计算机辅助工艺设计CAPP
摘要：计算机辅助工艺过程设计做为连接CAD系统和CAM系统的桥梁，在产品设计和制造整个过程中担任着至关重要的角色。本文通过对分析国内外的CAPP的发展历程，介绍了CAPP的组成以及开发中存在的问题。最后概括了CAPP的发展趋势。
关键词：CAPP；工艺决策；工艺路线优化
Abstract：Puter Aided Process Planning,as the bridge connecting CAD system and CAM system,is a vital role in the whole process of product design and manufacture.the paper introduce the bxsic positive and cunrent research problem in development.Finally,generalize current ofdevelopment of CAPP.
Keywords：CAPP; Process decision ;Optimization of process route
1 引言
1.1 CAPP的基本概念
计算机辅助工艺规程设计，即puter Aided Process Planning，简称CAPP，是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程，即工艺规程[1]。
具体的说，CAPP就是利用计算机的信息处理和信息管理优势，采用先进的信息处理技术和智能技术，帮助工艺设计人员完成工艺设计中的各项任务，如选择定位基准、拟订零件加工工艺路线、确定各工序的加工余量、计算工艺尺寸和公差、选择加工设备和工艺装置、确定切削用量、确定重要工序的质量检测项目和检测方法、计算工时定额、编写各类工艺文件等，最后生成产品生产所需的各种工艺文件和数控加工编程、生产计划制定和作业计划制定所需的相关数据信息，作为数控加工程序的编制、生产管理与运行控制系统执行的基础信息。
在企业生产中，工艺设计处于产品设计和加工制造的接口处，必须分析和处理大量信息。既要考虑产品设计图样上有关零件结构形状、尺寸公差、材料及批量等方面的信息，又要了解加工制造中有关加工方法、加工设备、生产条件、加工成本及工时定额、甚至传统习惯等方面的信息，因此，工艺设计是一个典型的复杂问题。此外，工业设计受到诸如企业的生产环境、产品类型、制造资源、生产批量、工艺习惯、工艺方法、工艺师工艺水平等因素的影响，甚至受到组织与管理方式的制约。因此，工艺在各个方面都有其“个性”。
随着市场竞争的不断加剧，产品升级换代的周期越来越短，产品品种急剧增加，产品要求质量也越来越高。但系列产品的工艺具有很多的继承性，不同产品中的相同或相似零部件具有相似的工艺，因此工艺卡片中存在大量的重复信息。
传统的工艺设计存在以下缺陷：
1、工艺数据重复填写、重复计算，存在大量的重复劳动，效率低、周期长；
2、要求工艺设计人员具有丰富的生产经验，熟悉企业内部各种加工方法及相应的设备使用情况，熟悉企业内部各种生产价格规范和规章制度[2]；
3、同一零件由不同工艺员编制工艺时，往往得到不同的工艺文件；即使同一工艺员，每次设计结果也可能不完全相同，人工设计的工艺一致性差，且设计质量也取决于工艺员的技术水平与工作经验，难以保证工艺文件中数据的准确性和工艺质量，难以实现规范化、标准化；
4、繁琐而重复的密集型劳动会束缚工艺人员的设计思想，妨碍他们进行创造性工作，并且工艺人员的知识积累过程太慢，而服务时间相对过短，不利于工艺水平的迅速提高，不能适应市场瞬息多变的需求；
5、不能利用计算机来统一管理和维护工艺文件，实现企业之间工艺信息的共享，不能充分利用企业的制造资源。当今，计算机技术已深入到企业的各个领域，如应用其辅助编制工艺，必然可极大地提高信息处理能力。因此，传统的设计方法与现代制造技术的发展不相适应了。
1.2 CAPP 发展及分类
CAPP的研究开发始于20世纪60年代末，第一个CAPP系统是于1969年诞生于挪威的AUTOPROS 系统。在CAPP发展史上具有里程碑意义的是美国
计算机辅助制造公司(CAM-I)于1976年开发的CAM-I’S AutomatedProcessing Planning系统。随后，美国、德国、匈牙利、英国、日本等国的研究人员相继研究开发出了一批通用和实用型的CAPP系统，并取得了一定得经济效益。
我国的CAPP系统研究始于80年代初，同济大学于1982 年研制出国内第一个CAPP 系统——TOJICAPP 系统[3]，之后具有代表性的有清华大学开发的THCAPP 系统[4]，北京航空航天大学开发的EXCAPP 系统，西北工业大学开发的GNCAPP 系统，南京航空航天大学开发的NHCAPP系统等等。经过40 年的开发研究，涌现出一大批CAPP 系统，就其原理可分为派生式CAPP 系统、创成式CAPP 系统和CAPP 专家系统。
(1)派生式CAPP 系统派生式(Variant)CAPP 系统也称作变异式、修订式CAPP 系统，它是建立在成组技术基础上，零件按照几何相似性或工艺相似性归类成族，建立该零件族的主样件及其典型工艺规程即标准工艺规程，并以文件形式储存在计算机中。当要为新零件进行工艺设计时，输入该零件的成组技术编码，由计算机判别零件属于哪一个零件族，检索出该零件族的标准工艺规程，再根据零件的结构形状特点和尺寸公差，进行编辑修改，获得适合于该零件的工艺规程。
挪威于1969年开发的AUTOPROS 系统，美国计算机辅助制造公司1976 年开发的CAM-I’S Automated Processing Planning 系统，我国同济大学于1982 年开发的TOJICAPP 系统等都属于派生式CAPP系统。
派生式CAPP系统原理简单、开发周期短、投资少和易于取得实际效益，是中小企业常采用的方式。但由于系统中存储的是标准工艺，当设计的新零件找不到相应的零件族时，系统就不能发挥作用。系统针对性强，只适用于特定的工厂，不便于移植。
(2)创成式CAPP 系统创成式(Generative)CAPP 系统不以原有的工艺规程为基础，在计算机软件系统中，收集了大量的工艺数据和知识，并在此基础上建立了一系列的决策逻辑，形成了工艺数据库和加工知识库。当输入新零件的有关信息后，系统可以模仿工艺人员，应用各种工艺决策逻辑规则，在没有人工干预的情况下，自动的生成零件的工艺规程。但是，CAPP 专家系统仍有许多问题有待人们解决或提出更有效的方法，比如工艺知识的获取和表示，工艺模糊知识的处理、工艺推理过程中自行解决冲突问题的最佳路径，自学习功能的实现等等。
美国普渡大学1977年开发的APPAS系统、德国阿亨大学于1980年开发的
AYTAP 系统、我国南京航空航天大学1988年开发的NHCAPP系统等都属于创成式CAPP系统[5]。
创成式CAPP系统通过逻辑推理决策自动生成零件的工艺规程，保存和继承了工艺设计的经验和知识，摆脱了具体工艺设计过程中对工艺人员经验和知识的依赖，具有较高的柔性，适应范围广。但是系统没有自动获取知识的能力，缺乏解释机制，容错能力差，不能适应环境的变化。
(3)CAPP专家系统从80年代中期起，创成式CAPP系统的研究转向人工智能的专家系统(Expert Systems)方面。例如美国联合工艺研究中心于1984年开发的XPS-E 系统、英国南安普顿大学1986年开发的SIPPS 系统，我国清华大学于1989年开发的THCAPP 系统等。
知识库和推理机是专家系统的两大主要组成部分。知识库存储从工艺专家那里得到的工艺知识，它是专家系统的核心。工艺知识是人们在工艺设计实践中积累的认识和经验的总和。推理机控制并执行对问题的求解，它根据已知事实，利用知识库中的知识，按一定的推理方法和控制策略进行推理，得到问题的答案。推理机是专家系统的控制中心。
在用CAPP 专家系统为零件设计工艺规程时，推理机从产品的设计信息(零件特征信息)等原始信息出发，按某种策略在知识库中搜寻相应的知识，从而得出中间结论(如选择出特征的加工方法)，然后再以这些结论为事实推出进一步结论(如安排出工艺路线)，如此反复进行，直到退出最终结论，即产品的工艺规程。
CAPP 专家系统实现了工艺知识库和推理机的分离，当生产环境发生变化时，可以修改或扩充知识库，而不需从头进行系统开发。而且CAPP专家系统在一定程度上模拟工艺人员进行工艺设计，使许多模糊问题得以解决，对于结构形状复杂，加工工序多，工艺流程长的箱体、壳体类零件，可能存在多种加工方案，工艺设计的优劣取决于人的经验和智慧，因此一般的CAPP 系统很难满足这类复杂零件的工艺设计要求，而CAPP 专家系统汇集众多工艺专家的经验和智慧，并充分利用这些知识，进行逻辑推理，探索解决问题的途径和方法，因而能给出合理的甚至最优的工艺决策。
但是，CAPP 专家系统仍有许多问题有待人们解决或提出更有效的方
法，比如工艺知识的获取和表示，工艺模糊知识的处理、工艺推理过程中
自行解决冲突问题的最佳路径，自学习功能的实现等等。
2、CAPP的基本组成
由于工艺设计是一个极为复杂的过程，涉及的因素也非常多，企业中具体应用的CAPP系统对制造环境依赖性很大，所以各个CAPP系统组成千差万别。尽管不同的设计思想及不同的制造环境，但CAPP系统的基本构成都是相似的，一般都包括以下五部分[6]。
(1)零件信息的获取零件信息是CAPP系统进行工艺设计的对象和依据，零件信息的获取是CAPP系统的重要组成部分。目前计算机还不能像人一样识别零件上的所有信息，因此在计算机内部必须有一个专门的数据结构来对零件信息进行描述，如何输入并描述零件信息是CAPP最关键问题之一。
(2)工艺决策工艺决策是CAPP系统的核心，其作用是以获取的零件信息为依据，按照预先规定的顺序和逻辑，调用相关的工艺数据和规则，进行必要的计算、比较和决策，生成零件的加工工艺规程。
(3)工艺数据库/知识库工艺数据库/知识库是CAPP系统的支撑工具，其集合了工艺设计所需要的所有信息资源，主要包括工艺数据(如加工方法、切削用量、加工余量、机床、刀具、夹具、量具以及材料、工时、成本核算等多方面的信息)和规则(包括工艺决策逻辑、决策习惯、经验等内容，如加工方法选择规则、工序或工步排序规则等)。如何组织和管理这些信息，使之便于使用、扩充和维护，并适应于各种不同的企业和产品，是当今CAPP系统迫切需要解决的问题。(4)人机交互界面人机交互界面是用户的工作平台，包括系统菜单、零件信息获取界面、工艺设计界面、工艺数据/知识输入和管理界面以及工艺文件的显示、编辑与管理界面等等。这些界面元素必须符合现代标准的用户接口规范。
(5)工艺文件的管理/输出工艺文件是CAPP系统提交给用户的最终产品。一个系统可能有成千上百个工艺文件，如何管理和维护这些文件，按什么格式输出这些文件，是CAPP 系统的主要内容，也是整个CAD/CAPP/CAM集成系统的重要组成部分。输出部分包括文件的格式化显示、存盘和打印等。系统一般要能输出各种格式的工艺文件，有些系统还能直接输出零件的NC 程序。图1是CAPP 系统的工作过程与步骤，图2是CAPP的结构组成。
CAPP的组成与基本结构：
《计算机辅助设计（PROE)》课程习题 集 西南科技大学成人、网络教育学院版权所有 习题 【说明】：本课程《计算机辅助设计（PROE)》（编号为09015）共有单选题,判断题,问答与作图题,作图题等多种试题类型，其中，本习题集中有[问答与作图题]等试题类型未进入。 一、单选题 1.在Pro/E环境中，鼠标左键的功能可以是什么？（） A:选择命令执行 B:与“ctrl”结合进行缩放 C:绘制图元 D:选择2-D图元、特征、曲面等 2.相对坐标系的主要用途是什么？（） A:辅助尺寸的标注 B:建立空间样条线时定义点坐标值 C:创建混合特征时用于定义各截面间的相对位置关系 D:拉伸特征创建必须使用它 3.曲面中下列说法正确的是哪些？（） A:曲面中黄色线是边界线 B:曲面中黄色线是棱线
C:面中紫色线是棱线 D:棱线间可以放置倒圆角特征 4.鼠标中键的功能可以是哪些？（） A:完成确认选择B:放弃或结束图元的绘制 C:与Ctrl结合旋转模型D:打开相关快捷菜单 5.以下方式可以独立建立基准平面的是哪些？（） A:穿过圆柱B:平行平面C:偏距平面D:混合截面6.创建基准平面的方法包括穿过、法向、平行、偏距等，一般都需搭配使用才可将其完全定义，但采用下列哪个方式可单独建立新的基准平面？（） A:穿过某平面法线 B:偏距某平面 C:相切于某圆柱面 D:与某平面平行 7.在模具设计时对参考模型所作的修改不会影响什么？（） A:参考模型源零件 B:模具元件 C:模具型腔 D:模具型芯 8.建立分型面的常用方法有哪些？（） A:使用曲面创建与编辑工具构建 B:使用着色功能
精心整理 计算机辅助设计与制造 闭卷考试； 考试题型：名词解释 单选 填空 综合 判断 第1章 1.4 广义 狭义 设计；NC自动编程；计算机辅助测试技术；动态仿真；工程数据管理； 4.CAD/CAM系统大致分为两类：通用集成化（CADAM,UG-II,Pro/ENGINEER, I-DEAS,CV）；单功能系统（GDS,GNC,PLOYSURE,GEMS）; 5.CAD技术与CAM技术结合起来，实现设计、制造一体化具有的明显优越性： （1）有利于发挥设计人员的创造性，将他们从大量繁琐的重复劳动中解放出来。 （2）减少设计、计算、制图、制表所需时间，缩短设计周期。
（3）由于采用了计算机辅助分析技术，可以从多方案中进行分析、比较，选出最佳方案，有利于实现设计方案的优化。 （4）有利于实现产品的标准化、通用化和系列化。 （5）减少零件早车间的流通时间和在机床上装卸、调整、测量、等待切削的时间，提高了加工效率。 （6）先进的生产设备既有较高的生产过程自动化水平，又能在较大范围内适应加工对象的变化，有利于企业提高应变能力和市场竞争力。 （7 （8） 第2章 1. 2.根据以大型 3.根据 立的） 4.根据 5. （1 （2 磁带类、光盘类（光盘存储器）； （3）显示器、键盘、鼠标。 6.输入设备（填空、选择、判断）：键盘；鼠标和操纵杆；数字化仪；图形版（图形输入板）；光笔；触摸屏；扫描输入设备；语音输入设备；数据手套；位置传感器； 7.输出设备（填空、选择、判断）：显示器；打印机；绘图机；立体显示器；3D听觉环境系统；生产系统设备[加工设备（各类数控机床、加工中心）；物流搬运设备（有轨小车、无轨小车、机器
Computer-Aided Process Planning According to the Tool&Manufacturing Engineers Handbook,process planning is the systematic determination of the methods by which a product is to be manufactured economically and competitively.It essentially involves selection, calculation,and documentation.Processes,machines,tools,operations,and sequences must be selected.Such factors as feeds,speeds,tolerances,dimensions,and costs must be calculated.Finally,documents in the form of illustrated process sheets, operation sheets,and process routes must be prepared.Process planning is an intermediate stage between designing and manufacturing the product.But how well does it bridge design and manufacturing? Most manufacturing engineers would agree that,if ten different planners were asked to develop a process plan for the same part,they would probably come up with ten different plans.Obviously,all these plans cannot reflect the most efficient manufacturing methods,and,in fact,there is no guarantee that any one of them will constitute the optimum method for manufacturing the part. What may be even more disturbing is that a process plan developed for a part during a current manufacturing program may be quite different from the plan developed for the same or similar part during a previous manufacturing program and it may never be used again for the same or similar part.That represents a lot of wasted effort and produces a great many inconsistencies in routing,tooling,labor requirements,costing,and possibly even purchase requirements. Of course,process plans should not necessarily remain static.As lot sizes change and new technology,equipment,and processes become available,the most effective way to manufacture a particular part also changes,and those changes should be reflected in current process plans released to the shop. A planner must manage and retrieve a great deal of data and many documents，including established standards，mach inability data，machine specifications，tooling inventories，stock availability，and existing process plans．This is primarily an information—handling job，and the computer is an ideal companion．There is another advantage to using computers to help with process planning．Because the task involves many interrelated activities，determining the optimum plan requires many iterations.Since computers can readily perform vast numbers of comparisons，many more alternative plans can be explored than would be possible manually．
计算机辅助工艺设计CAPP 摘要：计算机辅助工艺过程设计做为连接CAD系统和CAM系统的桥梁，在产品设计和制造整个过程中担任着至关重要的角色。本文通过对分析国内外的CAPP的发展历程，介绍了CAPP的组成以及开发中存在的问题。最后概括了CAPP的发展趋势。 关键词：CAPP；工艺决策；工艺路线优化 Abstract：Puter Aided Process Planning,as the bridge connecting CAD system and CAM system,is a vital role in the whole process of product design and manufacture.the paper introduce the bxsic positive and cunrent research problem in development.Finally,generalize current ofdevelopment of CAPP. Keywords：CAPP; Process decision ;Optimization of process route 1 引言 1.1 CAPP的基本概念 计算机辅助工艺规程设计，即puter Aided Process Planning，简称CAPP，是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程，即工艺规程[1]。 具体的说，CAPP就是利用计算机的信息处理和信息管理优势，采用先进的信息处理技术和智能技术，帮助工艺设计人员完成工艺设计中的各项任务，如选择定位基准、拟订零件加工工艺路线、确定各工序的加工余量、计算工艺尺寸和公差、选择加工设备和工艺装置、确定切削用量、确定重要工序的质量检测项目和检测方法、计算工时定额、编写各类工艺文件等，最后生成产品生产所需的各种工艺文件和数控加工编程、生产计划制定和作业计划制定所需的相关数据信息，作为数控加工程序的编制、生产管理与运行控制系统执行的基础信息。
计算机辅助工艺设计简介 随着机械制造生产技术的发展及多品种、小批量生产的要求，特别是计算机辅助设计及制造系统向集成化、智能化方向的发展，传统的工艺设计方法已远远不能满足要求。计算机辅助工艺规程设计（Computer Aided Process Planning，简称CAPP）也应运而生。 CAPP的基础技术之一是成组技术。CAPP是通过向计算机输入被加工零件的原始数据、加工条件和加工要求，由计算机进行编码、编程直至最后输出优化的工艺规程。 9. 5.1成组技术（Group Technobey简称GT） 9. 5.1.1．成组技术的基本概念 将企业的多种产品、部件和零件，按一定的相似性准则分类编组，并以这些组为基础组织生产各个环节，从而实现多品种小批量生产，使产品设计、制造和管理的合理化的技术。在机械加工中，它是将多种零件按上述准则分类以形成零件族（组），并对一个零件族设计一种工艺方法或工艺路线，使该族中的零件都能用该工艺方法和路线进行加工。 9. 5.1.2．零件的分类编码 用数字描述零件的几何形状、尺寸大小和工艺特征，即将零件的特征数字化。它是标识零件相似性的手段。目前采用的零件分类编码系统很多，其中德国的奥匹兹（Opitz）分类编码系统应用最广。我国于1984年底制定了“机械零件编码系统”（简称JLBM—l系统），如图9-12所示。
图9－12 JLBM—l分类编码系统 该系统由功能名称代码、形状及加工码、辅助码三部分共15个码位组成，每一码位均有10个特征项来描述零件的各种信息。系统的特点是零件类别按名称类别矩阵划分，便于检索；码位适中又有足够的描述信息的容量。各码位及其特征项号的具体内容可查阅《机械制造工艺手册》。 根据编码系统，即可对所有零件进行编码，图9－13给出了非回转体零件座的编码示例。
《计算机辅助制造》教学大纲 课程编号：040402 开课院系：机械工程学院机械制造及自动化系课程类别：专业必修适用专业：机械工程类 课内总学时：27 学分：3 实验学时： 2 课内上机学时： 先修课程：工程材料及制造基础、机械制图、机械设计、大学计算机基础 执笔：唐英审阅：刘北英 一、课程教学目的 本课程是机械工程专业方向学生重要的专业基础课程。通过该课程的学习，使学生系统了解并掌握计算机辅助制造技术方面的基本概念、原理和方法，培养学生利用计算机辅助进行零件分类成组、工程图设计、工艺过程设计、数控加工等方面的设计及开发能力，为在现代化大生产中实施先进的制造手段打下专业基础。 二、课程教学基本要求 1．课程重点： 课程重点放在介绍计算机辅助制造技术等各方面的基本概念、原理和方法。主要内容包括计算机辅助设计技术、计算机辅助工艺设计技术以及计算机辅助数控编程及加工技术等。 2．课程难点： 课程各部分难点主要有：计算机辅助制造工程基础技术部分的成组技术和专家系统、计算机辅助设计技术部分的几何建模原理、计算机辅助工艺设计技术部分的CAPP原理和计算机辅助制造技术部分的CAD/CAPP/CAM集成技术等。 3．能力培养要求： 3.1 通过学习计算机辅助设计技术原理和方法的学习，培养学生的计算机零件造型和工程图设计的能力。 3.2 通过学习计算机辅助工艺设计技术原理和方法的学习，培养学生用计算机进行零件工艺过程规划、工艺规程制定的能力；并通过CAPP系统开发作业，提高学生软件开发的能力。 3.3 通过学习计算机辅助工艺设计技术原理和方法的学习，并通过零件数控编程及加工的实验训练，培养学生利用手工或借助CAM软件进行数控加工程序编制、数控加工的能力。 三、课程教学内容与学时 课堂教学（25学时） 1．绪论（2学时） 1.1 理解制造系统的狭义和广义概念，了解制造系统中的设计活动的内涵。 1.2 了解制造系统中的规划和控制活动的内容，理解计算机辅助制造的目的和作用、技术体系和内容等。 1.3 了解计算机辅助制造的支撑环境：硬件环境、软件环境、数据库与网络环境，掌握
1、计算机辅助设计（CAD）概念：利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助设计人员完成工程或产品的设计、分析计算及图样绘制等工作，从而获得理想的设计目标并获得预期成果的一种技术。 2、CAD/CAM技术的发展过程 3、CAD技术的发展趋势：目前CAD技术正在向集成化、智能化、网络化的方向发展。 4、CAD系统结构硬件：中央处理器、输入设备、输出设备、存储器、网络通信设备。CAD系统结构软件：系统软件、支撑软件、应用软件。 二维图形的变换形式：图形不变坐标系改变、图形改变坐标系不变。 5、设计资料的类型：数表和线图。 设计资料的处理方法：公式化、数据文件、数据库。 6、设计数据的差值方法：线性插值法、抛物线插值法、拉格朗日插值法。 7、设计曲线的拟合方法和原理 设计曲线的拟合方法：最小二乘法。 最小二乘法原理：将由实验得到或绘图经离散后得到的m个点在坐标系中画出来，假设这些点得到的拟合公式为y=f（x），每个节点处的偏差为=f（）-，i=1,2,2...m，如果将每个点的偏差值直接代数相加，则有可能因为正负偏差的抵消而掩盖整个误差程度，不能正确反映拟合公式的精确度，为此，将所有节点的偏差取平方值并求和，得到=，让偏差平方和达到最小，即最小二乘法的曲线拟合。 8、几种坐标系的概念：用户坐标系、设备坐标系、假想设备坐标系。 用户坐标系（世界坐标系）：坐标轴上的单位由用户自己确定，用来定义二维或三维世界中的物体。 设备坐标系（物理坐标系）：图形显示器或绘图机自身的一个坐标系。 假想设备坐标系（标准设备坐标系）：从世界坐标系到设备坐标系的变换中插入的一个坐标系，使所编制的软件方便地应用于不同的设备上。 二维图形的变换方法：比例变换、平移变换、旋转变换、对称变换、错切变换。 1、几何建模的概念：将物体的几何信息以及相关的属性输入计算机，计算机以数据的形式将物体的信息储存起来。 2、几何建模的三种方式：线框建模、表面建模、实体建模。 线框建模：采用点、直线、圆弧及自由曲线来构造三维模型的方法。 表面建模：通过对物体表面进行描述的建模方法。 实体建模：利用一些体素通过布尔运算构成所需的简单或复杂的实体的方法。 实体建模的表示方法和定义 a边界表示法B-REP：采用“点-边-面-体”的方式来表示物体，他以物体的边界为基础，通过描绘实体的表面边界来描述实体。 b实体结构几何法CSG：利用已有的基本体素，根据实体的结构将实体视为由不同的基本体素通过布尔运算而得到。 c混合模式B-REP+CSG表示法 4、特征建模的定义：它是几何建模技术发展的最新阶段，用符合设计思想的特征来定义零件，是实现CAD/CAPP/CAM集成的重要手段，也是网络化制造研究中进行产品图形设计的基础。 5、a特征的定义：一个对象上所具有的全部信息，不仅仅局限于实体的形状、结构，而且包含了对象从设计到制造全过程的所有信息，包括该对象的几何形状、功能和属性。
计算机辅助工艺规程设计 教案 学习目标： 充分认识计算机技术在设计制造中应用的重要性，了解CAPP在CAD/CAM中的地位和作用；掌握CAPP的基本工作原理和工作过程；学习和理解CAPP 中零件信息描述方法；掌握不同类型CAPP系统的研制过程和关键技术；能够设计和应用简单的CAPP系统。 学习内容： 学习重点：CAPP的概念及工作原理。 学习难点：型面特征描述；CAPP专家系统。
学习建议： 对比传统工艺设计和计算机辅助工艺设计的过程，理解其功能和意义； 注意浏览参考书和期刊杂志中关于企业使用CAPP的示例，加深对本知识点的理解； 在学习过程中，认真分析课件中给出的应用示例，并积极参与本课件中的虚拟实验。 第一章CAPP的基本概念 计算机辅助工艺规程设计，即 Computer Aided Process Planning，简称CAPP，是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程，即工艺规程。 具体的说，CAPP就是利用计算机的信息处理和信息管理优势，采用先进的信息处理技术和智能技术，帮助工艺设计人员完成工艺设计中的各项任务，如选择定位基准、拟订零件加工工艺路线、确定各工序的加工余量、计算工艺尺寸和公差、选择加工设备和工艺装置、确定切削用量、确定重要工序的质量检测工程和检测方法、计算工时定额、编写各类工艺文件等，最后生成产品生产所需的各种工艺文件和数控加工编程、生产计划制定和作业计划制定所需的相关数据信息，作为数控加工程序的编制、生产管理与运行控制系统执行的基础信息。 CAD/CAM向集成化、智能化方向的发展及并行模式的出现都对CAPP提出了新的要求，因此产生了CAPP的广义概念：即CAPP的一头向生产规划最佳化及作业计划最佳化发展，作为MRP-Ⅱ的一个重要组成部分；而另一头则向自动生成NC指令扩展。 1.1 CAPP的基本组成 CAPP系统的组成与其开发环境、产品对象及其规模大小等有关。
基于CAPP技术的柔性工艺路线探讨 ------计算机辅助工艺设计 摘要：计算机的快速发展及其在机械制造业中的广泛应用,使计算机辅助工艺设计成为可能。计算机辅助工艺设计技术已经成为一门独立的成熟技术,在现代制造业中发挥着重要作用,对现代制造业具有重要的理论意义和广泛的实际需求。论述了在机械制造业实行计算机辅助工艺设计(CAPP)的必要性，分析了CAPP系统国内外现状，介绍了计算机辅助工艺的原理、决策模块及其实际生产活动中的柔性化应用，分析柔性CAPP系统特点和工艺方案 , 提出了CAPP的发展趋势必将向智能化、工具化、集成化以及柔性化方向进一步发展。为研发人员开发和完善CAPP系统提供了借鉴。 关键词：CAPP技术；决策模块；工艺路线；柔性化；发展趋势 Abstract: the rapid development of computer and its wide application in machinery manufacturing make computer aided process design possible. Computer aided process planning (CAPP) has become an independent mature technology, playing an important role in modern manufacturing industry. It has important theoretical significance and broad practical demand for modern manufacturing industry. It discussed the implementation of computer aided process design in mechanical manufacturing industry (CAPP) the necessity, analyzing the present situation of CAPP system at home and abroad, introducing the flexible application of computer aided technology principle, decision-making module and the actual production activities, analysis of flexible CAPP system characteristic and process, proposing the development trend of CAPP is bound to the intelligent the tool, integrated and flexible direction for further development. The CAPP system provides a reference for developers to develop and improve. 1、前言 随着计算机技术的发展，计算机技术在越来越多的领域得到广泛应用。多个领域的技术都实现对计算机技术的利用，在工艺设计领域,应用计算机技术后,计算机辅助工艺设计(CAPP—Computer Aided Process Planning)便应运而生，不但提高了工艺设计水平，而且发挥了工艺设计的优势，更好的为现代机械制造业服务。 工艺设计主要是分析和处理加工信息，进行计算、选择、绘制工艺图，在此基础上编制工艺文件等。计算机能有效管理大量的数据，进行准确、快速的计算，进行多种形式的比较、筛选和选择，这些功能完全适应工艺设计的需要。CAPP系统的使用不仅可以极大地提高各种工艺文件的设计效率和质量，而且能够保证工艺设计的规范化、一致性和资源共享。 世界上最早出现的CAPP始见于1969年,并于1969年推出世界上第一个CAPP系统AUTORTOS。1976年推出的CAM-I's Automated Process Planning是CAPP发展史上具有里程碑意义的系统[1]。CAPP能够帮助工艺设计人员减少繁琐大量的重复劳动，把主要精力投向新产品、新技术和新工艺的研发上面；能够增强工艺产品的继承性，可以实现现有资源利用的最大化，进而减少生产成本；能够让并没有很多经验的设计师完成出高质量的工艺作品，实现缓解制造业设计任务繁重的目的。 目前计算机辅助工艺设计技术已经成为一门独立的技术，在现代制造业中发挥着重要作用，对现代制造业起到广泛而重要的指导意义。因此，对于CAPP系统的研究和开发是机械制造业的迫切需要。
计算机辅助设计与制造 闭卷考试； 考试题型：名词解释 单选 填空 综合 判断 简答 无作业； 平时成绩构成：4次试验，4次试验报告，考勤； 第1章CAD/CAM概论 1. 4个概念中会有三个概念有名词解释 计算机辅助设计（CAD）:指工程技术人员以计算机为辅助工具来完成产品设计过程中的各项工作，如草图绘制、零件设计、装配设计、工装设计、工程分析真实感及渲染等。 计算机辅助工艺规程设计（CAPP）:指工艺人员借助计算机，根据产品制造工艺要求，交互地或自动地确定产品加工方法和方案，包括加工方法选择，工艺路线选择，工序设计等。 计算机辅助制造（CAM）： 广义CAM:指借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动，如计算机加工辅助数控加工编程、制造过程控制、质量检测与分析等。 狭义CAM:通常指NC程序编制，包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成。 2.CAD/CAM的4项基本功能：人机交互；图形处理功能；存储功能；输入输出功能； 3.CAD/CAM的10项任务：几何造型；工程绘图；计算分析；优化设计；有限元分析；计算机辅助设计；NC自动编程；计算机辅助测试技术；动态仿真；工程数据管理；
4. CAD/CAM系统大致分为两类：通用集成化（CADAM,UG-II,Pro/ENGINEER, I-DEAS,CV）；单功能系统（GDS,GNC,PLOYSURE,GEMS）; 5.CAD技术与CAM技术结合起来，实现设计、制造一体化具有的明显优越性：（1）有利于发挥设计人员的创造性，将他们从大量繁琐的重复劳动中解放出来。（2）减少设计、计算、制图、制表所需时间，缩短设计周期。 （3）由于采用了计算机辅助分析技术，可以从多方案中进行分析、比较，选出最佳方案，有利于实现设计方案的优化。 （4）有利于实现产品的标准化、通用化和系列化。 （5）减少零件早车间的流通时间和在机床上装卸、调整、测量、等待切削的时间，提高了加工效率。 （6）先进的生产设备既有较高的生产过程自动化水平，又能在较大范围内适应加工对象的变化，有利于企业提高应变能力和市场竞争力。 （7）提高了产品的质量和设计、生产效率。 （8）CAD/CAM的一体化，使产品的设计、制造过程形成一个有机的整体，通过信息的集成，在经济上、技术上给企业带来综合效益。 第2章CAD/CAM系统 1. CAD/CAM系统的组成 硬件系统：计算机、存储设备、输入设备、生产设备、输出设备。 软件系统：系统软件、支撑软件、支撑软件。 2. 根据CAD/CAM系统使用计算机硬件及其信息处理方式的不同，CAD/CAM系统的分类为：以大型计算机或小型计算机为主机的系统；工程工作站；微型计算机； 3.根据使用的支撑软件规模大小的不同，CAD/CAM系统分为：CAD系统（专门为完成设计任务而建立的）；CAM系统（专门面向生产系统）；CAD/CAM集成系统（专门面向CAD/CAM一体化而建立的） 4.根据是否使用计算机网络，CAD/CAM系统可分为：单机系统；网络化系统； 5.计算机基本系统（计算机；存储设备）： （1）主机（包括中央处理器、内部存储器）； （2）外部存储器：磁盘类（软盘存储器、可移动硬盘、固定硬盘存储器、U盘）
《计算机辅助设计（P R O E)》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院版权所有 习题 【说明】：本课程《计算机辅助设计（PROE)》（编号为09015）共有单选题,判断题,问答与作图题,作图题等多种试题类型，其中，本习题集中有[问答与作图题]等试题类型未进入。 一、单选题 1. 在Pro/E环境中，鼠标左键的功能可以是什么？（） A:选择命令执行 B:与“ctrl”结合进行缩放 C:绘制图元 D:选择2-D图元、特征、曲面等 2. 相对坐标系的主要用途是什么？（） A:辅助尺寸的标注 B:建立空间样条线时定义点坐标值 C:创建混合特征时用于定义各截面间的相对位置关系 D:拉伸特征创建必须使用它
3. 曲面中下列说法正确的是哪些？（） A:曲面中黄色线是边界线 B:曲面中黄色线是棱线 C:面中紫色线是棱线 D:棱线间可以放置倒圆角特征 4. 鼠标中键的功能可以是哪些？（） A:完成确认选择B:放弃或结束图元的绘制 C:与Ctrl结合旋转模型D:打开相关快捷菜单 5. 以下方式可以独立建立基准平面的是哪些？（） A:穿过圆柱B:平行平面C:偏距平面D:混合截面 6. 创建基准平面的方法包括穿过、法向、平行、偏距等，一般都需搭配使用才可将其完全定义，但采用下列哪个方式可单独建立新的基准平面？（） A:穿过某平面法线 B:偏距某平面 C:相切于某圆柱面 D:与某平面平行
7. 在模具设计时对参考模型所作的修改不会影响什么？（） A:参考模型源零件 B:模具元件 C:模具型腔 D:模具型芯 8. 建立分型面的常用方法有哪些？（） A:使用曲面创建与编辑工具构建 B:使用着色功能 C:使用侧面影像曲线产生裙边特征 D:骨架折弯 9. 以下选项用于对曲面进行编辑修改的有哪些？（） A:合并B:裁剪C:造型D:延拓 10. 我们一般将混合特征分为哪三种类型？（） A:平行混合B:旋转混合C:一般混合D:拉伸混合 11. 在Pro/E中，选取【插入】菜单，然后选取其中的（）选项即可在设计中根据需要加入各种基准特征。
一、概述 CAD的结果能否有效地应用于生产实践，NC机床能否充分发挥效益，CAD与CAM能否真正实现 集成，都与工艺设计的自动化有着密切的关系，于是，计算机辅助工艺规程设计（CAPP，Computer Aided Process Planning）就应运而生，并且受到愈来愈广泛的重视。工艺规程设计的难度极大，因为要处理的信息量大，各种信息之间的关系又极为错综复杂，以前主要靠工艺师多年工作实践总结出来的 经验来进行。因此，工艺规程的设计质量完全取决于工艺人员的技术水平和经验。这样编制出来的工 艺规程一致性差，也不可能得到最佳方案。另一方面熟练的工艺人员日益短缺，而年轻的工艺人员则 需要时间来积累经验，再加上老工艺人员退休时无法将他们的“经验知识”留下来，这一切原因都使得 工艺设计成为机械制造过程中的薄弱缓解。CAPP技术的出现和发展使利用计算机辅助编制工艺规程 成为可能。对CAPP的研究始于60年代中期，1969年挪威发表的第一个CAPP系统AUTOPROS，它 是根据成组技术原理，利用零件的相似性去检索和修改标准工艺过程的形式形成相应零件的工艺规程。AUTOPROS系统的出现，引起世界各国的普遍重视。接着于1976年，美国的CAM-Ⅰ公司也研制出 自己的CAPP系统。这是一种可在微机上运行的结构简单的小型程序系统，其工作原理也是基于成组 技术原理。图3-2-1为该系统的流程框图。 CAPP系统从60年代中期开始研制，到目前为止，已研制出很多CAPP系统，而且有不少系统已 投入生产实践使用。在已应用系统中，针对回转类零件的CAPP应用比较成熟，而且多应用于单件小 批量生产类型。国内则于80年代开始这项研究，已开发出不少CAPP系统，有的CAPP系统在实践中 应用取得良好的效果。 二、CAPP系统的功能 一个CAPP系统应具有以下功能：①检索标准工艺文件；②选择加工方法；③安排加工路线；④ 选择机床、刀具、量具、夹具等；⑤选择装夹方式和装夹表面；⑥优化选择切削用量；⑦计算加工时 间和加工费用；⑧确定工序尺寸和公差及选择毛坯；⑨绘制工序图及编写工序卡。有的CAPP系统还 具有计算刀具轨迹，自动进行NC编程和进行加工过程模拟的功能，有些专家认为这些功能属于CAM 的范畴。 三、CAPP系统的分类
CAPP帮助企业实现产品工艺规划和工艺设计的数字化，是制造业信息化解决方案的重要组成部分，是实现企业产品从数字化设计到数字化制造的桥梁。 设计理念： ·满足企业工艺设计和工艺管理个性化的需求。 在分析了数百家企业的工艺设计和工艺管理模式的基础上，针对企业工艺设计个性强、工艺需求不断变化的特点，公司提出了CAPP工具化的思想，通过采用基于组件的开放体系架构，提供工艺表格定义、工艺规程管理、企业资源管理、工艺设计平台等客户化工具，为企业快速搭建适合自己工艺设计与工艺管理需求的CAPP工作平台。 ·符合使用者的习惯，使企业成功快速应用。 采用软件设计中的人机工程的原则，界面简洁、清晰、符合使用者习惯。信息一次行输入，全程共享；实时在线的工艺知识提醒可以辅助工艺人员的工艺决策；融数据库、图形、图像、表格、文字编辑于一体，图文并茂；拥有CAD全部的绘图功能，企业无须购买第三方绘图软件就可以快捷方便的绘制复杂的工艺简图；可以所见即所得地标注各种工程符号及特殊符号，包括尺寸偏差、粗糙度、形位基准、形位公差、焊接符号、加工面符号等；提供强大的表格填写功能，可以自动换行，自行压缩，自动续页；可以进行块拷贝、行拷贝等。 ·强调CAPP的桥梁作用，满足企业整体信息化建设要求。 工艺是设计和制造的中间桥梁，CAPP是联系CAD与PDM/ERP/MES等系统的信息枢纽。CAPP基于集成化的设计理念，强调CAPP不仅仅要显著提高工艺设计的效率、标准化，更重要的是能够与企业其他的计算机应用系统集成，确保工艺信息的全程共享、一致性、安全性。CAPP已实现与各种主流的CAD、PDM、ERP等软件的集成。 ·提供丰富的二次开发接口，提高开发效率和质量。 CAPP提供了丰富的二次开发接口，利用这些开发接口，用户无需了解开目CAPP数据结构的细节，就可以很方便的获得所需的工艺信息。开放的接口基于COM/DCOM技术，支持COM 开发的语言如VC、VB、PB、DELPHI、java、VBS/JAVASCRIPT等流行的软件开发语言。由于采用国际流行的组件接口技术，文档对象模型提供完整一致的接口，提高了开发效率和质量，使得用户的二次开发着重于功能的实现，为用户的个性化开发和服务提供良好的平台。 核心功能： 遵循工具化、平台化、参数化的设计指导思想，CAPP系统包括以工艺知识应用为核心的七大功能模块，分别是工艺编辑模块、CAPP系统定义模块定制工具、CAPP系统辅助工具、二次开发接口模块、工艺文件输出、输入接口、扩展功能等。
一、单项选择题（在每小题的备选答案中，只有一个是正确答案。每小题1分，共20分） 1、微型计算机在CAD和CAM中得到日益广泛应用是在20世纪（）。 A、40年代开始 B、50年代和60年代 C、70年代和80年代以后 D、90年代以后 2、计算机辅助制造进行的内容有（）。 A、进行过程控制及数控加工 B、CAD C、工程分析 D、机床调整 3、下列各项中，不属于CAM工作范畴的内容是（）。 A、生产过程管理 B、加工控制 C、应力、应变分析 D、质量控制 4、以下叙述中正确的是（）。 A、窗口大小不变化，当视区增大时，图形放大 B、窗口大小不变化，当视区减小时，图形放大 C、视区大小不变化，当窗口增大时，图形放大 D、窗口大小不变化，当视区增大时，图形不变 5、计算机辅助制造应具有的主要特性是（）。 A、适应性、灵活性、高效率等 B、准确性、耐久性等 C、系统性、继承性等 D、知识性、趣味性等 6、已知变换矩阵为则图形将（）。 A、在X方向放大L倍，在Y方向放大M倍 B、在X方向放大M倍，在Y方向放大L倍 C、在X方向平移L，在Y方向平移M D、在X方向平移M，在Y方向平移L 7、CAM的研究内容之一是（）。 A、计算机图形学 B、机械可靠性设计 C、工作车间控制 D、有限元分析计算 8、检索型CAD系统是（）。 A、针对某一类产品设计的系统 B、适用于全部是非标准件的产品设计系统 C、检索标准件的系统 D、检索设计文献资料的系统 9、当前在CAD系统使用中（）。 A、一般需要设计人员构思方案 B、一般需要CNC系统构思方案
C、一般需要CAM系统构思方案 D、系统自己可以构思方案 10、当前应用得最普遍的一种CAD/CAM型式是（）。 A、检索型CAD/CAM B、自动型CAD/CAM C、人工型CAD/CAM D、交互型CAD/CAM 11、二维图形变换是指对点、线、面进行相关操作，以完成（）的改变。 A、几何位置 B、尺寸 C、形状 D、包括前三项 12、在二维图形的旋转变换中，其旋转中心（）。 A、只能位于图形边界内 B、只能位于图形边界外 C、只能位于坐标原点 D、可位于任意点 13、简单数表的数据是（）。 A、连续的 B、关联的 C、离散的 D、突变的 14、函数数表的数据是（）。 A、连续的 B、无关联的 C、离散的 D、独立的 15、在CAD作业中，对有计算公式的工程线图进行处理的方法有（）。 A、将计算公式用数表化处理 B、将计算公式编写到程序中 C、将计算公式用系列化处理 D、将计算公式用离散化处理 16、在CAD作业中，对无计算公式的工程线图进行处理的方法有（）。 A、将计算公式用数表化处理 B、将线图编写到程序中 C、将计算公式用系列化处理 D、将线图离散化处理 17、数据库系统是在（）基础上发展起来的新型数据管理技术。 A、程序语言 B、计算机 C、关系数据 D、文件系统 18、连接产品设计与产品制造之间的桥梁是（）。 A、工程图设计