有限元分析系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望

2013-05-09 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

來源:邵小英溫秋生

引論

在整個生產(chǎn)過程中,工藝工作貫穿其中。工藝設(shè)計工作不僅涉及到企業(yè)的生產(chǎn)類型、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝裝備、生產(chǎn)技術(shù)水平等,甚至還要受到工藝人員實際經(jīng)驗和生產(chǎn)管理體制的制約,其中的任何一個因素發(fā)生變化,都可能導(dǎo)致工藝設(shè)計方案的變化。因此說工藝設(shè)計是企業(yè)生產(chǎn)活動中最活躍的因素,工藝設(shè)計對其使用環(huán)境的依賴就必然導(dǎo)致工藝設(shè)計的動態(tài)性和經(jīng)驗性。

隨著計算機在制造型企業(yè)中的應(yīng)用,通過計算機進行工藝的輔助設(shè)計已成為可能,CAPP的應(yīng)用將為提高工藝文件的質(zhì)量,縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,并為廣大工藝人員從繁瑣、重復(fù)的勞動中解放出來提供一條切實可行的途徑。應(yīng)用計算機輔助工藝設(shè)計的必要性已被越來越多的企業(yè)所認識,選取一個適宜本企業(yè)生產(chǎn)及管理環(huán)境的CAPP系統(tǒng)不但能充分發(fā)揮計算機輔助工藝設(shè)計的優(yōu)越性,更能為企業(yè)數(shù)據(jù)信息的集成及管理打下良好的基礎(chǔ)。

CAPP的基本概念及其基本原理

CAPP 的開發(fā)、研制是從60年代末開始的,在制造自動化領(lǐng)域,CAPP的發(fā)展是最遲的部分。世界上最早研究CAPP的國家是挪威,始于1969年,并于1969 年正式推出世界上第一個CAPP系統(tǒng)AUTOPROS;1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)。在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是CAM- Ⅰ于1976年推出的CAM-Ⅰ'S Automated Process Planning系統(tǒng)。取其字首的第一個字母,稱為CAPP系統(tǒng)。目前對CAPP這個縮寫法雖然還有不同的解釋,但把CAPP稱為計算機輔助工藝設(shè)計已經(jīng)成為公認的釋義。

我國對CAPP的研究始于80年代初,迄今為止,在國內(nèi)學(xué)術(shù)會議、刊物上發(fā)表的CAPP系統(tǒng)已有50多個,但被工廠、企業(yè)正式應(yīng)用的系統(tǒng)只是少數(shù),真正形成商品化的CAPP系統(tǒng)還不多。

手工進行工藝設(shè)計時,通常要經(jīng)過如下過程:

l根據(jù)產(chǎn)品圖紙,分析產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)特點以及技術(shù)要求
l了解產(chǎn)品生產(chǎn)的綱領(lǐng)及批量
l進行工藝決策,確定加工方法和工藝路線
l按企業(yè)的實際情況,具體確定機床設(shè)備、切削用量、工藝裝備以及工時定額
l按規(guī)定格式生成正式工藝規(guī)程

計算機輔助工藝設(shè)計的基本原理正是基于人工設(shè)計的過程及需要解決的問題而提出的:首先,產(chǎn)品零件的數(shù)據(jù)信息應(yīng)能利用,并建立零件信息的數(shù)據(jù)庫;其次,工藝人員的工藝經(jīng)驗、工藝知識能夠得到充分的利用和共享;第三,制造資源、工藝參數(shù)等以適當(dāng)?shù)男问浇⒅圃熨Y源和工藝參數(shù)庫;第四,充分利用標(biāo)準(zhǔn)(典型)工藝生成新的工藝;

目前CAPP系統(tǒng)的分類

自從第一個CAPP系統(tǒng)誕生以來,各國對使用計算機進行工藝的輔助設(shè)計進行了大量的研究,并取得了一定的成果,目前,按照傳統(tǒng)的設(shè)計方式CAPP可分為以下三類:

派生式(Variant)系統(tǒng) 基于成組技術(shù)的CAPP系統(tǒng);基于特征的CAPP系統(tǒng)
創(chuàng)成式(Generative)系統(tǒng) 基于知識的CAPP專家系統(tǒng);基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的CAPP系統(tǒng)綜合式(Hybrid)系統(tǒng) 派生式和創(chuàng)成式相結(jié)合的CAPP系統(tǒng);基于實例與知識的混合式CAPP系統(tǒng);其它混合式系統(tǒng)

1. 派生式CAPP系統(tǒng)

建立在成組技術(shù)(GT)的基礎(chǔ)上,它的基本原理是利用零件的相似性即相似零件有相似工藝規(guī)程。一個新零件的工藝規(guī)程是通過檢索系統(tǒng)中已有的相似零件的工藝規(guī)程并加以篩選或編輯而成的。計算機內(nèi)存儲的是一些標(biāo)準(zhǔn)工藝過程和標(biāo)準(zhǔn)工序;從設(shè)計角度看,與常規(guī)工藝設(shè)計的類比設(shè)計相同,也就是用計算機模擬人工設(shè)計的方式,其繼承和應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn)工藝。
派生式系統(tǒng)必須有一定量的樣板(標(biāo)準(zhǔn))工藝文件,在已有工藝文件的基礎(chǔ)上修改編制生成新的工藝文件。
2. 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)

創(chuàng)成式系統(tǒng)的工藝規(guī)程是根據(jù)程序中所反映的決策邏輯和制造工程數(shù)據(jù)信息生成的,這些信息主要是有關(guān)各種加工方法的加工能力和對象,各種設(shè)備及刀具的適用范圍等一系列的基本知識。工藝決策中的各種決策邏輯存入相對獨立的工藝知識庫,供主程序調(diào)用。向創(chuàng)成式系統(tǒng)輸入待加工零件的信息后,系統(tǒng)能自動生成各種工藝規(guī)程文件,用戶不需或略加修改即可。

創(chuàng)成式系統(tǒng)不需要派生法中的樣板工藝文件,在創(chuàng)成系統(tǒng)中只有決策邏輯與規(guī)則,系統(tǒng)必須讀取零件的全面信息,在此基礎(chǔ)上按照程序所規(guī)定的邏輯規(guī)則自動生成工藝文件。

3.綜合式CAPP系統(tǒng)

綜合式系統(tǒng)是將派生式、創(chuàng)成式與人工智能結(jié)合在一起,綜合而成的。
從以上三種CAPP系統(tǒng)中工藝文件產(chǎn)生的方式我們可以看出,派生式系統(tǒng)必須有樣板文件,因此它的適用范圍局限性很大,它只能針對某些具有相似性的零件產(chǎn)生工藝文件。在一個企業(yè)中這種零件只是一部分,那么其它零件的工藝文件派生式系統(tǒng)就無法解決。創(chuàng)成式系統(tǒng)雖然基于專家系統(tǒng),自動生成工藝文件,但需輸入全面的零件信息,包括工藝加工的信息。信息需求量極大,極全面,系統(tǒng)要確定零件的加工路線、定位基準(zhǔn)、裝夾方式等,從工藝設(shè)計的特殊性及其個性化分析,這些知識的表達和推理無法很好的實現(xiàn);正是由于知識表達的"瓶頸"與理論推理的"匹配沖突"至今無法很好地解決,自優(yōu)化和自完善功能差,CAPP的專家系統(tǒng)方法仍停留在理論研究和簡單應(yīng)用的階段。

目前,國內(nèi)商品化的CAPP系統(tǒng)可分為以下幾種:

1、使用Word、Excel、AutoCAD或再開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。

此類CAPP系統(tǒng)所生成的工藝文件是以文件的形式存在的,無法生成工藝數(shù)據(jù),更談不上工藝數(shù)據(jù)的管理。

2、常規(guī)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),工藝卡片使用Form、Report或在AutoCAD上繪制卡片的CAPP系統(tǒng)。

此類CAPP系統(tǒng)所生成的工藝卡片是由程序設(shè)計生成的,工藝卡片的填寫無法實現(xiàn)所見所得,如果企業(yè)的卡片形式需要更新的話就需要更改原程序。

3、注重卡片的生成,但工藝數(shù)據(jù)的管理功能較弱的CAPP系統(tǒng)。

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