计算机辅助工艺设计课件(PPT 61页)
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计算机辅助工艺规程设计.ppt
1．零件的代码
在成组技术条件下，产品零件的代码是由2部分组 成的，即零件的识别码和零件的分类码。
1)零件的识别码 就是零件的件号或图号，识别码是唯一的。 零件识别码便于知道每个外购与自制零件属于哪
个产品中的哪个部件，以便在领料、加工、入库、装 配时能够被识别。
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2)零件的分类码 零件的分类码是在成组技术条件下提出的，可
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28 2019/4/25
如图所示是按照成组工艺改造后的车间布局图。 把机床划分为一些单元，每个单元只承担一个特 定零件族的生产。这样不仅避免了车间布局的缺 点，而且实现了流水线或自动线作业。
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3、如何将零件组合成组
1）人工识别分组法（也称视检法） 这是一种最简单、最经济的方法，它通过人工识
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从80年代起，我国最早进行这项研究工作的是 同济大学，他们在1982年研制成功了TOJICAPP系统； 随后北京理工大学也研制出适用于车辆中回转体 零件的BITCAPP系统； 北京航空航天大学发表了BHCAPP； 华中理工大学的开目CAPP； 软件市场上的CAPP系统有开目CAPP、天河CAPP、 金叶CAPP、机械加工工艺手册（软件版）
加工方法、加工顺序、工、夹、量具，以及切削用量的计 算等，使能按设计要求生产出合格的成品零件。
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2．传统的工艺规程设计方法 1）人工方式 2）逐件设计 3）工艺设计工作的重复性
6 2019/4/25
3. 利用计算机进行工艺规程设计
计算机能有效地管理大量的数据，进行快速、准 确的计算，进行各种方案的比较、选择，能自动绘图 和编制表格文件。
计算机辅助工艺过程设计方案课件
零件族 标题数 搜索 据输入
标准工艺 路线
检索文件
工序计划 检索编辑
零件分 类代码
工艺 规程
工艺规程 格式
输出装置
工艺规程 存贮
修订式CAPP系统的开发
选择分类编码系统 划分零件族 编制标准工艺规程 标准工艺规程数据库结构设计 系统程序设计、编码、调试与试运行
修订式CAPP系统的应用
工艺决策模型化
选择性问题：反向设计法。一是从后往前逐个 选择加工工序的方法；一是直接选择出特征的 加工工序序列
计算性问题：可以建立数学模型 决策性问题：无成熟的解决方法，许多CAPP系
统都在限定的条件下给出决策模型
工艺决策逻辑判定树与判定表
判定树（决策树） 由结点和分支（边）构成，常用结点表示一
目前常用的知识表示方法有规则、框架、谓词 逻辑、语义网络等。
基于规则的知识表示
规则表示的一般形式为： IF <前提或条件> THEN < 结论或动作>
IF 特征是孔
AND
孔径>20
AND
精度等级>=7
AND
精度等级<=9
AND
表面粗糙度Ra>=0.8 AND
表面粗糙度Ra<=3.2
THEN
产生与发展
工艺过程设计是一项技术性和经验性很强的工 作。
为了减少对经验的依赖，60年代末开始出现 CAPP的雏形。
70、80年代得到迅速发展。 修订式、半创成式、创成式、专家系统。 专家系统和创成式CAPP系统都以自动方式生成
工艺规程，其中创成式CAPP系统是以逻辑算法 加决策表为特征的，而专家系统则以知识库加 推理机为特征的。
计算机辅助工艺过程设计(CAPP)培训课件.pptx
二、CAPP的组成和相关技术
1、CAPP系统的基本组成模块 2、CAPP系统的相关技术
1、CAPP 系统的基本组成模块
零件信息交互输入
CAD模型
产品数据库
---------数---据---库---工艺--文---件---库--规--则---库-------
编辑工具
工艺过程卡
工序卡和 工序图
工步卡
粗 分 类
细 分 类
A
长 度
B
直 径
形 状 与 尺 寸 比
弯 曲 方 向
弯 曲 角 度
外 平 面
外 曲 面
主 成 形 面
期 面 与 辅 助 成 形
方 向 与 阶 梯
螺 纹 与 成 形 面
孔 以 外 的 内 表 面
方 向
形 状
特 殊 孔
非 切 削 加 工
精 度
面
(3) JLBM-1 编码系统 由我国原机械工业部组织编定并在国内推广使用。
变异式 CAPP 的 CAPP 系统是以成组技术为基础的系统， 分类和编码方法由用户决定。
变异式 CAPP 系统的工作过程： （1） 用编码及零件输入模块，完成对所设计零件的描述 和输入。 （2） 检索及判断新零件是否属于某零件族，如属于则调 出，否则返回 （3） 对标准工艺进行删改，形成所设计零件的工艺规范。 （4）对设计结果存储和输出。
名称 材料 主要尺寸
各部分形状与加工
外
外表面
内表面
辅助孔
分 类 项 目
粗 分 类
细 分 类
粗 分 类
细 分 类
L
长 度
D
直 径
廓 形 状 与 尺 寸 比
外 廓 形 状
计算机辅助工艺设计培训课件(PPT73张)
计算机辅助工艺过程设计
• CAPP是随着产品设计和产品制造采 用计算机辅助手段之后，作为中间环 节，工艺过程的自动化亦应运而生 CAPP的发展 • 最初，CAPP仅用于工艺规程的检索 和管理； • 而今，能直接输入零件图形和加工要 求，通过系统的逻辑判断功能，自动 地直接生成零件的工艺过程
More to learn
8．制订成组工艺过程 复合零件法（又称为主样件法）： 按照零件族中的复合零件来设计工 艺规程的方法 • 复合零件即拥有同组零件的全部特 征加工表面要素的一个零件
More to learn
成组技术及其在工艺中的应用
复合路线法：以组内最复杂零件的 工艺路线为基础，添不组内其它零 件需要的工序，最终形成满足全组 零件要求的成组工艺
• 功用：成组技术的最初形式，是成组技 术发展的基础；减少机床调整时间，有 一定经济效果
More to learn
成组技术及其在工艺中的应用
成组生产单元 • 指一组或几组工艺上相似零件的全部工 艺过程，由相应的一组机床完成，该组 机床即构成车间的一个封闭生产单元 • 特点：把几种类型机床组成一个封闭的 生产系统；完成一组或几组相似零件的 全部工艺过程；有一定的独立性，并有 明确的职责 • 功用：设备利用率高；缩短了生产周期； 简化了生产管理
成组技术及其在工艺中的应用
3．中、小批量生产的几种模式 传统的制造模式： 即用通用机床或专用工艺装备进行生 产，产品质量和生产效率依赖于工艺 装备和工人的技术水平
More to learn
成组技术及其在工艺中的应用
现代的制造模式：即计算机参与整个机 械制造工业，实现计算机辅助设计 （CAD）、计算机辅助编制工艺规程 （CAPP）和管理信息系统（MIS）， 采用若干台数控机床（主要是加工中 心），并备有物料传输和装卸、中间存 储仓库组成的柔性制造系统（FMS）； 整个工厂由一个多级的网络控制，配合 一套将设计、制造、管理综合为一个软 件系统，形成工厂全盘自动化的最高型 式——计算机集成制造系统（CIMS）
推荐-6计算机辅助工艺设计 精品
11
6.1 计算机辅助工艺规程设计 6.1.1 CAPP的基本概念
零件分类编码：
是建立在成组技术（Group Technology ,简称GT）基础上的 一种方法。利用成组技术编码来描述一个零件，其实质是用 数字描述零件的几何形状、尺寸大小、材料和工艺特征，也 就是零件特征数字化。
成组技术：将企业生产的多种产品、部件和零件，按照一定
4
6.1 计算机辅助工艺规程设计 6.1.1 CAPP的基本概念
2.传统工艺设计方法的缺点
‧经验积累 ‧手工方式：查资料、手册 来进行工艺计算、绘
工序图、填写工艺卡片及表格。 ‧不足之处：
人工编制，劳动强度大，效率低； 设计周期长； 经验性很强； 工艺设计优化、标准化很差。
5
6.1 计算机辅助工艺规程设计 6.1.1 CAPP的基本概念 3.现代制造的特点
条件及参数等；
3
6.1 计算机辅助工艺规程设计 6.1.1 CAPP的基本概念
b.工艺规程设计主要内容有：
‧选择加工方法、机床和工装设备。 ‧安排合理的加工工序； ‧选择定位基准、确定各工序的加工余量和毛坯，计算工艺尺
寸和公差； ‧选用合理的切削用量； ‧计算工时定额和加工成本； ‧编写各类工艺文件等
实际上，这也是目前CAPP系统难以做到通用的主要原因。
9
6.1 计算机辅助工艺规程设计 6.1.1 CAPP的基本概念
5. CAPP的主要功能
(1) 自动选择毛坯和材料； (2) 加工方法、加工设备、加工用量的选择； (3) 工序编排与工艺安排的决策； (4) 工艺尺寸换算，工时定额计算及NC编程等。 (5) 确定重要工序的质量检测项目和检测方法等。
的相似性准则分类成组，并以这种分组为基础组织生产的全 过程，从而实现产品设计、制造和生产管理的合理化及高效 益。
6.1 计算机辅助工艺规程设计 6.1.1 CAPP的基本概念
零件分类编码：
是建立在成组技术（Group Technology ,简称GT）基础上的 一种方法。利用成组技术编码来描述一个零件，其实质是用 数字描述零件的几何形状、尺寸大小、材料和工艺特征，也 就是零件特征数字化。
成组技术：将企业生产的多种产品、部件和零件，按照一定
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6.1 计算机辅助工艺规程设计 6.1.1 CAPP的基本概念
2.传统工艺设计方法的缺点
‧经验积累 ‧手工方式：查资料、手册 来进行工艺计算、绘
工序图、填写工艺卡片及表格。 ‧不足之处：
人工编制，劳动强度大，效率低； 设计周期长； 经验性很强； 工艺设计优化、标准化很差。
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6.1 计算机辅助工艺规程设计 6.1.1 CAPP的基本概念 3.现代制造的特点
条件及参数等；
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6.1 计算机辅助工艺规程设计 6.1.1 CAPP的基本概念
b.工艺规程设计主要内容有：
‧选择加工方法、机床和工装设备。 ‧安排合理的加工工序； ‧选择定位基准、确定各工序的加工余量和毛坯，计算工艺尺
寸和公差； ‧选用合理的切削用量； ‧计算工时定额和加工成本； ‧编写各类工艺文件等
实际上，这也是目前CAPP系统难以做到通用的主要原因。
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6.1 计算机辅助工艺规程设计 6.1.1 CAPP的基本概念
5. CAPP的主要功能
(1) 自动选择毛坯和材料； (2) 加工方法、加工设备、加工用量的选择； (3) 工序编排与工艺安排的决策； (4) 工艺尺寸换算，工时定额计算及NC编程等。 (5) 确定重要工序的质量检测项目和检测方法等。
的相似性准则分类成组，并以这种分组为基础组织生产的全 过程，从而实现产品设计、制造和生产管理的合理化及高效 益。
第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP课件
第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP
4.2 CAPP系统
4.2.2 CAPP系统构成
1. 硬件 CAPP硬件为：计算机(工作站)、基本图形外设及通用外
设, 如图形显示终端、图形输入设备、绘图机、打印机等(比 CAD要求略低)。
2. CAPP软件 CAPP的软件系统是主体。它又可分为两部分：
(1)CAPP处理软件：它用于完成CAPP的各种基本处理功能。 其中包括：零件族检索、标题数据格式化、标准加工顺序信息 检索/编辑、工序设计信息检索/编辑、工作要素处理程序(工艺 规程、应用程序、机加工作要素)、工艺规程规格化等。
第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP
4.1 CAPP概述
4.1.2 CAPP作用
2) 实 现 无 图 纸 产 品 的 设 计 与 加 工 过 程 ， 实 现 CAD/CAPP/CAM一体化
CAPP可以将CAD产生的零件信息(产品描述)直接作为 输入，经过加工、处理和设计、转换直接输出工序控制程序 和NC程序代码，而交由CAM进行加工、制造，在该过程中 无需图纸。零件图都在计算机中被直接生成、处理、转换和 传递。 3) 促进CIMS的并行工程
计算机集成制造系统概论
An Introduction to CIMS： Computer Integrated Manufacturing
System (4)
计算机集成制造系统概论
第一章 CIMS概述 第二章 计算机辅助设计CAD 第三章 计算机辅助制造CAM 第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP 第五章 计算机辅助质量保证CAQ 第六章 现代企业管理信息系统 第七章 CIMS中的计算机网络与数据库
(3)CAPP工具软件 CAPP系统实现技术(CAPP系统结构设计、功能定义及
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展趋势
1. 集成化趋势 2. 通用化趋势 3. 智能化趋势
第三节 CAPP系统零件信息描述、输入和输出
一、 图纸信息的描述与人机交互式输入 1。分类编码描述法（GT法）与输入 2。语言描述与输入法 3。知识表示描述法 4。基于形状特征或表面元素的描述与输
（2） 产品具有更高的可靠性要求，零件具有 更高的加工质量。
（3） 需要加工的零件材料品种更为繁多。
（4） 要求进一步提高生产率、降低废品率和 降低材料消耗。
（5） 进一步加强设计、制造等所有生产环节 的联系。
2． 成组技术的基本原理
成组技术的基本原理是对相似的零件进 行识别和分组，相似的零件归入一个零 件组或零件族，并在设计和制造中充分 利用它们的相似点，以获得所期望的经 济效益
一般来说形状相似的工件，工艺也相似 。
解决成组问题的三个方法
（1）人工识别分组法（也称视检法）。 （2）零件分类和编码分组法。 （ 3 ） 生 产 流 程 分 析 （ Production flow
analysis，简称PFA）分组法。
三、 零件分类编码系统
1. 零件分类编码系统的基本类型 零件分类编码系统主要可分为三类：
3. OPITZ分类编码系统
4。JLBM-1零件分类编码系统
第二节 CAPP系统的发展概况和工作原理 一、工作原理
(1) 派生式（Variant）：根据成组技术的原 理将零件划分为相似零件组，按零件组编制出 标准工艺规程以及相应的检索方法与逻辑，并 以文件的形式贮存在计算机中。当要为新零件 设计工艺规程时，输入该零件的成组技术代码， 由计算机判别零件属于哪一个零件组，检索出 该零件组的标准设计工艺规程。对标准工艺规 程进行增删、修改以及编辑后，形成该零件具 体的工艺规程。通常调用标准工艺文件，确定 加工顺序，计算切削参数、加工时间或加工费 用都是由计算机自动进行的。
4. 成组技术的优点
（1） 有利于零件设计标准化，减少设计 工作的重复。
（2） 有利于工艺设计的标准化 （3） 降低生产成本，简化生产计划，缩
短了生产周期。 （4） 有利于CAD系统与CAM系统连接，
实现CAD/CAM系统的集成。
二、 零件族
零件族是一些零件的集合，这些零件具 有相似的几何形状和尺寸或在加工具有 相似的加工步骤
1. 零件信息的输入： 2. 工艺规程的生成： 3. 工艺数据/知识库： 4. 系统的控制和管理： 5. 工艺文件管理与输出：
三、CAPP的功能
（1）接收或生成零件信息。 （2）检索标准工艺文件。 （3）选择加工方法。 （4）安排加工路线。 （5）选择机床、刀具和夹具等。 （6）确定切削用量。 （7）计算切削参数、工时定额和加工费用等。 （8）计算工序尺寸和公差，确定毛坯类型和
(4) 基于知识的专家系统
(1) 基于知识的专家系统（Expert System）将人工智能（AI）、专家系统 技术等技术应用于CAPP系统的研究和开 发，研制成功了所谓基于知识的CAPP专 家系统。
二、CAPP系统的基本结构
基本结构都离不开零件信息的输入、工艺规程 的生成、工艺数据/知识库、系统的控制和管 理与工艺文件输出/编辑等五个部分。
（1）面向零件设计特征的分类编码系统。这 类系统适用于设计部门进行设计检索和提高设 计标准化。
（2）面向零件制造特征的分类编码系统。这 类系统适用于生产部门进行计算机辅助工艺规 程设计、工装设计以及与生产有关的工作。
（3）面向零件设计和制造的分类编码系统。 这类系统综合了以上两种系统的功能和优点， 是一种独立的编码系统。
2。 零件分类编码系统的结构
（1）树式结构：除第一码位外，其它码位上 符号的确切含义都要根据前一码位来确定，码 位之间是上下级关系，这种结构又称单码或分 级结构。
（2）链式结构：每个码位上的符号的含义是 固定的，与其它码位无关，也称为并列结构或 矩阵结构。
（3）混合式结构：上述两种结构的组合，以 其综合树式结构和链式结构的优点，更好地满 足设计和制造的需要。
入法
二、 从CAD系统直接输入零件 信息
1. 特征识别法 2.基于特征拼装的计算机绘图与零件信息
的描述和输入方法 3.基于三维特征造型的零件信息描述与
输入方法 4.基于产品数据交换规范的产品建模与
零件的相似性
零件的相似性有两类：设计性质（如几 何形状和尺寸等）方面的相似性
制造性质（如加工工艺）方面的相似性。零件的 相似性是零件分族的基础。
3. 成组技术的应用
（1）成组工艺 （2）成组生产单元的组织 （3）成组技术在CAD中的应用 （4）成组技术在CAPP系统中的应用 （5）成组技术在FMS中的应用
(3) 混合式
混合式（Hybrid）：有人将传统派生法、 传统创成法与人工智能结合在一起，综 合它们的优点，构造了所谓的混合式 CAPP系统。这种工艺设计系统沿用以派 生式为主的检索——编辑原理，当零件 不能归入系统已存在的零件组时，则采 用创成式原理进行工艺设计，或在工艺 编辑时引入创成式的决策逻辑原理。
第七章 计算机辅助工艺设计
第一节 成组技术 一、 概述 成组技术的基本原理是对相似的零件进
行识别和分组，相似的零件归入一个零 件组或零件族，并在设计和制造中充分 利用它们的相似点，以获得所期望的经 济效益。
成组技术之所以能够如此迅速
的应用的原因
（1）现代科学技术的发展加快了产品更新换 代，产品品种日益多样化，因此多品种中小批 量生产已成为当今机械制造业的主流。
(2) 创成式
创成式（Generative）：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加工知识，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， 在没有人工干预的条件下，自动地生成 零件的工艺规程。
1. 集成化趋势 2. 通用化趋势 3. 智能化趋势
第三节 CAPP系统零件信息描述、输入和输出
一、 图纸信息的描述与人机交互式输入 1。分类编码描述法（GT法）与输入 2。语言描述与输入法 3。知识表示描述法 4。基于形状特征或表面元素的描述与输
（2） 产品具有更高的可靠性要求，零件具有 更高的加工质量。
（3） 需要加工的零件材料品种更为繁多。
（4） 要求进一步提高生产率、降低废品率和 降低材料消耗。
（5） 进一步加强设计、制造等所有生产环节 的联系。
2． 成组技术的基本原理
成组技术的基本原理是对相似的零件进 行识别和分组，相似的零件归入一个零 件组或零件族，并在设计和制造中充分 利用它们的相似点，以获得所期望的经 济效益
一般来说形状相似的工件，工艺也相似 。
解决成组问题的三个方法
（1）人工识别分组法（也称视检法）。 （2）零件分类和编码分组法。 （ 3 ） 生 产 流 程 分 析 （ Production flow
analysis，简称PFA）分组法。
三、 零件分类编码系统
1. 零件分类编码系统的基本类型 零件分类编码系统主要可分为三类：
3. OPITZ分类编码系统
4。JLBM-1零件分类编码系统
第二节 CAPP系统的发展概况和工作原理 一、工作原理
(1) 派生式（Variant）：根据成组技术的原 理将零件划分为相似零件组，按零件组编制出 标准工艺规程以及相应的检索方法与逻辑，并 以文件的形式贮存在计算机中。当要为新零件 设计工艺规程时，输入该零件的成组技术代码， 由计算机判别零件属于哪一个零件组，检索出 该零件组的标准设计工艺规程。对标准工艺规 程进行增删、修改以及编辑后，形成该零件具 体的工艺规程。通常调用标准工艺文件，确定 加工顺序，计算切削参数、加工时间或加工费 用都是由计算机自动进行的。
4. 成组技术的优点
（1） 有利于零件设计标准化，减少设计 工作的重复。
（2） 有利于工艺设计的标准化 （3） 降低生产成本，简化生产计划，缩
短了生产周期。 （4） 有利于CAD系统与CAM系统连接，
实现CAD/CAM系统的集成。
二、 零件族
零件族是一些零件的集合，这些零件具 有相似的几何形状和尺寸或在加工具有 相似的加工步骤
1. 零件信息的输入： 2. 工艺规程的生成： 3. 工艺数据/知识库： 4. 系统的控制和管理： 5. 工艺文件管理与输出：
三、CAPP的功能
（1）接收或生成零件信息。 （2）检索标准工艺文件。 （3）选择加工方法。 （4）安排加工路线。 （5）选择机床、刀具和夹具等。 （6）确定切削用量。 （7）计算切削参数、工时定额和加工费用等。 （8）计算工序尺寸和公差，确定毛坯类型和
(4) 基于知识的专家系统
(1) 基于知识的专家系统（Expert System）将人工智能（AI）、专家系统 技术等技术应用于CAPP系统的研究和开 发，研制成功了所谓基于知识的CAPP专 家系统。
二、CAPP系统的基本结构
基本结构都离不开零件信息的输入、工艺规程 的生成、工艺数据/知识库、系统的控制和管 理与工艺文件输出/编辑等五个部分。
（1）面向零件设计特征的分类编码系统。这 类系统适用于设计部门进行设计检索和提高设 计标准化。
（2）面向零件制造特征的分类编码系统。这 类系统适用于生产部门进行计算机辅助工艺规 程设计、工装设计以及与生产有关的工作。
（3）面向零件设计和制造的分类编码系统。 这类系统综合了以上两种系统的功能和优点， 是一种独立的编码系统。
2。 零件分类编码系统的结构
（1）树式结构：除第一码位外，其它码位上 符号的确切含义都要根据前一码位来确定，码 位之间是上下级关系，这种结构又称单码或分 级结构。
（2）链式结构：每个码位上的符号的含义是 固定的，与其它码位无关，也称为并列结构或 矩阵结构。
（3）混合式结构：上述两种结构的组合，以 其综合树式结构和链式结构的优点，更好地满 足设计和制造的需要。
入法
二、 从CAD系统直接输入零件 信息
1. 特征识别法 2.基于特征拼装的计算机绘图与零件信息
的描述和输入方法 3.基于三维特征造型的零件信息描述与
输入方法 4.基于产品数据交换规范的产品建模与
零件的相似性
零件的相似性有两类：设计性质（如几 何形状和尺寸等）方面的相似性
制造性质（如加工工艺）方面的相似性。零件的 相似性是零件分族的基础。
3. 成组技术的应用
（1）成组工艺 （2）成组生产单元的组织 （3）成组技术在CAD中的应用 （4）成组技术在CAPP系统中的应用 （5）成组技术在FMS中的应用
(3) 混合式
混合式（Hybrid）：有人将传统派生法、 传统创成法与人工智能结合在一起，综 合它们的优点，构造了所谓的混合式 CAPP系统。这种工艺设计系统沿用以派 生式为主的检索——编辑原理，当零件 不能归入系统已存在的零件组时，则采 用创成式原理进行工艺设计，或在工艺 编辑时引入创成式的决策逻辑原理。
第七章 计算机辅助工艺设计
第一节 成组技术 一、 概述 成组技术的基本原理是对相似的零件进
行识别和分组，相似的零件归入一个零 件组或零件族，并在设计和制造中充分 利用它们的相似点，以获得所期望的经 济效益。
成组技术之所以能够如此迅速
的应用的原因
（1）现代科学技术的发展加快了产品更新换 代，产品品种日益多样化，因此多品种中小批 量生产已成为当今机械制造业的主流。
(2) 创成式
创成式（Generative）：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加工知识，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， 在没有人工干预的条件下，自动地生成 零件的工艺规程。