CAD/CAPP集成系统CIMS，以工件造型系统（CIMS/MODE）和CAPP基本结构（CIMS/PRO）为基础，添加了工艺设计

8、的专业知识，其中也用产生式规则表达工艺设计信息，用分枝界限技术排列加工工序。美国D.A.Nau于1985、1986年[18][19]开发了基于知识的CAPP系统SIPP和SIPS，使用统一的分级框架结构表示零件要求及工艺知识。SIPS改进了SIPP的分级框架结构，增强了各级间的“遗传性”，采用了最小费用优先的分枝界限法安排加工计划。R.A.Wysk于1987年开发了一种[20]智能性CAPP系统“T