Automatic Setup Planning and Its Application for Computer Aided Process Planning

本研究基於圖論基礎實作自動定位規劃系統。以混合圖的概念表達工件上各特徵間的幾何關係，並提出系統化的邏輯演算方法加以簡化。其中公差關係為混合圖中決定定位順序的重要關鍵，本文以綜合公差因子對幾何公差與尺寸公差進行一致性的比較。最後根據圖形的追蹤推導工件由胚料至加工完成的製程定位順序。 當定位順序決定後，繼續將電腦輔助製程規劃系統分為內外兩部份進行模組間的整合。對內定位模組對機器、刀具與夾具設計模組溝通，以滿足工件所要求之加工精度為原則，選擇最節省成本之機器與刀具。搭配夾具設計模組的規劃結果，完成一套完整之創成式電腦輔助製程規劃系統。對外與PDM系統建立連結關係，補足產品在PDM系統中之製造資訊。 本文最後提出三個範例驗證系統，完成製程規劃並輸出完整之製程單。This research based on the graph theory to implement the automatic setup planning system. The concept of hybrid-graph used to express the geometric relationship with different features. To simplify the hybrid-graph, a series of systematic logic algorithms were proposed. Tolerance relations played a key role in resolving setup sequences, and tolerance factor introduced to normalize the geometric tolerance and dimensional tolerance. Finally, the result of machining sequence from row material to finished product can be generated by traverse the graph. After finishing setup planning, CAPP system will be integrated from the viewpoint of the inner and outer module. By communicating with machine module, tool module and fixture module internally, setup module follows the principle of machining precision to get both the machine and the tool can be minimal cost and maximum suitability. Accompanying the result of fixture planning, a generating CAPP system has been finished. CAPP system also complemented PDM by making connection with it. This paper proposed three examples to verify the CAPP system, finished process planning and exported process sheets.誌謝 I 摘要 II ABSTRACT III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 IX 第一章 導論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 3 1.2.1 定位規劃 3 1.2.2 電腦輔助製程規劃 5 1.3 研究內容 6 1.4 研究限制 7 1.5 論文架構 8 第二章 定位規劃流程 9 2.1 特徵辨識 11 2.2 加工進刀方向 17 2.3 特徵分群 24 2.4 邏輯運算與定位排序 25 2.5 製程結果 25 2.6 製程單 26 第三章 公差與圖論 28 3.1 公差 28 3.1.1 基準 28 3.1.2 相對公差影響因子(relative tolerance factor, RTF) 30 3.2 圖論 32 3.2.1 圖論的基本介紹 32 3.2.2 混合圖的基本資料結構 35 3.3 以公差與圖論基礎表達定位規劃元素 36 3.4 圖形排序之演算法 39 3.4.1 刪除多餘邊 39 3.4.2 無向邊轉為有向邊 40 3.4.3 定位分割(break setup) 41 3.4.4 無窮廻圈問題 42 3.4.5 定位排序(setup sequence) 47 3.4.6 決定特徵加工順序 48 3.4.7 連接多條序列 49 第四章 電腦輔助製程規劃系統之整合 52 4.1 電腦輔助製程規劃系統內部模組之整合 52 4.1.1 關聯式資料庫 52 4.1.2 定位規劃模組與機器模組之整合 53 4.1.3 定位規劃模組與刀具資料庫之整合 59 4.1.4 定位規劃模組與夾具規劃模組之整合 61 4.2 電腦輔助製程規劃系統與其他系統之整合 63 4.2.1 CAPP與CAD之整合 64 4.2.2 CAPP與PDM之整合 65 第五章 實例研究 67 5.1 系統發展環境 67 5.2 範例一 67 5.3 範例二 76 5.4 範例三 83 第六章 結論與未來展望 90 6.1 研究成果與結論 90 6.2 未來展望 90 第七章 參考文獻 93 作者簡歷 9