第四章 计算机辅助工艺过程设计
计算机辅助工艺规程设计教案
计算机辅助工艺规程设计教案一、教学目标1. 理解计算机辅助工艺规程（CAPP）的基本概念和作用。
2. 掌握CAPP系统的组成和主要功能。
3. 学会使用CAPP软件进行工艺规程的设计和。
4. 能够根据零件的图样和要求，编写出合理的工艺规程。
二、教学内容1. 计算机辅助工艺规程概述计算机辅助工艺规程的概念CAPP的作用和意义CAPP与CAD、CAM的关系2. CAPP系统组成与功能CAPP系统的硬件与软件CAPP系统的主要功能CAPP系统的应用领域3. CAPP软件的使用CAPP软件的界面与操作零件图样的输入与解析工艺规程的设计与4. 工艺规程的编写方法工艺规程的基本结构工艺路线的制定工艺参数的确定工艺文件的输出与传递5. 案例分析与实践使用CAPP软件进行实际零件的工艺设计分析设计结果的正确性和合理性探讨如何优化工艺规程的设计三、教学方法与手段1. 讲授法：讲解CAPP的基本概念、系统组成和功能。
2. 演示法：展示CAPP软件的使用方法和操作步骤。
3. 实践法：让学生动手操作CAPP软件，进行实际零件的工艺设计。
4. 案例分析法：分析实际案例，引导学生思考和探讨如何编写合理的工艺规程。
四、教学安排1. 第1-2课时：讲解CAPP的基本概念和作用。
2. 第3-4课时：介绍CAPP系统的组成和功能。
3. 第5-6课时：学习CAPP软件的使用方法和操作步骤。
4. 第7-8课时：讲解工艺规程的编写方法和注意事项。
五、教学评价1. 课堂讲解的掌握程度：通过提问和讨论，评估学生对CAPP的基本概念和系统的了解。
2. 软件操作的熟练程度：评估学生在CAPP软件操作中的准确性和效率。
3. 工艺规程设计的合理性：评估学生设计的工艺规程的正确性和合理性。
4. 案例分析的深入程度：评估学生在案例分析中对工艺规程优化能力的思考和探讨。
六、教学资源1. 教材：《计算机辅助工艺规程设计基础》2. 软件：X CAPP软件（或其他适用的CAPP软件）3. 网络资源：相关的在线教程、案例和视频资料4. 实物模型：用于展示和分析实际零件的工艺设计七、教学实施步骤1. 导入新课：通过展示实际生产场景，引出计算机辅助工艺规程设计的重要性。
计算机辅助设计与制造技术计算机辅助工艺过程设计PPT教案
二、数控机床概述 1、数控机床的概念及组成 数控机床是采用计算机、利用数字进行控制的高效、能自动化加工的 机序及信息载体 数控装置 伺服驱动系统 机床本体 辅助装置及附属设备
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加工程序及信息载体 加工程序是数控机床自动加工零件的工作指令，其存储着加工零件所需 的全部操作信息和刀具相对工件的位移信息。 常用信息载体：穿孔带、磁盘等。
计算机辅助设计与制造技术计算机辅助工艺过程设计
CAPP系统的结构组成 零件信息的获取 工艺决策 工艺数据/知识库 人机界面 工艺文件管理/输出
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二、CAPP系统的类型及工作原理
派生式
类型
创成式
综合式
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派生式 是在成组技术的基础上，按零件结构和工艺的相似性，用分类编码法， 将零件的优化加工方案和典型工艺规程，以文件形式存储在计算机中。
感谢您的观看。
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3、工艺设计决策机制 主要包括工艺流程决策、工序决策、工步决策及工艺参数决策等。
4、工艺知识的获取及表示 5、工艺数据库的建立
如机床参数、刀具参数、夹具参数、量具参数、材料、加工余量、标准 公差及工时定额等。
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四、开目CAPP软件功能简介 开目CAPP是国家863/CIMS单元目标产品，是一种简洁、实用、高 效、开放的CAPP系统.
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创成式 其是一个能综合零件加工信息，自动地为一个新零件创造工艺规程 的系统。
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综合式 其是派生式与创成式CAPP的综合，采用派生与自动决策相结合的方法 生成工艺规程。
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三、CAPP系统的基础技术 1、成组技术 其实质是利用事物的相似性，把相似的问题归类成组并进行编码，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。
计算机辅助工艺过程设计CAPP
计算机辅助工艺过程设计CAPP计算机辅助工艺过程设计(CAPP)是一种利用计算机技术辅助进行工艺过程设计的方法。
通过CAPP，可以更加高效地完成工艺过程的设计和优化，提高产品质量和生产效率。
本文将介绍CAPP的原理、应用和优势。
1. CAPP的原理CAPP的原理是基于计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助设计(CAD)技术，通过将产品的几何形状和特征信息转化为工艺信息，自动生成相应的工艺规程和工艺文件。
CAPP利用计算机的存储、计算和显示功能，将工艺过程中的各个环节进行自动化处理，提高了工艺过程的设计效率和准确性。
2. CAPP的应用CAPP广泛应用于制造业中的工艺过程设计，特别是在复杂产品的生产中起到了重要的作用。
以下是几个常见的CAPP应用领域：2.1 机械制造在机械制造业中，CAPP可以帮助制定工艺流程、选择适当的机床和刀具、配置材料等。
通过CAPP分析，可以优化整个工艺过程，减少生产时间和成本，并提高产品质量。
2.2 电子制造CAPP在电子制造业中的应用主要是帮助制定印制电路板(PCB)的工艺流程和焊接工艺。
CAPP可以自动生成PCB的工艺规程，根据不同的焊接要求，选择适当的焊接方式和焊接材料。
2.3 汽车制造在汽车制造业中，CAPP可以帮助制定汽车零部件的工艺流程和装配工艺。
通过CAPP分析，可以优化汽车装配过程，减少生产周期和人力投入，并提高汽车的质量和可靠性。
3. CAPP的优势相比传统的工艺过程设计方法，CAPP具有以下几个优势：3.1 提高工艺设计效率CAPP利用计算机技术自动生成工艺规程和工艺文件，大大减少了人工设计的时间和精力。
只需要输入产品的几何形状和特征信息，CAPP就可以自动完成工艺过程的设计，极大地提高了工艺设计的效率。
3.2 提高工艺设计的准确性传统的工艺设计往往依赖人工经验和主观判断，存在很大的随意性和不确定性。
而CAPP利用计算机的计算和分析能力，能够更加客观和准确地进行工艺过程的设计和优化，降低了设计错误的风险。
计算机辅助工艺过程设计
2020/8/9
派生式CAPP系统
可看成检索式CAPP系统的发展， 又称变异式CAPP系统
基本原理：利用成组技术(GT)代码 或企业现行零件图编码，根据结构 和工艺相似性将零件进行分组，然 后针对每个零件组编制典型工艺（ 主样件工艺）
CAPP的发展历 程
• 研究派生式
CAPP • 推出典型系统
提出CAPP CAM－I
1976年
• 研究创成式
CAPP系统 • 智能化工艺
决策方法 • 零件信息 自动获取
• 深入研究
派生式CAPP • CAPP进入 实用化 • CAPP数据
管理与应用
• 研究新的
CAPP系统 结构与方法 • CAPP性能 提高
向CAD反馈产品的机构 工艺性评价信息,满足并行 CAD 产品设计要求
CAM 工装CAD
向CAQ（质量保证 系统）提供工序、 设备、工装、检测
向MIS(管理信息
CAPP
系统)提供各种工
艺过程文件和夹具、 刀具…信息；
MIS
MAS
CAQ
接受MIS反馈的工 向MAS（制造自动化系统）提供各种过
作报告和工艺修改 程文件和夹具、刀具等信息；
2020/8/9的局限性和创成式系统的高难度
检索式CAPP系统
检索式CAPP系或系图统号
将企业现行各类工艺文件存入计 算机数据库
设计时根据零件编码或图号 ，在工艺文件库中检索类似零 件的工艺文件，由工艺人员采 用人机交互方式修改、编辑
检索式CAPP系统实际上是一个工艺文件数据库的管理系统，功能较 弱、自动决策能力差
计算机辅助设计与制造(第四章)
3
2013/5/15
第4章 逆向工程与新产品设计
残缺数据处理实例
应用实例 对以上提出的造型修复方法，结合作者实际的科研工作，列举以下实例说明：
（1）如图4.8所示，尖角部分是最容易受损的部位，进行几何形状规则化后， 得到如图4.8所示的周边框线，就可以用扫描法或桥接法来恢复所缺部分。 （2）如图4.9所示，通过修改曲面的U或V值来拓展曲面，然后进行拓扑操作 切掉多余的部分。 （3）如图4.10所示的点云出现了数据重叠或数据缝隙（在测量时通过对边界 点进行标识来区分是重叠还是缝隙）。这种情况通常采用后退取数据点，然后 用边界上的点来控制曲面精度，以便动态局部修改曲面。 图4.11 点云数据的空洞 （4）如图4.11所示的数据空洞，在将横向或纵向的点拟合成曲线以后，分别 将空洞两边对应的曲线进行样条拼接来获得所缺的数据。
（2） 数据重叠或数据间隙
在一些大型零部件的反求工程中，由于受测量设备和计算机软硬件的限制
或产品几何形状以及后续工艺的要求，需将产品原始模型进行分块测量。在这 种情况下测得的数据由于主客观原因在分界线上容易造成数据不重合，出现数 据重叠或数据间隙。
（3）产品原始模型局部变形或破损
产品局部变形后的区域不能反映产品最初的原形，该区域的数据不能作为 反求建模的依据。由于产品破损也造成数据不全。
(2)逆向工程的材料反求法 对逆向对象材料的分析包括了材料成 分的分析﹑材料组织结构的分析和材料的性能检测等几大部分。其中， 常用的材料分析方法有：钢种的火花鉴别法，钢种听音鉴别法，原子发 射光谱分析法，红外光谱分析法和化学分析微探针分析技术等；而材料 的结构分析主要是分析研究材料的组织结构﹑晶体缺陷及相互之间的位 相关系，可分为宏观组织分析和微观组织分析；性能检测主要是检测其 力学性能和磁﹑电﹑声﹑光﹑热等物理性能。
计算机辅助工艺过程设计名词解释
计算机辅助工艺过程设计名词解释计算机辅助工艺过程设计名词解释以下是一些与计算机辅助工艺过程设计相关的名词，每个名词都附有简短的解释和示例。
1. CAD（Computer-Aided Design）CAD是计算机辅助设计的缩写。
它是利用计算机系统进行产品设计和创建工程图纸的过程。
CAD能够提供准确、高效的设计工具，使设计师能够快速创建、编辑和分析设计图纸。
•示例：使用CAD软件设计一个三维模型，然后生成2D工程图纸以便进行制造。
2. CAM（Computer-Aided Manufacturing）CAM是计算机辅助制造的缩写。
它是利用计算机技术来控制和管理制造过程的方法。
CAM可以帮助制造商实现自动化生产，提高效率，并减少人为错误。
•示例：使用CAM软件将产品设计图转化为机器可识别的控制代码，以进行自动化加工。
3. CNC（Computer Numerical Control）CNC是计算机数控的缩写。
它是一种通过预先编程指令来控制机床和工具进行加工的技术。
CNC使得工人不需要手动操作机床，而是通过计算机控制机床的动作和工具位置。
•示例：通过CNC编程，可以实现自动化的铣削、钻孔和切割操作，提高加工精度和效率。
4. 简洁编程简洁编程是一种使用简单指令和参数进行编程的方法。
它旨在提高程序的可读性和易用性，减少代码冗余，并简化调试和维护过程。
•示例：在简洁编程中，使用关键字和简化的语法来快速定义变量、循环和条件语句。
5. 离散事件仿真离散事件仿真是一种基于事件触发的仿真方法。
它模拟系统中的离散事件和它们之间的相互作用，以评估系统的性能和特征。
•示例：使用离散事件仿真来模拟一个生产线，以确定关键路径和瓶颈，以改进生产效率。
6. 过程规划过程规划是通过分析和优化工艺流程来提高生产效率和质量的过程。
它包括确定任务的顺序和先后关系，以及资源的分配和调度。
•示例：进行过程规划，确定在汽车组装线上所需的步骤和工作站，以最大限度地提高生产效率。
第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP
第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP
4.1 CAPP概述
4.1.3 CAPP研究内容
(8)智能化CAPP技术 依靠基于知识系统(专家系统)的知识获取、表达、存储 和处理能力来提高CAPP系统的适应性与灵活性，其内容涉 及：智能化的创成式CAPP方法、工艺决策模型及知识处理、
CAPP专家系统工具、分布式的智能CAPP系统等。
(1)几个基本概念
工序：工序是工艺过程的单位，它是一个(或一组)工人在一
个工作地点，对一个(或同时对几个)工件连续完成的那一部 分工作。 工位：工位是指工件在机床的某一位置上所完成的加工。 装夹：装夹就是指定位并夹紧工件的整个过程。在同一工序
中，工件有时需要在几次装夹下才能完成加工。
第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP
4.1 CAPP概述
4.1.1 CAPP概念
1. CAPP概念：CAPP－－Computer Aided Process Planning
1)工艺规程设计 工艺规程设计又称工艺过程设计、工艺过程规划、工艺计 划。工艺规程设计的任务是将产品的设计信息(产品描述)转换 为加工工序、加工要求等指令信息，以便制造零件或产品。 2)CAPP(计算机辅助工艺规程设计) 计算机辅助工艺规程设计 CAPP 是利用计算机存储、检索、 计算、绘图等功能支持工艺规程设计，从而提高工艺设计效率 与质量的技术。
第五章
第六章
计算机辅助质量保证CAQ
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
计算机集成制造系统概论
第四章 计算机辅助工艺规程设计
4.1 CAPP概述 4.2 CAPP系统 4.3 成组技术
计算机辅助工艺规程
4.1.2 CAPP 的发展历程
1965年 1969年
20世纪60 年代末
20世纪 70年代
20世纪 80年代
2003年
Nibe首先提出了 CAPP的概念
挪威开发出世界上第一 套具有实用价值的 Auto-Pros系统
美国CAM-I公司推出 APP系统
建造BOM
截止1989 年末，国 际上已开 发出近 200个 CAPP系统
04 计算机辅助工艺规程设计（CAPP）
4.1.3 CAPP 的基本模式和原理
1. 派生式（Variant）CAPP系统
2. 创成式（Generative）CAPP系统
3. 综合式CAPP系统
4. CAPP专家系统
• 利用零件的相似性，相似的零 件有相似的工艺过程；一个新 零件的工艺规程是通过检索相 似零件的工艺规程并加以筛选 或编辑而成。由此得到“派生” 这个名称。派生式工艺过程设 计系统也称为检索式、修订式 或变异式工艺过程设计系统。
• 实现CAD/CAPP/CAM系统的集成化 • 实现基于企业信息的集成化 • CAPP与上游CAD系统实现产品信息的双向交流和传送，与下游生产调度系统、质
量控制系统等不同的企业生产管理信息系统建立起内在联系
通用化：满足不同产品企业类型、不同生产规 模、不同企业部门的工艺设计和工艺管理的基 本需求
• 建立通用CAPP系统的基本结构 • 建立通用CAPP系统的基本工作流程 • 建立通用CAPP系统的标准的用户界面
• 1）系统原理简单，易于实现，继 承和应用了企业成熟的传统工艺， 而且发展较早，在应用方面有一定 优势。
• 2）派生式CAPP计算机存储的是一 些标准工艺过程和标准工序，而不 是工艺决策逻辑。
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♦ 交互式CAPP系统 ♦
交互式CAPP系统采用人机对话的方式基于 标准工步、典型工序进行工艺设计，CAPP系统
♦ 变异型CAPP系统亦称派生式CAPP系统。它是利
用成组技术将工艺设计对象按其相似性（例 如，零件按其几何形状及工艺过程相似性；部 件型工 艺，并建立典型工艺库。当为具体对象设计工 艺时，CAPP系统按零件（部件或产品）信息和 分类编码检索相应的典型工艺，并根据具体对 象的结构和工艺要求，修改典型工艺，艺过程设计各阶段的决策是多种多样的，既
包括加工方法选择、加工设备选择等各类选择 性问题，又包括工序安排、工序排序、工步安 排择性问题：反向设计法。一是从后往前逐个
F T F 1
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F 1
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2
3
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3
CAPP工艺决策专家系统
♦ 专家系统(Expert System) ♦ 是一种在特定领域内具有专家水平的计算机程
序系统，它将人类专家的知识和经验以知识库 的和经验 对现实中的问题作出判断和决策。
直径≤12 12<直径≤25 25<直径≤50 直径>50 位置度≤0.05 0.05<位置度≤0.25 位置度>0.25 公差≤0.05 0.05<公差≤0.25 公差>0.25 钻孔 铰孔 F F T 1
T F F F F F
T F F F
零件族 矩阵文件 标准工艺 路线文件 专用 标准工艺 标题数 路线 据输入 检索文件 工序 计划文件
零件族 搜索
工序计划 检索编辑
零件分 类代码工艺 规程淘花/专用工艺规程 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 ♦ 编制标准工艺规程专用 ♦ 标准工艺规程数据库结构设计
T F F F
F T F F F F T F F T 1
F T F F F F T
F T F F F T F F T
F T F F F T F T F F 1 2
F T F F T F F T F F 1 2 3 4
F F
F F
F F
F CAPP系统原理
工艺APP系统的开发
♦ 明确零件对象及应用环境 ♦ 零件结立
♦ 系统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，而专家系统则以的变化、涉及的工艺范围、系统功能
由“孤岛”到“集成”、系统设计上
♦ 系统开发上：CAPP的研究开始注重工艺基本数
据设计的 角度，为工艺设计人员提供辅助工具，同时为 企业的信息化建设服务。这直接导致了CAPP软 件产品的迅速发展，产生了人机交互为主的新 一代CAPP工具系统，并在企业实际应用中取得 了良好的成效。淘花/专用CIMS环境下的CAPP
CAM CAD 专用 CAPP CAQ MAS淘一般的工艺编制过程
♦ 工艺设计的主要任务是为被加工零件选择合理
的加工方法和加工顺序，以便能按设计要求生 产出合格的成品零件 ♦ 按件清单 划分工艺路线
♦ 系统程序设计、编码、调试与试运行淘花/专用修订式CAPP系统的应用
♦ 零件编码 ♦ 检索储、打印淘花/专用生成式CAPP系统原理
♦ 将人们设计工艺过程时用的推理与决策方法转
换成计算机可以处理的决策模型、算法及程序 代码，从而依靠系统决策，系统所要解决的是复杂而专门的问题。 ♦ 专家系统突出了知识的价值。 ♦ 专家系统采用的是人工智能的原理与技术，如
符 专家系统注重于知识本身而不是确定的算法， 专家系统的优劣很大程度上取决于它所具有的 专门知识，因此也被称为知识基系统 (Knowledge B 按设计蓝图、零件清单编制工艺规程，选择加
工方法，排出加工工序过程，选择各工序的加 工余量、参数、刀具、工艺装备，绘制必要的 工细表、 外协件明细表、焊接件明细表、锻件明细表、 ♦ ♦ ♦
毛坯的选择及毛坯图生成 定位夹紧选择 加工方法选择 夹具、量具等工艺装备选择 ♦ 工艺参数计算：切削 专用机床、刀具、夹具、量具等工艺装备设计
方案的提出 ♦ 工艺文件的输出专用淘花/专用典型的复杂问题
♦ 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 批成本及 工时定额，甚至传统习惯等方面的信息。工艺 因素错综复杂，工艺理论又不成熟，因此说工十年的发展历程，但至今
仍是计算机辅助技术领域的薄弱环对零件信 息的自动获取，过份强调工艺决策的自 动化。 ♦ 成功应 涉及的范围广，用到的信息量大 ♦ 不同企业、不同制造环境、不同产品类
型、不同生产管理模式、产品工艺信、同一制造环境，随着工艺水 平的提高和生产管理模式的改变，产品 工艺信息模型及其表现形式、 随着CAPP集成化 综合式CAPP是将派生式、创成式和交互式CAPP
的优点集为一体的系统。目前，国内P专家系统
♦ CAPP专家系统是一种基于人工智能技术的CAPP
系统，也称智能型CAPP系统。 ♦ 专家系统和创成式CAPP系统都以自动方式生成 工艺规识库加 推理机为特征的。
第四章 计算机辅助工艺过程设计
♦ 定义：CAPP (Computer Aided
Process
Planning) ♦ 系列加 工步骤和设备、工装需求说明的过程。 ♦ CAPP确定产品制造过程及制造所需的制造资 源、制造时间等，是完成产品设计信息向制造 信息转换的关键性环节。
CAPP的功能会提出更高的要求 ♦ 随着CAPP工作平台的工艺设计方 案的改变，因此说工艺在师繁重的劳动，工艺人员
可以更多地投入工艺试验和工艺攻关， 而且可以保证工艺设计的一缩短 生产准备周期，提高生产率 ♦ 减少工艺过程设计费用及制造费用 ♦ 在CIMS中，CAPP是连接CAD与CAM的桥 梁。淘花/专用CAPP系统的基本组成
♦ 产品设计信息输入 ♦
生成式方法 ♦ 产品工艺信息输出淘花/专用CAPP系统中零件信息描述
♦ 零件分类编码法 ♦
优点： 类型和设计方法很多，但从国内的普遍
Байду номын сангаас
情况来看，以派生式为基础的CAPP设计方法较 为适用，其主要原因是正在开展或准备推行 CAPP的工厂大都为几十年以上的老厂，产品种 类的产品 工艺，在此基础上，通过整理和完善，可制定 出派生式CAPP系统需要的产品典型工艺和确求创成或专家系统的方法，对企业积
累的大量的行之有效的工艺方案弃之不用，在 系统的开发技术、开发费用及系统开发的耗费 时间等CAPP系 统软件的商品化。淘花/专用修订式CAPP系统的结构
淘花/专用判定树孔加工方法的判定树
精镗 位置度度 公差<0.25 半精镗 公差=0.05 0.25≤公差 钻 沟槽 公差=0.25 铣 内螺纹 攻丝 孔 0.0
选择加工工序的方法；一是直接选择出特征的 加工工序许多CAPP系 统都在限定的条件下给出决策模型淘花/专用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
次测试（判断），得出的结论或拟采取的件得到满 足时，则沿分支向前传递，以实现不满足时则转向出发结点的另一分
支，以实现逻辑或（OR）的关系。 ♦ 最后，由树的根结点到终端它直接转换 成逻辑流程图，并用程序设计语言中的 “IF…THEN 创成式CAPP系统是根据工艺决策逻辑与算法进
行工艺过程设计的，它是从无到有自动生成具 体对象的工艺规程。 ♦ 创成式由于工 艺决策随制造环境变化的多变性及复杂性等因 素，对于结构复杂、多样的零件，实现创成式 CAPP系统非常困难。