有限元分析系统的发展现状与展望

2013-05-09 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

来源:邵小英温秋生

引论

在整个生产过程中,工艺工作贯穿其中。工艺设计工作不仅涉及到企业的生产类型、产品结构、工艺装备、生产技术水平等,甚至还要受到工艺人员实际经验和生产管理体制的制约,其中的任何一个因素发生变化,都可能导致工艺设计方案的变化。因此说工艺设计是企业生产活动中最活跃的因素,工艺设计对其使用环境的依赖就必然导致工艺设计的动态性和经验性。

随着计算机在制造型企业中的应用,通过计算机进行工艺的辅助设计已成为可能,CAPP的应用将为提高工艺文件的质量,缩短生产准备周期,并为广大工艺人员从繁琐、重复的劳动中解放出来提供一条切实可行的途径。应用计算机辅助工艺设计的必要性已被越来越多的企业所认识,选取一个适宜本企业生产及管理环境的CAPP系统不但能充分发挥计算机辅助工艺设计的优越性,更能为企业数据信息的集成及管理打下良好的基础。

CAPP的基本概念及其基本原理

CAPP 的开发、研制是从60年代末开始的,在制造自动化领域,CAPP的发展是最迟的部分。世界上最早研究CAPP的国家是挪威,始于1969年,并于1969 年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS;1973年正式推出商品化的AUTOPROS系统。在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM- Ⅰ于1976年推出的CAM-Ⅰ'S Automated Process Planning系统。取其字首的第一个字母,称为CAPP系统。目前对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释,但把CAPP称为计算机辅助工艺设计已经成为公认的释义。

我国对CAPP的研究始于80年代初,迄今为止,在国内学术会议、刊物上发表的CAPP系统已有50多个,但被工厂、企业正式应用的系统只是少数,真正形成商品化的CAPP系统还不多。

手工进行工艺设计时,通常要经过如下过程:

l根据产品图纸,分析产品零件的结构特点以及技术要求
l了解产品生产的纲领及批量
l进行工艺决策,确定加工方法和工艺路线
l按企业的实际情况,具体确定机床设备、切削用量、工艺装备以及工时定额
l按规定格式生成正式工艺规程

计算机辅助工艺设计的基本原理正是基于人工设计的过程及需要解决的问题而提出的:首先,产品零件的数据信息应能利用,并建立零件信息的数据库;其次,工艺人员的工艺经验、工艺知识能够得到充分的利用和共享;第三,制造资源、工艺参数等以适当的形式建立制造资源和工艺参数库;第四,充分利用标准(典型)工艺生成新的工艺;

目前CAPP系统的分类

自从第一个CAPP系统诞生以来,各国对使用计算机进行工艺的辅助设计进行了大量的研究,并取得了一定的成果,目前,按照传统的设计方式CAPP可分为以下三类:

派生式(Variant)系统基于成组技术的CAPP系统;基于特征的CAPP系统
创成式(Generative)系统基于知识的CAPP专家系统;基于神经网络的CAPP系统综合式(Hybrid)系统派生式和创成式相结合的CAPP系统;基于实例与知识的混合式CAPP系统;其它混合式系统

1. 派生式CAPP系统

建立在成组技术(GT)的基础上,它的基本原理是利用零件的相似性即相似零件有相似工艺规程。一个新零件的工艺规程是通过检索系统中已有的相似零件的工艺规程并加以筛选或编辑而成的。计算机内存储的是一些标准工艺过程和标准工序;从设计角度看,与常规工艺设计的类比设计相同,也就是用计算机模拟人工设计的方式,其继承和应用的是标准工艺。
派生式系统必须有一定量的样板(标准)工艺文件,在已有工艺文件的基础上修改编制生成新的工艺文件。
2. 创成式CAPP系统

创成式系统的工艺规程是根据程序中所反映的决策逻辑和制造工程数据信息生成的,这些信息主要是有关各种加工方法的加工能力和对象,各种设备及刀具的适用范围等一系列的基本知识。工艺决策中的各种决策逻辑存入相对独立的工艺知识库,供主程序调用。向创成式系统输入待加工零件的信息后,系统能自动生成各种工艺规程文件,用户不需或略加修改即可。

创成式系统不需要派生法中的样板工艺文件,在创成系统中只有决策逻辑与规则,系统必须读取零件的全面信息,在此基础上按照程序所规定的逻辑规则自动生成工艺文件。

3.综合式CAPP系统

综合式系统是将派生式、创成式与人工智能结合在一起,综合而成的。
从以上三种CAPP系统中工艺文件产生的方式我们可以看出,派生式系统必须有样板文件,因此它的适用范围局限性很大,它只能针对某些具有相似性的零件产生工艺文件。在一个企业中这种零件只是一部分,那么其它零件的工艺文件派生式系统就无法解决。创成式系统虽然基于专家系统,自动生成工艺文件,但需输入全面的零件信息,包括工艺加工的信息。信息需求量极大,极全面,系统要确定零件的加工路线、定位基准、装夹方式等,从工艺设计的特殊性及其个性化分析,这些知识的表达和推理无法很好的实现;正是由于知识表达的"瓶颈"与理论推理的"匹配冲突"至今无法很好地解决,自优化和自完善功能差,CAPP的专家系统方法仍停留在理论研究和简单应用的阶段。

目前,国内商品化的CAPP系统可分为以下几种:

1、使用Word、Excel、AutoCAD或再开发的CAPP系统。

此类CAPP系统所生成的工艺文件是以文件的形式存在的,无法生成工艺数据,更谈不上工艺数据的管理。

2、常规的数据库管理系统,工艺卡片使用Form、Report或在AutoCAD上绘制卡片的CAPP系统。

此类CAPP系统所生成的工艺卡片是由程序设计生成的,工艺卡片的填写无法实现所见所得,如果企业的卡片形式需要更新的话就需要更改原程序。

3、注重卡片的生成,但工艺数据的管理功能较弱的CAPP系统。

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才