教学研究』 ＴＥＡＣＨＩＮＧ 编辑Ｉ杨晴ｌ Ｅ－ｍａｉ 卜１ＥＴＨＯＤＳ ｚｈｉｙｅｚａｚｈｉ＠１ ６３ ｃｏｒｎ 教学方法 浅谈计算机辅助工艺设计系统 ＣＡＰＰ即计算机辅助工艺设计系统（（ＣｏｍＰｕｔｅ ｒ Ａｉｄｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ，ＣＡＰＰ） 是指工艺人员借助于计算机软 硬件技术和支撑环境，根据产品设计阶段给出的信息和产 品制造工艺的要求，利用计算机进行数值计算、逻辑判断 和推理等功能交互地或自动地确定产品的最佳加工方案和 工艺参数，并编制出完整的工艺文件。 ＣＡＰＰ的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的 制定，把毛坏加工成工程图样上所要求的零件。它是通过 向计算机输入被加工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺 信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工 艺路线和工序内容等工艺文件的过程。 ＣＡＰＰ系统研究开发始终是以克服传统工艺设计的缺点 和推进工艺设计自动化为主要目标的，目前正向设计与制 造继承和智能化方向发展。特别是近年来，随着ＣｌＭＳ日益 受到人们的重视，ＣＡＰＰ系统作为ＣＡＤ／ＣＡＭ集成的关键性 中间环节，已成为当今各国研究的重要内容之一。 一、ＣＡＰＰ的构成和功能 ＣＡＰＰ系统的结构，视其工作原理、产品对象、规模大 小不同而有较大的差异。其基本的模块如下 控制模块：零件信息输入模块，工艺过程设计模块； 工序决策模块，工步决策模块；Ｎｃ）ＪＢ工指令生成模块，输 出模块 加工过程动态仿真等。 企业各个专业工艺设计的基本要求是大同小异的。作 为一个ＣＡＰＰ系统应具有以下功能 检索标准工艺文件． 选择加工方法；安排加工路线；选择机床、刀具、量具、 夹具等；选择装夹方式和装夹表面；优化选择切削用量； 计算加工时间和加工费用：确定工序尺寸和公差及选择毛 坯：绘制工序图及编写工序卡等。 一ｉ、ＣＡＰＰ系统的分类 现在虽然ＣＡＰＰ系统已有几十种，但就其工作原理而 言，主要有五类 交互式、派生式、创成式、混合式和专 家系统，因而相应地ＣＡＰＰ系统也就可以分为如下五种－ １．检索式ＣＡＰＰ系统 检索式（Ｓｅａ ｒｃｈｅｓ）ＣＡＰＰ系统，是将事先编好的零件 加工工艺规程存储在计算机中，在编制零件加工工艺规程 时，根据零件图号或名称检索出存有的工艺规程，获得工 艺设计内容。 这种ＣＡＰＰ系统常应用于大批大量生产模式，工件的 种类很少，零件变化不大且相似程度很高。检索式ＣＡＰＰ系 统不需要进行零件的编码，在建立系统时，只需将各类零 件的工艺规程输入计算机。如果需要编制新零件的工艺规 程，将同类零件的工艺规程调出并进行修改即可。这是最 简单的ＣＡＰＰ系统。 ２．派生式ＣＡＰＰ系统 囝Ｊ ‘０Ｎ０ 文／陈红彬 派生式（Ｖａ ｒｉａｎｔ）ＣＡＰＰ系统也叫变异式、修订式、样件 式ＣＡＰＰ系统。它是建立在成组技术（ＧＴ）的基础上，按零件 结构和工艺的相似性，将零件划分为零件组，并给每一组 的零件制定优化的加工方案和典型工艺。在需要时可根据 零件编码检索出标准工艺，并在此基础上编辑修改而成为 新的工艺。 派生式ＣＡＰＰ系统具有结构简单，系统容易建立，便于 维护和使用，系统性能可靠、成熟等优点，所以应用比较 广泛。目前大多数实用型ＣＡＰＰ系统都属于这种类型。 ３．创成式ＣＡＰＰ系统 创成式（Ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ）ＣＡＰＰ系统也叫生成式ＣＡＰＰ系统。 与派生式ＣＡＰＰ系统不同，创成式ＣＡＰＰ系统中不存在标准 工艺规程，但有一个收集有大量工艺数据的数据库和一个 存贮工艺专家知识的知识库。当输入零件的有关信息后， 系统可以模仿工艺专家，应用各种工艺决策规则，在没有 人工干预的条件下，从无到有，自动生成该零件的工艺规 程。 创成法ＣＡＰＰ系统很容易设计出新零件的加工工艺，具 有很大的柔性，容易实现ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ一体化。但其理 论目前尚不完善，因此还未出现一个纯粹的创成式ＣＡＰＰ系 统。创成式ＣＡＰＰ系统的核心是工艺决策逻辑，这是人工智 能、专家系统发挥作用的大好领域。所以，应用专家系统 原理的创成式ＣＡＰＰ系统将是今后研究的重点。 ４．综合式ＣＡＰＰ系统 综合式（Ｈｙｂｒｉｄ）ＣＡＰＰ．￣．统是将派生式与创成式结合在 起综合而成的。 将传统派生法与传统创成法结合在一起，综合它们的 优点，构成了综合式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，当零件不能归人系统已 存在的零件组时，则采用创成式原理进行工艺设计。 ５．专家系统 除上面几种ＣＡＰＰ系统外，还有一种智能型的ＣＡＰＰ系 统越来越受到重视，这种智能型ＣＡＰＰ系统是将人工智能技 术应用在ＣＡＰＰ系统中所形成的ＣＡＰＰ专家系统。系统由零 件信息输入模块、知识库、推理机三部分组成，工艺知识 存储在知识库中，推理机为系统的控制结构，其中知识库 和推理机是互相独立的。系统根据输入的零件信息频繁地 去访问知识库，并通过推理机中的控制策略，在知识库中 搜索能够处理零件当前状态的规则，然后执行这条规则， 并把每一次执行规则得到的结论按照先后顺序记录下来， 直到零件加工达到一个终结状态，这个记录就是零件加工 所要求的工艺规程。 在企业的实际应用中，无论是用什么方式进行工艺过 程设计，其目的只有一个，那就是解决企业的实际问题， 给企业创造实实在在的经济效益。
Computer-Aided Process PlanningAccording 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．A third advantage in the use of computer-aided process planning is uniformity. Several specific benefits Can be expected from the adoption of computer-aided process—planning techniques：1．Reduced clerical effort in preparation of instructions．2．Fewer calculation errors due to human error．3.Fewer oversights in logic or instructions because of the promptingcapability available with interactive computer programs．4．Immediate access to up—to—date information from a central database．5．Consistent information，because every planner accesses the same database．6.Faster response to changes requested by engineers of other operatingdepartments．7．Automatic Use of the latest revision of a part drawing．8.More—detailed，more—uniform process-plan statements produced byword—processing techniques.9．More—effective use of inventories of tools，gages，and fixtures and a concomitant reduction in the variety of those items.10.Better communication with shop personnel because plans can be morespecifically tailored to a particular task and presented in unambiguous，proven language.11.Better information for production planning,including cutter-life,forecasting,materials-requirements planning,scheduling,and inventorycontrol.Most important for CIM,computer-aided process planning produces machine-readable data instead of handwritten plans.Such data can readily be transferred to other systems within the C1M hierarchy for use in planning.There are basically two approaches to computer-aided process planning:variant and generative.In the variant approach,a set of standard process plans is established for all the parts families that have been identified through group technology.The standard plans are stored in computer memory and retrieved for new parts according to their family identification.Again,GT helps to place the new part in an appropriate family.The standard plan is then edited to suit the specific requirements of a particular job.In the generative approach,an attempt is made to synthesize each individual plan using appropriate algorithms that define the various technological decisions that mustbe made in the course of manufacturing.In a truly generative process-planning system, the sequence of operations,as well as all the manufacturing-process parameters, would be automatically established without reference to prior plans.In its ultimate realization,such an approach would be universally applicable:present any plan to the system,and the computer produces the optimum process plan.No such system exists,however.So called generative process-planning systems--and probably for the foreseeable future---are still specialized systems developed for a specific operation or a particular type of manufacturing process.The logic is based on a combination of past practice and basic technology.计算机辅助工艺过程设计根据《工具与制造工程师手册》，工艺过程是能够经济地和有竞争力地将产品制造出来的一整套方法。
计算机辅助工程计算机辅助工程是指利用计算机技术和数学方法来进行工程设计、生产、运作和维护的一种技术手段。
它将人工设计制图、设计计算、试验分析等传统手段与计算机技术相结合，从而能够实现对复杂工程问题的高效处理和优化决策。
本文将从计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助工艺规划、计算机辅助维护以及计算机辅助管理等方面进行阐述和探讨。
一、计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD) 是指利用计算机技术进行工程设计的过程。
它所发挥出的作用可以分为两个方面：一是通过计算机辅助图形创建工程设计模型，快速、准确地生成设计草图和三维实体模型，方便进行设计方案的研究和评价，从而提高了设计精度和质量；二是以计算机辅助为基础的数字化设计所带来的灵活性和高效性，加速了产品设计的制作及更新周期，节省了研发成本。
二、计算机辅助制造计算机辅助制造(CAM) 是指利用计算机技术将设计雏形转化为工程实体的过程。
它的主要功能在于为生产提供精确的数值控制(NC)程序，支持工具路径的自动编程和优化，从而实现高精度、高质量、高效率的生产制造。
同时，CAM技术也可以保证生产过程的稳定性和一致性，减少生产中的误差和损失，降低生产成本。
三、计算机辅助工艺规划计算机辅助工艺规划(CAPP) 是指通过计算机辅助技术进行生产工艺规划的过程。
它的主要功能在于将设计数据和NC程序与生产规范相结合，建立起一套生产系统的模型，通过对生产过程的优化、规划、安排和协调，实现对生产过程的全面管理和控制，提高产品质量和制造效率。
四、计算机辅助维护计算机辅助维护(CAM) 是指利用计算机技术进行设备维护的过程。
它的主要功能在于实现对设备的全面监测、分析、诊断和预测，通过数据收集和处理，实现故障预警和维护决策的自动化，从而提高设备的可靠性、运行效率和使用寿命。
同时，通过计算机辅助技术，维护工程师可以远程诊断设备故障，并智能指导现场操作，实现设备的远程支持和管理。
五、计算机辅助管理计算机辅助管理(CAM) 是指利用计算机技术进行企业管理的过程。
1、CAPP有哪几种基本类型？分别基于何种技术？1检索式CAPP系统；2派生式CAPP系统，即基于成组技术或基于特征的CAPP系统；3创成试CAPP系统主要包括基于传统过程性程序结构与决策形式的CAPP系统，基于知识的cap系统等；4综合式CAPP系统，包括派生式和创成式与人工智能相结合，且综合了它们的优点的CAPP系统，基于实例与知识的混合式CAPP系统及其它混合式系统等。
2、什么是数控加工？数控装置有哪些类型？数控编程的主要内容是什么？数控加工数控机床应用数字化信息实现机床控制的一种技术。
数控装置有哪些类型类型？按加工方式分类：1.金属切削类数控机床2.金属成型类数控机床3.数控特种加工机床4其他类型的数控机床按驱动装置的特点分类1.开环控制数控机床2半闭环控制数控机床3．闭环控制数控机床4．混合控制数控机床主控编程的主要内容包括:分析零件图纸进行工艺处理，确定工艺过程；数值计算，计算刀具中心运动轨迹，获得刀位数据；编制零件加工程序；制备控制介质；校核程序及首件试切。
4、什么是成组技术？成组技术是一门生产技术科学，即研究和发掘生产活动中有关事物的相似性，并充分利用事物的相似把相似问题归类成组，寻求解决这一类问题相对统一的最优方案，从而节约时间和精力以取得所期望的经济效益。
6、派生式CAPP系统的原理是什么？基本原理是利用成组技术（GT）代码或企业现行的零件图编码，将零件根据结构和工艺相似性进行分组，然后针对每个零件组编制典型工艺，又称主样件工艺，在进行工艺设计时，根据零件的GT代码和其他有关信息，按编码搜索零件族，对典型工艺进行自动化或人机交互式修改，生成符合要求的工艺文件。
7、派生式CAPP系统与创成式CAPP系统的工作原理有何不同？答：派生法是以对标准工艺规程的检索和修改为基础，而标准工艺是由有经验的工艺人员制订的。
设计新零件工艺规程时要对标准工艺进行检索，并经编辑和修改而得到。
创成法是由计算机软件系统，根据输入的或直接从cad系统获得的零件信息，依靠系统中的工艺数据和各种工艺决策自动设计出工艺规程。
