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1、计算机辅助工艺设计(CAPP)主讲：肖新华21.1基本概念基本概念 1 1、CAPP:CAPP: Computer Aided Process PlanningComputer Aided Process Planning 计算机辅助工艺过程设计计算机辅助工艺过程设计 （规划规划）第1章 概述是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等功能来用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等功能来制定制定零件机械加工工艺零件机械加工工艺过程。过程。2 2、CAAP:CAAP:Computer Aided Assembly Proce
2、ss PlanningComputer Aided Assembly Process Planning计算机辅助装配工艺过程设计计算机辅助装配工艺过程设计（规划规划）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等功能来用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等功能来制定制定装配工艺装配工艺过程。过程。31.2 CAPP的内容（1）毛坯的选择及毛坯图生成）毛坯的选择及毛坯图生成根据零件的尺寸、形状、技术要求、生产批量等选择根据零件的尺寸、形状、技术要求、生产批量等选择铸件、锻件、棒料及型材等，根据工序余量绘制毛坯图。铸件、锻件、
3、棒料及型材等，根据工序余量绘制毛坯图。（2）定位夹紧方案选择）定位夹紧方案选择选择零件加工时的定位基准（粗基准、精基准），确选择零件加工时的定位基准（粗基准、精基准），确定夹紧方案。定夹紧方案。（3）表面加工方法的选择）表面加工方法的选择从零件尺寸、形状、精度等角度，结合企业实际加工从零件尺寸、形状、精度等角度，结合企业实际加工设备负载情况，确定各表面加工方法。设备负载情况，确定各表面加工方法。（4）加工顺序安排）加工顺序安排应用加工顺序安排原则，合理安排加工顺序应用加工顺序安排原则，合理安排加工顺序41.2 CAPP的内容（6）工艺参数的计算）工艺参数的计算切削用量、加工余量和时间定额等。切
4、削用量、加工余量和时间定额等。（5）通用机床与工装的选择）通用机床与工装的选择从制造资源库中（机床库、刀具库、夹具库、量具库从制造资源库中（机床库、刀具库、夹具库、量具库和辅具库）选择各工序所需的设备和工装。和辅具库）选择各工序所需的设备和工装。（7）专用机床和工装设计需求的提出）专用机床和工装设计需求的提出改、造、买、协改、造、买、协（8）工艺文件的输出）工艺文件的输出工艺过程卡、工序卡、调整卡、检验卡等，汇总材料工艺过程卡、工序卡、调整卡、检验卡等，汇总材料定额、时间定额、设备和工装信息输入到定额、时间定额、设备和工装信息输入到ERP。51.3 CAPP的体系结构几何信息工艺信息毛坯类型毛
5、坯图定位夹紧加工方法加工顺序检验切削用量工序尺寸余量时间定额结构工艺性分析加工可行性分析技术经济分析工艺卡片工序卡片检验卡片机床刀具夹具量具零件信息描述毛坯选择工艺过程拟定工艺参数计算工艺分析工艺文件生成设备工艺装备工艺过程设计加工设备和工装设计定位原理工艺尺寸链精度的统计分析工艺过程优化数学（模糊数学）逻辑学人工智能工艺理论决策、优化理论数据库、知识库、制造资源库计算机软硬件、网络设设计计层层理理论论层层基基础础层层61 1、交互型、交互型CAPPCAPP系统系统1.4 CAPP的类型按照不同类型零件的加工工艺设计需求，编按照不同类型零件的加工工艺设计需求，编制一个人机交互软件系统。工艺人员
6、在系统的提示制一个人机交互软件系统。工艺人员在系统的提示引导下，回答工艺设计过程中的问题，对工艺过程引导下，回答工艺设计过程中的问题，对工艺过程进行决策及输入相应的内容，形成所需的工艺规程。进行决策及输入相应的内容，形成所需的工艺规程。特点：特点：1.对人的依赖性很大，要求较高。对人的依赖性很大，要求较高。2.设计结果因人而异，一致性较差。设计结果因人而异，一致性较差。3.系统较简单，工艺决策由操作者完成。系统较简单，工艺决策由操作者完成。提供软件系统，人提供软件系统，人工设计工艺工设计工艺72 2、变异（派生）型、变异（派生）型CAPPCAPP系统系统1.4 CAPP的类型利用成组技术（利用
7、成组技术（GroupTechnology，GT）原理将零）原理将零件按结构和工艺相似性分类、归族，每族设计一个主样件，件按结构和工艺相似性分类、归族，每族设计一个主样件，建立主样件的工艺规程（典型工艺规程）。设计新零件的工建立主样件的工艺规程（典型工艺规程）。设计新零件的工艺规程时，根据其成组编码，确定所属族，检索相应的典型艺规程时，根据其成组编码，确定所属族，检索相应的典型工艺修改后生成新的工艺过程。工艺修改后生成新的工艺过程。零件零件GT编码编码及辅助信息输入及辅助信息输入检索零件族检索零件族检索典型工艺检索典型工艺自动变异自动变异加工参数加工参数处理计算处理计算零件族库零件族库典型工艺库
8、典型工艺库变异规则库变异规则库加工参数库加工参数库工艺规程库工艺规程库交互编辑交互编辑格式化输出格式化输出工艺文件工艺文件检索典型工艺，自检索典型工艺，自动修改变异动修改变异83 3、创成型、创成型CAPPCAPP系统系统1.3 CAPP的类型根据零件信息，自动提取制造知识，产生零件的各工根据零件信息，自动提取制造知识，产生零件的各工序和工步，自动完成机床和工装选择和加工过程的最优化，序和工步，自动完成机床和工装选择和加工过程的最优化，通过应用决策逻辑，可以模拟工艺设计人员的决策过程。通过应用决策逻辑，可以模拟工艺设计人员的决策过程。从无到有，从无到有，创造生成创造生成零件信息零件信息输入模块
9、输入模块加工顺序加工顺序生成模块生成模块机床选择机床选择模块模块夹具选择夹具选择模块模块工艺生成工艺生成输出模块输出模块机床数据库机床数据库夹具数据库夹具数据库刀、工具数据库刀、工具数据库切削参数库切削参数库决策逻辑程序决策逻辑程序刀具、工具刀具、工具选择模块选择模块切削参数切削参数选择模块选择模块94 4、综合型、综合型CAPPCAPP系统系统1.4 CAPP的类型将变异型将变异型CAPP与创成型与创成型CAPP相结合，工艺路线设计相结合，工艺路线设计采用变异，工序设计采用创成式。采用变异，工序设计采用创成式。发挥变异和创成的发挥变异和创成的优点优点105 5、智能型、智能型CAPPCAPP
10、系统系统1.4 CAPP的类型将人工智能技术应用在将人工智能技术应用在CAPP系统中来完成工艺过程设系统中来完成工艺过程设计。创成型计。创成型CAPP以逻辑算法以逻辑算法+决策表为特征，智能型以知决策表为特征，智能型以知识库识库+推理机为特征。推理机为特征。应用领域专家知识应用领域专家知识和人工智能技术和人工智能技术11市面上常见的市面上常见的CAPPCAPP系统系统1.4 CAPP的类型（1）开目）开目CAPP特点：特点：提供完备的系统工具，企业可以自定义、自扩充，充分满提供完备的系统工具，企业可以自定义、自扩充，充分满足工艺个性化的需求；足工艺个性化的需求；支持文件、数据库等多种工艺信息存
11、储形式，提供支持文件、数据库等多种工艺信息存储形式，提供XMLXML国国际通用标准格式，支持基于际通用标准格式，支持基于WEBWEB的应用；的应用；提出并实现基于知识的工艺设计思想提出并实现基于知识的工艺设计思想, ,提供独特的工艺参提供独特的工艺参数化设计模块数化设计模块, ,通过可视化的工艺知识建库工具通过可视化的工艺知识建库工具, ,有效总结企有效总结企业工艺知识和经验业工艺知识和经验, ,显著提高工艺设计的效率和水平；显著提高工艺设计的效率和水平；与各种主流与各种主流CADCAD、PDMPDM、ERPERP软件具有良好的集成性；软件具有良好的集成性；最先提出最先提出CAPPCAPP工具
12、化思想，业已形成了国内工具化思想，业已形成了国内CAPPCAPP应用的行应用的行业标准。业标准。12市面上常见的市面上常见的CAPPCAPP系统系统1.4 CAPP的类型（1）开目）开目CAPP功能模块：功能模块：表格定义模块表格定义模块制造资源管理模块制造资源管理模块工艺规程编制模块工艺规程编制模块工艺规程管理模块工艺规程管理模块公式管理器模块公式管理器模块工艺文件浏览模块工艺文件浏览模块BOMBOM输出模块（开目输出模块（开目BOMBOM）打印中心模块打印中心模块13市面上常见的市面上常见的CAPPCAPP系统系统1.4 CAPP的类型（2 2）CAPPWorksCAPPWorks直接和上
13、游直接和上游CAD软件关联，工艺师是面向产品三维模型进软件关联，工艺师是面向产品三维模型进行零件工艺设计、装配工艺设计；行零件工艺设计、装配工艺设计；运用产品三维设计模型建立工序模型，并自动生成每道工运用产品三维设计模型建立工序模型，并自动生成每道工序的工艺附图；序的工艺附图；加工尺寸及公差是直接面向产品三维设计模型进行选择，加工尺寸及公差是直接面向产品三维设计模型进行选择，同时还可以根据工艺的要求进行必要的修改，这些加工尺寸同时还可以根据工艺的要求进行必要的修改，这些加工尺寸及公差会驱动工艺模型，并自动及公差会驱动工艺模型，并自动带入带入到到工序工序卡片上。卡片上。对于数控加工则可以直接从工
14、艺模型上获取需要加工编程对于数控加工则可以直接从工艺模型上获取需要加工编程的毛坯及成品。的毛坯及成品。14市面上常见的市面上常见的CAPPCAPP系统系统1.4 CAPP的类型（3 3）金叶）金叶CAPPCAPP工艺资源工艺资源/ /知识管理和应用：知识管理和应用：满足企业对工艺经验知识、工满足企业对工艺经验知识、工艺规范、制造资源等不断积累、优化、共享应用的需求，提艺规范、制造资源等不断积累、优化、共享应用的需求，提高工艺标准化、规范化，提高工艺设计与工艺管理的质量和高工艺标准化、规范化，提高工艺设计与工艺管理的质量和效率；效率； BOMBOM管理、工艺配置管理管理、工艺配置管理：集成共享：
15、集成共享PDM/CADPDM/CAD系统的产品数系统的产品数据（据（BOMBOM、产品设计模型），基于、产品设计模型），基于EBOMEBOM，构建，构建PBOM/MBOMPBOM/MBOM，围绕围绕PBOMPBOM组织、管理、配置产品工艺信息，满足企业系列化组织、管理、配置产品工艺信息，满足企业系列化产品和批次组织生产的快速工艺设计需要产品和批次组织生产的快速工艺设计需要 151.4 CAPP的类型基于知识的快速工艺设计基于知识的快速工艺设计：利用企业工艺资源信息，根据产：利用企业工艺资源信息，根据产品的零组件结构、工艺特点，快速检索应用工艺资源，生成品的零组件结构、工艺特点，快速检索应用工艺
16、资源，生成零组件装配、机加、钣金、冶金等工艺信息（材料定额、工零组件装配、机加、钣金、冶金等工艺信息（材料定额、工艺路线、工艺指令、工时定额、工装订货、所需制造资源、艺路线、工艺指令、工时定额、工装订货、所需制造资源、参装零组件、检验要求等），并能实现参数化设计、基于知参装零组件、检验要求等），并能实现参数化设计、基于知识的决策等模式；识的决策等模式； 工艺管理、信息集成工艺管理、信息集成：工艺业务流程管理，满足工艺的审批：工艺业务流程管理，满足工艺的审批会签，发布和存档等应用的需要；提供基于结构化工艺信息会签，发布和存档等应用的需要；提供基于结构化工艺信息管理，为产品制造过程中的技术管理、生
17、产准备、生产制造管理，为产品制造过程中的技术管理、生产准备、生产制造等方面提供所需工艺信息，实现唯一数据源和信息共享的目等方面提供所需工艺信息，实现唯一数据源和信息共享的目标。标。 161.4 CAPP的类型工艺仿真工艺仿真：集成通用仿真平台，基于二、三维图形技术实：集成通用仿真平台，基于二、三维图形技术实现关键工艺、复杂工艺、装配工艺的全景仿真，提高工艺设现关键工艺、复杂工艺、装配工艺的全景仿真，提高工艺设计质量，提升工艺设计能力，支撑并行工程。计质量，提升工艺设计能力，支撑并行工程。171.4 CAPP的类型（4）天河）天河CAPP（5）机械加工工艺手册（软件版）机械加工工艺手册（软件版）
18、（6）艾克斯特）艾克斯特CAPP（7）CAXACAPP（8）众望）众望CAPP181 1、成组技术、成组技术1.5 CAPP的基础技术从广义上讲，成组技术就是将许多各不相同，但又具从广义上讲，成组技术就是将许多各不相同，但又具有相似性的事物，按照一定的准则分类成组，使若干种事有相似性的事物，按照一定的准则分类成组，使若干种事物能够采用同一解决方法，从而达到节省人力、时间和费物能够采用同一解决方法，从而达到节省人力、时间和费用之目的。用之目的。成组技术的普遍原理可以适用于各个领域。当在机械成组技术的普遍原理可以适用于各个领域。当在机械制造系统领域内研究与应用成组技术时，成组技术可定义制造系统领域
19、内研究与应用成组技术时，成组技术可定义为：为：将企业生产的多种产品、部件和零件，按照一定的相将企业生产的多种产品、部件和零件，按照一定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程，从而实现产品设计、制造和生产管理的合理化及高效益。益。191.5 CAPP的基础技术2、零件信息描述技术、零件信息描述技术零件信息描述与输入是零件信息描述与输入是CAPP的第一步，其技术难度大，的第一步，其技术难度大，工作量大，是影响整个工艺设计效率的重要因素。工作量大，是影响整个工艺设计效率的重要因素。零
20、件信息描述与产品设计中的产品建模不同，产品建模零件信息描述与产品设计中的产品建模不同，产品建模技术是从设计的角度来描述零件，侧重于零件的功能、性能、技术是从设计的角度来描述零件，侧重于零件的功能、性能、外观等。零件信息描述是从工艺的角度获取零件加工所需的外观等。零件信息描述是从工艺的角度获取零件加工所需的信息。信息。零件信息零件信息描述方法描述方法分类法分类法编码描述法编码描述法特征矩阵描述法特征矩阵描述法形体法形体法型面法型面法型面编码描述法型面编码描述法型面语言描述法型面语言描述法型面数学描述法型面数学描述法203 3、工艺设计决策机制、工艺设计决策机制1.5 CAPP的基础技术工艺设计决
21、策过程是一项复杂的多层次、多任务的决策工艺设计决策过程是一项复杂的多层次、多任务的决策过程，涉及面广，影响工艺决策的因素多，难度比较大。过程，涉及面广，影响工艺决策的因素多，难度比较大。工艺决策方式工艺决策方式数学模型决策数学模型决策系统性数学模型系统性数学模型随机性数学模型随机性数学模型智能思维决策智能思维决策逻辑推理决策逻辑推理决策决策树决策树决策表决策表模糊数学模型模糊数学模型专家系统专家系统模糊逻辑模糊逻辑神经网络神经网络遗传算法遗传算法蚁群算法蚁群算法214 4、工艺知识的获取及表示、工艺知识的获取及表示1.5 CAPP的基础技术知识是人类智能的基础，是人类在长期的生产、生活及科学知
22、识是人类智能的基础，是人类在长期的生产、生活及科学研究中积累的对客观世界的认识和经验。研究中积累的对客观世界的认识和经验。知识表达方法知识表达方法产生式表示法产生式表示法一阶谓词表示法一阶谓词表示法框架表示法框架表示法语义网络表示法语义网络表示法224 4、工艺数据库、工艺数据库1.5 CAPP的基础技术工艺数据是指在工艺过程设计过程中所使用及产生的数据。工艺数据是指在工艺过程设计过程中所使用及产生的数据。把数据库技术应用于把数据库技术应用于CAPP中制造资源的管理中，包括机床中制造资源的管理中，包括机床库、夹具库、刀具库、量具库，切削参数库，材料库等。库、夹具库、刀具库、量具库，切削参数库，
23、材料库等。常见数据库系统常见数据库系统SqlserverAccessOracleDBIISybase231 1、传统工艺过程设计存在的问题、传统工艺过程设计存在的问题1.6 CAPP的意义1 1）人工设计工艺规程一致性差，质量不稳定，难以优化和标准）人工设计工艺规程一致性差，质量不稳定，难以优化和标准化。化。2 2）效率低，大量重复劳动表现在：）效率低，大量重复劳动表现在： 产品更新换代，工艺重新设计产品更新换代，工艺重新设计 不能利用成组技术的优势不能利用成组技术的优势 工艺设计重复，导致工装设计、制造重复工艺设计重复，导致工装设计、制造重复 手工编写工艺，手工编写工艺，30%30%左右的时
24、间花费在书写上左右的时间花费在书写上3 3）不便于用计算机对工艺文件进行统一管理和维护）不便于用计算机对工艺文件进行统一管理和维护4 4）不便于将工艺专家的知识和经验集中，充分利用）不便于将工艺专家的知识和经验集中，充分利用5 5）不能适应多品种，小批量的生产形式）不能适应多品种，小批量的生产形式241 1）减轻工艺工程师的劳动强度）减轻工艺工程师的劳动强度1.6 CAPP的意义2 2）提高工艺过程设计质量）提高工艺过程设计质量3 3）缩短生产周期，提高生产率）缩短生产周期，提高生产率4 4）减少工艺过程设计费用和制造费用）减少工艺过程设计费用和制造费用5 5）CAPPCAPP是连接是连接CA
25、DCAD与与CAMCAM的桥梁的桥梁2 2、CAPPCAPP的意义的意义25 第一个第一个CAPPCAPP系统是挪威在系统是挪威在19691969年出的年出的AUTOPROSAUTOPROS系统，它是系统，它是根据成组技术原理，用零件的相似性去检索和修改标准工艺来根据成组技术原理，用零件的相似性去检索和修改标准工艺来制定相的零件规程制定相的零件规程。CAPPCAPP不是一个简单的工艺表格填写工具，不是一个简单的工艺表格填写工具，发展趋势如下：发展趋势如下：1.7 CAPP的发展趋势(1)(1)集成化、网络化集成化、网络化。(2)(2)工具化、工程化工具化、工程化(3)(3)智能化、知识化智能化、知识化262728293031323334
