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轴类零件智能化CAPP系统的研制

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第21卷　第5期1998年10月鞍山钢铁学院学报JournalofAnshanInstituteofI.&S.TechnologyVol.21No.5Oct.1998

轴类零件智能化CAPP系统的研制崔旭东 常凤筠(鞍钢职工大学) (鞍山钢铁学院)摘　要　介绍了轴类零件计算机辅助工艺规程设计SICAPP系统的结构、工作原理及各个子系统的内容,同时还介绍了专家系统在SICAPP系统中的应用。该系统把模块化和资源化的设计思想转化成了CAPP软件开发的现实。关键词　CAPP,模块,专家系统分类号　TP39117 计算机辅助工艺规程设计(ComputerAidedProcessPlanning———CAPP)是60年代后期出现的一项新的计算机应用技术。它把计算机引入工艺过程设计领域,使工艺过程设计的自动化成为可能。本文以大连理工大学机械系CAD/CAM研究室与大连机床厂的技术合作项目为背景,简要介绍轴类零件智能化CAPP系统(SICAPP).1　CAPP概述 CAPP按工作原理可以分为派生式和创成式两大类。 派生式CAPP(Variant)以成组技术为基础,对结构相似的一族零件构造所谓的“复合零件”,该零件包含了该零件族内所有零件的功能要素,对该复合零件编制反映最佳加工方案的工艺规程。派生式CAPP目前已较为成熟,是已有实用型CAPP系统的主要方式。 创成式CAPP(Generative)以人工智能及专家系统技术为基础,在收集大量的专业知识和工艺数据的基础上建立一系列的工艺决定逻辑,形成工艺数据库和工艺知识库,创成式CAPP是CAPP的最高层次,也是目前CAPP研究的发展方向。2　SICAPP系统211　SICAPP系统的特点 SICAPP系统属于创成式的CAPP系统,它将专家系统技术引入CAPP,实现了智能化。SICAPP系统中,专家系统独立于CAPP系统之外。CAPP系统实现系统的总体控制,包括零件信息的输入、工艺过程卡、工序卡及工序图等工艺过程文件的输出,决策部分通过采用专家系统,选用适当的推理策略,利用同样独立于CAPP系统之外且易于补充和完善的知识库和数据库来完成。212　SICAPP系统总体构成 SICAPP系统从软件工程学的观点出发,采用结构化、模块化的设计思想,将系统划分成几个相互独立,又有一定联系的子系统和功能模块,各模块单独开发,调试成功之后联接成一

收稿日期:1998-01-12.第一作者:男,34,讲师.邮编:114001.© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net个完整的大系统。在制订系统的总体规划过程中,首先考虑的是按照系统需要实现的功能及最终达到的目的划分各功能模块,并仔细研究确定各功能模块的输入、输出接口以及模块间的信息传递方式。 根据系统实现的功能要求,将SICAPP系统划分成知识库管理、数据库管理及主体设计三个子系统。主体设计系统又可划分为零件信息输入、工艺过程设计、工序过程设计、工艺文件输出(包括工艺过程文件、工序卡和工序图的输出)等四大功能模块。整个系统的运行又时刻与知识库、数据库、图形库、函数库及功能程序库等外部资源发生着密切的联系,系统的运行过程就是这些子系统、模块及资源之间不断地进行信息交换处理的过程。SICAPP各子系统、模块及资源之间的关系如图1所示。

图1　SICAPP的总体结构框图・42・ 鞍山钢铁学院学报 1998年

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 主体设计子系统中采用了以下几项关键技术。21211　读入零件各段信息时段号的统一 零件信息输入模块建立零件信息文件时,将零件按特征型面划分段号逐段输入,这个段号的划分按照零件图纸从左到右进行,而不同的主轴其零件图纸可能小端在左,也可能大端在左(这里大端指法兰面所在的一端),这给工序设计带来许多不便。为此,本论文在每道工序的设计最开始就首先完成零件信息数组下标的统一(这里也称作段号的统一)。方法是在读入零件径向、轴向信息后,确定法兰面位置,根据法兰面左右的长度将零件信息数组的下标统一成:首段号均从大端开始,并设一标志指示是否进行了段号重排。这种段号统一方法的特点是:在零件径向结构数组中保留了零件图原始段号,只是在以后的各项设计中,均以大端为起始端,从而无需再考虑零件图的位置如何,统一了算法,方便了程序设计。21212　工序图设计模块的生成文件———工序尺寸文件(GXCCW.TXT,GXCCN.TXT) 工序设计中各道工序前后连贯,一道工序的设计以其前面工序的设计为基础,其中工序尺寸是各工序间最主要的数据交换信息。如果每道工序都生成一个单独的、仅含本工序设计尺寸的工序尺寸文件,将给工序设计带来很大的不便和局限性。比如有些工序仅需上道工序的生成尺寸,而有些工序则不仅需要上道工序的尺寸,还需要前面若干道工序的设计结果,难于统一,这就给程序设计带来了相当大的困难,影响软件的通用性。为了解决这一问题,要求工序尺寸文件包含已设计过的全部工序的工序尺寸设计结果。 采用两个工序尺寸文件:GXCCW.TXT和GXCCN.TXT贯穿整个工序设计的全部工序,它们分别为工件外轮廓工序尺寸和工件内轮廓工序尺寸。每道工序设计后更新这两个文件

,使它们始终保持存有当前最新且完整的内、外轮廓工序尺寸信息,因而记录了在此之前各个工序的工序尺寸设计结果。具体做法是:每道工序的工序图设计按需要读取这两个文件或其中之一,待设计结束后,将改变了的工序尺寸信息连同未改变的信息一同存回这两个文件。 这两个文件包含工序段号、包含段数(或特征值)、直径、长度、锥度等信息。工序段号随着加工面逐渐被加工出来而增加,当零件全部型面都被加工出来以后,工序段号就变成了零件段号;包含段数指本工序段所包含的零件段数,当型面全被加工出来后,这一项改为该段的特征值,直径和长度为该工序段加工后的径向尺寸和轴向尺寸;锥度项为该段是锥面时的锥度值,该段非锥面时此项为空。

3　专家系统在SICAPP中的应用

311　专家系统及其组成 专家系统(ExpertSystem)是人工智能(ArtificialIntelligence)领域一个比较活跃的分支,它是指在某一领域内能起到专家作用,具有丰富知识和经验的智能程序系统。它利用人类专家的知识和经验进行推理作出决策,来解决那些富于经验性、难于形式化的复杂问题。 专家系统一般由以下几部分组成:(1)知识库:存储着专家系统赖以推理的大量领域知识和经验;(2)数据库:推理前提条件、中间结果和最终结论的集合;(3)推理机:专家系统的组织控制机构,能按一定策略进行推理;(4)解释器:专家系统与用户间的解释界面;(5)知识获取:专家系统与领域专家的接口,用于建立和修改知识库。・52・21卷　5期 崔旭东等:轴类零件智能化CAPP系统的研制

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net312　SICAPP系统中专家系统工具EST110 专家系统是SICAPP系统的重要组成部分,它独立于主体设计系统之外。当系统需要使用专家系统时,只需给出推理前提,调用适当的推理机,选用相应的知识库进行推理即可。 SICAPP系统采用的专家系统工具是大连理工大学机械系CAD/CAM研究室自行开发研制的专家系统工具EST110.本工具于1992年通过了国家教委主持的技术鉴定,经专家评审结果认为:“该专家系统工具的研制和开发具有较大的实用价值”,“该系统居国内先进水平”。EST110是采用汇编语言,QuickBasic语言和C语言编程,具有正向、反向和混合推理机制的面向工程用户的框架型专家系统工具。根据不同的推理机制和不同的推理结论性质,具有三种输入接口和三种输出接口及九个实现不同推理机制的功能模块。各推理模块既可以在本工具系统环境下运行,又可以为用户的应用程序单独调用直接运行。4　结　论 工序设计结束后,用大连机床厂的主要产品CD6140A普通车床主轴和CD6245B普通车床主轴对每道工序进行全面验证,运行结果表明达到了预期的目标,设计完备,输出正确。 总结本文的研究工作,可得出以下结论:(1)SICAPP系统的总体设计方案合理、可行,属于完全创成式的CAPP系统。(2)开放型的知识库和数据库为设计出开放型的CAPP创造了条件。同时也给用户带来极大的方便。(3)创成式CAPP系统引入专家系统技术,使工艺规程编制的决策更具有灵活性、适应性,更符合实际,创成式CAPP系统更科学地反映了工艺设计的实际工作过程。(

4)工序过程设计作为系统的核心部分,采用模块化设计思想,划分功能模块独立开发,并且充分使用外部资源,使之保证了系统的通用性要求。(5)软件开发中必须考虑:功能完备,运行稳定,提供交互提示,程序简短易读,减少计算机资源占用,这样才能使设计的软件有用武之地。参考文献1　杜裴,黄乃康.计算机辅助工艺过程设计原理.北京:北京航空航天大学出版社,1990.2　宁汝新,徐弘山.机械制造中的CAD/CAM技术.北京:北京理工大学出版社,1991.3　杨叔子,郑晓军.人工智能与诊断专家系统.西安:西安交通大学出版社,1990.TheDevelopmentoftheIntelligentCAPPSystemofShaftPartsCuiXudong ChangFengjun(AngangUniversityForStaffandWorkers) (AnshanInstituteI&STechnology)AbstractThepapergivesadetaildescriptionofthestructure,principlesandcontentsoftheSICAPPsys2tem.AnditalsogivesadetaildescriptionofapplyingexpertsystemtoSICAPP.ThissystemhastransferredthedesignideasofmoduleandresourceintotherealityofthedevelopmentofCAPPsoftware.KeyWords　CAPP,modular,expertsystemClassNo.　TP39117(ReceivedJanuary12,1998)・62・ 鞍山钢铁学院学报 1998年

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CAPP系统在电力设备制造中的应用研究

CAPP系统在电力设备制造中的应用研究

CAPP系统在电力设备制造中的应用研究

引言：

随着科学技术的不断进步，电力设备制造行业取得了快速的发展。在这个竞争激烈的市场中，为了提高生产效率和产品质量，许多电力设备制造企业开始采用计算机辅助生产计划（Computer-Aided Process Planning，CAPP）系统。本文将探讨CAPP系统在电力设备制造中的应用研究，并分析其优势和挑战。

一、CAPP系统在电力设备制造中的概述

CAPP系统是一种利用计算机来辅助生产计划和工艺过程的技术，通过自动化、标准化和集成化的方式，提高生产效率、降低生产成本、减少工人劳动强度，并最大程度地保证产品质量。在电力设备制造行业中，CAPP系统的应用主要包括工艺信息管理、工艺过程优化和工艺文件生成。

二、工艺信息管理

CAPP系统在电力设备制造中的一个重要应用是工艺信息管理。在传统的生产过程中，工艺信息通常以手写或打印的形式记录，容易丢失和错误。CAPP系统利用计算机技术，将工艺信息以电子化的方式进行管理，通过数据库的建立和维护，实现全面、准确、及时地记录和更新工艺信息。这样一来，工艺信息不仅可以通过查询和统计进行分析，还可以与其他系统进行数据交换和共享，提高信息的利用效率。

三、工艺过程优化

CAPP系统在电力设备制造中还可以帮助企业优化工艺过程。通过对电力设备制造的各个环节进行数据分析，CAPP系统可以识别出生产过程中存在的瓶颈、浪费和不稳定因素，并提供相应的改进方案。例如，CAPP系统可以通过对工艺流程的模拟和优化，确定最佳的生产组织方式、工艺路线和设备配置，从而提高生产效率和产品质量。此外，CAPP系统还可以提供实时的生产监控和反馈，及时发现并解决生产中的问题，确保生产过程的稳定性和可控性。

四、工艺文件生成

CAPP系统在电力设备制造中的另一个重要应用是工艺文件的生成。在传统的生产过程中，工艺文件通常需要由技术人员根据手动制定的工艺流程和参数，逐一编写和绘制。这种方式存在着工艺文件编写周期长、错误率高的问题。而CAPP系统可以根据产品的设计和工艺要求，自动生成相应的工艺文件，包括工艺路线、工装设计、工序计划和加工参数等。这样一来，不仅可以缩短工艺文件的编写周期，还可以提高工艺文件的准确度和一致性，降低工艺变更和产品纠错的风险。

探讨CAPP系统在中小型煤矿设备制造企业的实施与应用

探讨CAPP系统在中小型煤矿设备制造企业的实施与应用

探讨CAPP系统在中小型煤矿设备制造企业的实施与应用

摘要：主要介绍了capp系统的发展现状和中小型煤矿制造企业的工艺设计信息化现状，探讨了中小型煤矿设备制造企业实施capp系统的主要步骤及其现实意义。

关键词：capp 工艺设计 制造企业

1、capp系统的发展现状

随着科学技术的发展特别是计算机技术的日新月异，零件的设计制造逐渐实现了自动化。而零件的工艺规程设计还多数停留在手工编制阶段。这样既浪费时间，又增加了工艺人员的劳动强度。最重要的是工艺编制过程中好的经验无法得到传承。近些年以来随着技术的成熟以及企业的迫切需要，capp系统得到了长足的发展。capp（computer aided process planning，计算机辅助工艺设计）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。工艺设计是产品开发的重要环节，也是连接工程设计和生产制造的桥梁和纽带。capp的出现不仅提高了工艺编制的效率及质量并将工艺人员从繁重的劳动中解放出来，还提高了工艺文件的一致性和继承性。标准化的工艺文件更加适合现代企业生产与管理环境，方便企业应用pdm，erp等系统。

2、中小型煤矿设备制造企业的工艺设计信息化现状

中小型煤矿设备制造企业是我国国民经济的重要组成部分，中小型煤矿设备制造企业要想在当今激烈的竞争中占一席之地，企业

的信息化势在必行。制造业的信息化主要包括cad、capp、pdm、与erp等，其中capp是cad/cam与erp等的连接纽带，是中小型制造企业信息化的基础。目前，对于大部分中小型煤矿设备制造企业，工艺人员往往根据个人经验以手工方式进行工艺设计，不仅效率低，工艺也很难实现规范化。因此，目前如何实现工艺文件的标准化、规范化、提高工艺文件的编制质量和效率；如何规范工艺文件中产品制造信息和管理信息，并使之得到有效的综合运用，这些都是中小型煤矿设备制造企业急需解决的问题，而capp的有效实施和应用，可充分解决这些问题。

CAPP的分类

CAPP的分类

CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺设计）系统的功能是指利用计算机软硬件作为辅助工具，依据产品设计所给出的信息，对产品的加工、装配等制造过程进行设计。一般认为，CAPP包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定和工时定额的计算等。其中，工序设计又可包含工装夹具的选择或设计、加工余量分配、切削用量选择以及机床、刀具的选择、必要的工序图生成等。

派生式CAPP系统

1、系统的基本工作原理

派生式CAPP系统用GT码描述与输入零件信息。系统要预先对现有零件进行分组，得到所谓的零件组。每个零件组对应一个样件（可以是实际零件，也可以是虚构零件），每一个样件对应一个通用的制造过程，即样件的标准工艺规程。派生式系统需要有零件组矩阵文件（用于对标准工艺规程的搜索和筛选）、样件的标准工艺规程文件及各种加工工程数据文件（如切削用量、设备、刀具、夹具、量具、辅具、工时定额等资料）供生成新零件时检索调用。在工艺设计时，系统以被设计零件的GT码为依据，首先搜索到该零件所属的零件组矩阵，再通过系统预先制定的筛选逻辑，从标准工艺规程中筛选派生出当前零件的工艺规程，然后调用有关工艺数据，对工艺规程文件进行必要的补充，最后得到当前零件的工艺过程。其系统结构如图6.7所示。

派生式CAPP系统的结构

2、系统的设计过程

第一步，选择或制定合适的零件分类编码系统（即GT码）。其目的是用GT码对零件信息进行描述与输入和对零件进行分组，以得到零件组矩阵和制定相应的标准工艺规程。

第二步，进行零件分组。为了合理制定样件，必须对零件分组。一个零件组一般包含了若干个相似零件，可以把每个相似零件组用一个样件来代表（也可以用一个零件族矩阵来代表）。这个样件的制造方法就是组内零件的公共制造方法，即标准工艺规程。它除了包括样件的加工内容外，还包括了加工设备、刀具和夹具等信息。它是集中了专家和工艺人员的集体智慧与经验，并通过对生产实践的总结制定出来的。

锻件实用CAPP系统的研究与开发

锻件实用CAPP系统的研究与开发

锻件实用CAPP系统的研究与开发

杜官将;李东波;伏开放

【摘 要】@@%本文针对某锻造公司产品的特点,对其进行分类,并对锻件CAPP系统的关键技术进行了研究,开发了锻件CAPP系统.该系统以数据库为基础,实现了对工艺资源的查询、典型工艺规程的调用;开发专用的绘图工具及参数化绘图,实现工序图的绘制,生成符合企业要求的工艺文件.该系统的投入使用,极大地提高了企业的工艺设计效率.

【期刊名称】《制造业自动化》

【年(卷),期】2012(034)021

【总页数】4页(P22-25)

【关键词】CAPP;数据库;工序图;锻件

【作 者】杜官将;李东波;伏开放

【作者单位】南京工程学院机械工程学院,南京211167;南京理工大学机械学院,南京210094;南京理工大学机械学院,南京210094;南京理工大学机械学院,南京210094

【正文语种】中 文

【中图分类】TP399

0 引言

工艺设计是机械制造过程中技术准备的一项重要内容，是产品设计与制造的桥梁，也是连接产品设计与生产管理的重要纽带，具有很强的实践性特征。随着国内和国际市场对产品需求的多样性，生产规模日益向中小批量发展，这就要求新产品开发周期要尽量缩短和工艺设计效率要高，以适应市场需求。在这样一种背景下，随着计算机辅助技术的发展，建立企业的CAPP（Computer Aided Process

Planning）系统已经成为当前机械行业（尤其是中小企业）的迫切需要。它不仅可以提高工艺规程设计效率和设计质量，缩短技术准备周期，把工艺人员从繁琐、重复的劳动中解放出来，而且可以保证工艺设计的一致性和规范化，有利于推进工艺的标准化。同时为企业信息化（如PDM、ERP等）创造了条件。

目前，CAPP系统类型，主要有派生式系统、创成式系统和综合式系统。派生式CAPP系统可分为基于成组技术的CAPP系统和基于特征的CAPP系统；创成式CAPP系统分为基于传统过程性结构与决策形式的系统、基于知识的CAPP系统、CAPP工具系统和基于神经元网络的CAPP系统；综合式系统是派生式和创成式相结合的CAPP系统，也是基于实例和知识的CAPP综合式系统[1]。