【正文】 計工藝規(guī)程時，從計算機中檢索標準工藝文件，然后經過一定的編輯和修改就可以得到該零件的工藝規(guī)程。 派生法 CAPP 系統的工作原理是根據成組技術中相似性原理，如果零件的結構形狀相似，則它們的工藝規(guī)程也有相似性。 （ 5）直接將 CAD作業(yè)結果作為 CAPP的輸入 派生法 CAPP系統 派生法 CAPP系統的工作原理 派生法也叫做經驗法、樣件法。用戶首先用這種語言規(guī)定的詞匯、語句和語法對零件信息進行描述，然后通過相應的計算機編譯系統對描述結果進行編譯，形成計算機能夠識別的零件信息代碼。 （ 2）形狀特征描述法 形狀特征描述法要求將組成零件的各個形狀特征按一定順序逐個地輸入到計算機中去，并按事先確定的數據結構進行組織，在計算機內部形成一種供 CAPP作業(yè)調用的零件信息模型。 （ 2）工藝信息 工藝信息是指零件的加工精度、表面粗糙度、零件材料、毛坯特征、熱處理要求、配合和嚙合關系等多種信息。 零件信息的描述與輸入 零件信息描述的內容 零件信息主要包括零件的幾何信息和工藝信 息兩個方面內容 （ 1）幾何信息 所謂零件的幾何信息是指零件的幾何形狀、尺寸、以及各幾何元素間的拓撲關系，如零件表面的形狀、各表面間的相互位置等。創(chuàng)成法原理目前還不完善，還沒有一個純粹的創(chuàng)成法 CAPP 系統出現。當輸入新零件的有關信息后，系統 可以模仿工藝人員，應用各種工藝決策邏輯規(guī)則，在沒有人工干預的條件下，自動地生成零件的工藝規(guī)程。通常調用標準工藝文件，確定加工順序，計算切削參數、加工時間或加工費用都是由計算機自動進行的。 (1)派生法 (Variant) 根據成組技術的原理將零件劃分為相似零件組，按零件組編制出標準工藝規(guī)程，并以文件的形式貯存在計 算機中。隨后北京理工大學也研制出適用于車輛中回轉體零件的 BITCAPP系統，北京航空航天大學發(fā)表了 BHCAPP系統，還有 —些高等院校和工廠合作研制的 CAPP系統也相繼獲得成功。 （ 2）我國 從 80 年代初期起，我國一些高等院校和工廠在推廣和應用成組技術的基礎上，也開始研究和開發(fā)計算機輔助工藝規(guī)程設計系統。 CAPP 從 60年代末開始研制，到目前雖只有幾十年的歷史，但已研制出很多 CAPP 系統，而且有不少系統已投入生產實踐使用。美國于 20 世紀 60 年代末 70 年代初著手于CAPP 的研究，并于 1976年由 CAMI公司推出了頗具影響力的 Automated Process Planning系統。 1969年挪威推出了世界上第一個 CAPP系統 AUTOPROS，并于 1973年商品化。另外， CAPP 也是把 CAD 和 CAM 的信息連接起來，實現 CAD／ CAM 一體化，建立集成制造系統 (Computer Integrated Manufacturing System—CIMS)的關鍵性中間環(huán)節(jié)。這些功能恰恰適應工藝規(guī)程設計的需要，于是出現了計算機輔助工藝規(guī)程設計 (Computer Aided Process P1anning），簡稱 CAPP 這樣一種新技術。已不適應當前產品品種多樣化、更新換代日益頻繁的生產形勢。 (4)選用合理的切削用量 (5)計算時間定額和加工成本 (6)編制包含上述所有資料的工藝文件 其核心內容是選擇加工方法和安排合理的加工順序。 (2)安排合理的加工順序。 CAPP 技術及其發(fā)展概況 工藝規(guī)程設計的任務 工藝規(guī)程設計的主要任務是為被加工零件選擇合理的加工方法、加工順序、工、夾、量具，以及切削條件的計算等，使能按設計要求生產出合格的成品零件。 (7) 生產過程仿真。 (5) 零件工藝過程幾何仿真。 (3) 運動學仿真。其一般過程為： 建立數學模型 建立仿真模型 編制仿真程序 進行仿真實驗 結果統計分析 仿真工作總結 計算機仿真的廣泛應用具有十分重要的意義 (1) 替代許多難以或無法實施的實驗 (2) 解決一般方法難以求解的大型系 統問題 (3) 降低投資風險、節(jié)省研究開發(fā)費用 (4) 避免實際實驗對生命、財產的危害 (5) 縮短實驗時間、不受時空限制 仿真在 CAD/CAM中的應用 仿真在 CAD／ CAM系統中的應用主要表現在以下幾個方面： (1) 產品形態(tài)仿真。 (3) 既能展示實際系統的模擬靜態(tài)，又能直觀表演系統的動態(tài)特性。 計算機仿真的特點 (1) 以計算機為實驗環(huán)境，依賴實際系統的抽象仿真模型。 例如飛行模擬器、船舶操縱訓練器、汽車駕駛模擬器等。例如柔性制造系統的仿真，在設計階段 ，通過模型仿真來研究系統在不同物理配置情況下和不同運行策略控制下的特性，從而預先對系統進行分析、評價，以獲得較好的配置和較優(yōu)的控制策略；系統建成后，通過仿真，可以模擬系統在不同作業(yè)計劃輸入下的運行情況，用以擇優(yōu)實施作業(yè)計劃，提高系統的運行效率。即建立系統 (或過程 )的可以計算的數學模型 (仿真模型 )，并據此編制成仿真程序放入計算機進行仿真試驗，掌握實際系統 (或過程 )在各種內外因素變化下，性能的變化規(guī)律。全物理仿真的模型則全部是實物模型。 根據仿真模型中物理模型占據的比例又分為半物理仿真和全物理仿真。 仿真的類型 仿真是在模型上進行反復試驗研究的過程。 仿真 仿真 顧名思義，模仿真實的系統，意指通過對模擬系統的實驗去研究一個存在或設計中的系統。 (6) 計算機求解，優(yōu)選設計方案。 (4) 選擇合適的 優(yōu)化方法。 (2) 分析優(yōu)化對象，準備各種技術資料。 ? 優(yōu)化方法的收斂速度、計算效率，穩(wěn)定性、可靠性，以及解的精確性。需要考慮因素： ? 優(yōu)化設計 問題的規(guī)模，即設計變量數目和約束條件數目的多少。 選擇優(yōu)化方法時應考慮的因素 目前，優(yōu)化設計軟件已成為一種比較成熟的軟件產品。 (4)對照設計實例，修正數學模型 (5)正確求解計算．估價方法誤差 (6)進行結果分析，審查模型靈敏性 優(yōu)化設計方法 優(yōu)化設計方 法的種類很多，根據討論問題的不同方面，有不同的分類方法。 (3)根據工程實際，提出約束條件 約束條件是對設計變量的限制，這種限制必須要根據工程實際情況來制訂，以便使設計方案切實可行。 建立數學模型的一般過程為： （ 1）分析設計問題，初步建立數學模型 建立數學模型有三種途徑： 1)抽象理論數學模型 2)擬合近似數學模型 3)提 煉數值仿真模型 (2)抓住主要矛盾，確定設計變量 一般情況下，限制優(yōu)化設計變量的個數有利于設計問題數學模型的簡化。這樣依 次迭代，可得 x（ 2）， x（ 3）， … ， x（ k1）， x（ k） x（ k+1）等設計點、最后求出滿足設計精度要求的、逼近理論最優(yōu)點的近似最優(yōu)點 x*。它用某個固定公式代入初值后反復進行計算，每次計算后，將計算結果代回公式，使之逐步逼近理論上的精確解，當滿足精度要求時，得出與理論解近似的計算結果。這類約束條件，一般總可以根據設計規(guī)范中的設計公式或通過物理學和力學的基本分析導出的約 束函數來表示。 如在貯料箱設計中，可得邊界約束條件為： (2)性能約束 又稱性態(tài)約束，是由某種設計性能或指標推導出來的一種約束條件。 約束條件一般分為邊界約束和性能約束兩種 。 約束條件 為產生一個可接受的設計而對設計變量取值施加的種種限制稱為約束條件。 目標函數統一描述為： minF(X) ＝ F(x1， x2， … ， xn) 目標函數與設計變量之間的關系可以用幾何圖形形象地表示出來。機械優(yōu)化設計時，作為設計變量的基本參數，一般是一些相互獨立的參數，它們的取值都是實數。那些需要在設計過程中進行選擇的基本參數被稱為設計變量。 優(yōu)化設計 設計變量 設計中，可以用一組對設計性能指標有影響的基本參數來表示某個設計方案。 二、后置處理 所謂后置處理，即將有限元計算分析結果進行加工處理并形象化為變形圖、應力等值線圖、應力應變彩色濃淡圖、應力應變曲線以及振型圖等，以便對變形、應力等 進行直觀分析和研究。 （ 5）單元物理幾何屬性編輯 : 定義材料特性，對彈性模量、波松比、慣性矩、質量密度以及厚度等物理幾何參數進行修改、插入或刪除。 （ 3）修改和控制網格單元 :對已剖分的單元體進行局部網格密度調整，如重心平移、預置節(jié)點、平移、插入或刪除網格單元；通過定位網格方向 及指定節(jié)點編號來優(yōu)化處理時間；合并剖分后的單元體以及單元體拼合。 前置處理程序的基本功能 （ 1）生成節(jié)點坐標 :可手工或交互輸入節(jié)點坐標；繞任意軸旋轉生成或沿任意矢量方向平移生成一系列節(jié)點坐標；在一系列節(jié)點之間生成有序節(jié)點坐標；生成典型圖、體的節(jié)點坐標；合并坐標值相同的節(jié)點，并按順序重新編號。對于三維結構的網格圖象需要具備能使圖象作三維旋轉的功能，等等。 （ 2）單獨為某一個有限元分析程序配置前后處理 功能程序，并把二者集成為一套完整的有限元分析系統，它同時具有批處理和圖形編輯功能。 有限元前后置處理類型： （ 1）將幾何建模系統與有限元分析系統有機結合，在建模系統中將有限元的前后置處理作為線框模型、表面模型、實體模型的應用層。當結構經過有限元分析后，亦會輸出大量數據，對這些數據的觀察和分析也是一項細致而難度較大的工作。常見的單元類型有：桿單元（如圖 a）、梁單元（如圖 b， c）、板單元（如圖 d， e）、軸對稱單元（如圖 f， g）、薄板彎曲單元（如圖 h， i）、板殼單元（如圖 j）、多面體單元（如圖 k， l）等。由于單元的個數是有限的，節(jié)點數目也是有限的，所以稱為有限元法。從此，有限元法正式作為一種數值分析方法出現在工程技術領域。計算機輔助工程分析已成為 CAD／ CAM中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 利用計算機輔助工程分析的關鍵是在三維實體建模的基礎上，從產品的方案設計階段開始，按照實際使用的條件進行仿真和結構分析；按照性能要求進行設計和綜合 評價，以便從多個設計方案中選擇最佳方案。 近三十年來，由于計算機的應用以及測試手段的不斷改進和完善，機械設計已由靜態(tài)、線性分析向動態(tài)、非線性過渡；由經驗類比設計向最優(yōu)化過渡；由人工計算向自動計算、由近似計算向精確計算過渡，以適應產品向高效、高速、高精度、低成本等現代化要求發(fā)展的需要。 傳統的分析方法一般比較粗略，尤其是結構分析對象的模型往往經過了較大的簡化，有時引入了難以令人置信的假設，致使有些分析結果不甚可靠。 Brep表示法的優(yōu)點： (1)表示形體的點、線、面等幾何元素是顯式表示、使得形體的顯示很