计算机辅助工艺设计简介
3计算机辅助工艺过程设计
计算机辅助设计及制造技术
检索式CAPP系统
检索式CAPP系统是基于成组技术或基于特征的CAPP系统
基本原理：按照零件编码或图号 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技术
计算机辅助工艺设计
制作：彭浩舸
计算机辅助设计及制造技术
本章 学习目标
• 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系统关键技术
重点：CAPP的概念及工作原理
计算机辅助设计及制造技术
• 较少依赖于个人经验，有利于实现工艺过程的标准化，提高 相似或相同零件工艺过程的一致性
• 降低对工艺过程编制人员知识水平和经验水平的要求 • 减少所需的工装种类，提高企业的适应能力 • CAPP是CAD与CAM的桥梁，为实现CIMS创造条件
计算机辅助设计及制造技术
自动化制造系统
• 自动化制造系统是指在较少的人工直接或间接干预下， 将原材料加工成零件或将零件组装成产品，在加工过程 中实现管理过程和工艺过程自动化。管理过程包括产品 的优化设计；程序的编制及工艺的生成；设备的组织及 协调；材料的计划与分配；环境的监控等。自动化制造 系统包括刚性制造和柔性制造系统。
CAPP集成制造系统中的地位和作用
计算机辅助设计及制造技术
质量保证系统（体系）
• 质量保证体系（Quality Assurance System/QAS）是指 企业以提高和保证产品质量为目标，运用系统方法，依 靠必要的组织结构，把组织内各部门、各环节的质量管 理活动严密组织起来，将产品研制、设计制造、销售服 务和情报反馈的整个过程中影响产品质量的一切因素统 统控制起来，形成的一个有明确任务、职责、权限，相 互协调、相互促进的质量管理的有机整体。 质量保证体 系相应分为内部质量保证体系和外部质量保证体系。
计算机辅助工艺设计
计算机辅助工艺设计发展史与发展趋势姓名：专业：学号：摘要计算机辅助工艺设计（Computer Aided Process Planning，简称CAPP）是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，逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。
借助于CAPP系统，可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化等问题。
智能化的CAPP系统可以继承和学习工艺专家的经验和知识，用于指导工艺设计，在一定程度上可以弥补技术熟练、具有丰富生产经验的工艺专家普遍存在不足的缺憾。
所以CAPP自诞生以来，一直受到工业界和学术界的广泛重视。
CAPP是将产品设计信息转换为各种加工制造、管理信息的关键环节，是连接CAD、CAM的桥梁，是制造业企业信息化建设的信息中枢，是支撑CIMS（Computer Integrated Manufacturing system）的核心单元技术，作用和意义重大。
关键词智能化并行工程敏捷制造先进制造技术一．国内外CAPP发展史CAPP系统的研究和发展经历了较为漫长曲折的过程。
自从1965年Niebel 首次提出CAPP思想[1]，迄今30多年，CAPP领域的研究得到了极大的发展，期间经历了检索式、派生式、创成式、混合式、专家系统、开发工具等不同的发展阶段，并涌现了一大批CAPP原型系统和商品化的CAPP系统。
早期的CAPP系统为检索式(Retrieval)系统[2]。
它事先将设计好的零件加工工艺规程存储在计算机中，在编制零件工艺规程时，根据零件图号或名称等检索出存有的工艺规程，获得工艺设计内容。
这类CAPP系统自动决策能力差，但最易建立，简单实用，对于现行工艺规程比较稳定的企业比较实用。
检索式CAPP 系统主要用于己经标准化的工艺过程设计。
随着成组技术(GT)的推广应用，变异式或派生式CAPP（Variant CAPP)系统得到了开发和应用。
派生式CAPP系统以成组技术为基础，按零件结构和工艺的相似性，将零件划分为零件族，并给每一族的零件制定优化的加工力一案和典型工艺过程。
浅谈计算机辅助工艺设计系统
ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ2010 10ＣＡＰＰ即计算机辅助工艺设计系统（（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ 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，把毛坯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ＣＩＭＳ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加工指令生成模块；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。
二、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（Ｓｅａｒｃｈｅｓ）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。
第六章计算机辅助工艺设计
第二节 CAPP系统的工作模式
CAPP的工作过程
第二节 CAPP系统的工作模式
零件信息描述的基本方法：
零件信息描述
零件分类编码描述法 形状特征描述法 语言描述法 知识表示描述法
CAD-CAPP
第二节 CAPP系统的工作模式
零件分类编码描述法：基于成组技术原理， 采用编码系统
特点：简单易行，适用于检索式与派生式 CAPP系统。
编制标准工艺文件存储于数据库，然后，对按 待加工零件的类别检索工艺。
⑵创成法：计算机根据知识库存储的知识， 对待加工零件进行分析，通过推理、决策，确 定加工工艺。
第二节 CAPP系统的工作模式
CAPP系统应具有的基本功能 ⑴检索标准工艺文件 ⑵选择加工方法 ⑶安排工艺路线 ⑷选择机床、刀具、夹具、量具 ⑸选择切削用量 ⑹计算切削参数、加工时间、加工费用 ⑺确定工序尺寸和公差、选择毛坯 ⑻绘制工序图 ⑼给出刀具运动轨迹，自动进行NC编程 ⑽加工过程模拟
缺点：对零件信息的描述过粗，对零件的 具体形状、尺寸、精度描述不是十 分清楚。
第二节 CAPP系统的工作模式
形状特征描述法：将组成零件的各个特征 按一定顺序逐个地输入到计算机中去。
特点：特征与加工方法对应，方便加工方 法确定； 包含了尺寸、公差、粗糙度以及热 处理。
缺点：这种方法比较繁琐、费时。
第二节 CAPP系统的工作模式
第一节 概述
国内主要CAPP软件： 1. 机械加工工艺手册（软件版） 2. 金叶CAPP 3. 开目 CAPP 4. 天河工艺设计（TH-CAPP）
第二节 CAPP系统的工作模式
Capp系统的工作原理 到目前为止，国内外发表的CAPP系统分两大
类，其工作原理为派生法（检索法）和创成法。 ⑴派生法：根据成组技术将工件分类，按类
基于计算机辅助工艺设计的制造装备研发
基于计算机辅助工艺设计的制造装备研发随着科技的快速发展，我们的生活也在不断地得到改善。
而在各个领域中，制造业也是其中一个最为重要的领域之一。
近年来，随着制造技术的不断发展，计算机辅助工艺设计（Computer-Aided Process Design，CAPD）在制造业中的应用越来越广泛。
本文将介绍一下基于计算机辅助工艺设计的制造装备研发。
一、计算机辅助工艺设计计算机辅助工艺设计（CAPD）是制造业中崭新的一种技术，它主要是使用计算机在工艺设计、参数优化等方面进行辅助。
CAPD通过将传统工艺设计和计算机技术相结合，使得制造过程自动化程度更高、效率更高、质量更稳定。
CAPD不但可以辅助设计生产工艺，还可以执行CAD工艺设计、CAM数控编程、CAE模拟分析等诸多功能，将传统的手工工艺模式升级为更为严谨的数字化模式。
这样可以大大提高产品的生产效率、质量和准确度。
CAPD技术为制造业的智能化、自动化发展提供了强有力的保障。
二、制造装备研发制造装备是制造业中的重要组成部分，可以说没有良好的装备，制造业就没有可能持续发展。
制造装备研发的难点在于识别出新工艺和新材料的物理、化学特性，并分析它们的优缺点，从而得出最优解。
在传统的制造装备研发中，往往需要耗费大量的人力、物力和时间，同时也存在着误差的风险。
但是，如果应用CAPD技术，就可以将其中的大部分工作交给计算机来完成，减少了人为因素，提高了产品的研发效率和质量。
三、基于CAPD的制造装备研发基于CAPD的制造装备研发可以分为多个阶段，具体如下：1. 工艺设计：首先，需要通过CAPD软件对产品的生产流程进行工艺设计。
在这一阶段，通过对原料、加工工艺等诸多因素的分析来确定最佳的生产方案。
2. 模拟分析：在确定好生产方案之后，需要进行工艺模拟分析，以验证该方案的可行性。
在这一阶段，可以利用CAE技术对产品进行数值分析，得出各项工艺参数的具体数值。
3. 数控编程：有了验证过的工艺参数数值，接下来需要进行数控编程。
计算机辅助工艺规程设计(教案1)
第九章计算机辅助工艺设计第九章计算机辅助工艺设计9.1 概述计算机辅助工艺规程设计是随着计算机科学与技术的发展在20世纪60年代兴起的一种工艺规程设计技术。
CAPP系统研究开发始终是以克服传统工艺设计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。
在工业界推广应用CAPP系统产生了良好的社会和经济效益, 特别是20世纪80年代以来, 随着CIMS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, CAPP系统研究成为当今各国的研究的重要内容之一。
9.1.1 计算机辅助工艺过程设计（Computer Aided Process Planning, CAPP)指在工艺人员借助于计算机,根据产品设计阶段给出的信息和产品制造工艺要求, 交互地或自动地确定产品加工方法和方案,如加工方法选择、工艺路线确定、工序设计等。
如图所示CAPP系统功能模型。
9.1.2工艺设计自动化的意义1.工艺规程设计的任务工艺规程设计是工厂工艺部门的一项经常性的技术工作, 是连接产品设计和产品制造的桥梁。
以文件形式确定下来的工艺规程是后续工艺装备制造和零件加工的主要依据, 它对组织生产、保证产品质量、提高生产率、降低成本、缩短生产周期、改善劳动条件都有着直接的影响, 是生产中的关键性工作。
工艺规程设计的主要任务是为被加工零件选择合理的加工方法、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。
2.传统的工艺规程设计方法长期以来, 传统的工艺规程设计一直是由工艺人员根据他们多年从事工厂生产活动而积累卡的经验, 以手工方式进行的。
包括查阅资料和手册, 进行工艺计算, 绘制工序图, 填写工艺卡片和表格文件等。
其中花费在书写工艺文件上的时间占30%, 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。
由于工艺规程设计处于产品设计和制造之间的中间环节, 传统的工艺设计方法要求工艺设计人员具有丰富的生产经验, 不仅要熟悉产品设计方面的信息, 还要了解有关制造方面的指示。
第6章计算机辅助工艺规程设计
第6章计算机辅助工艺规程设计
计算机辅助工艺规程设计是指利用计算机技术和软件开发工具，辅助制定和管理工艺规程的过程。
它主要包括工艺规程管理系统、数据库管理系统和工艺规程自动生成系统等。
通过计算机辅助工艺规程设计，可以提高工艺规程的准确性、可靠性和可操作性，加强工艺规程的管理和控制，提高生产效率和产品质量。
在计算机辅助工艺规程设计中，首先需要建立工艺规程管理系统。
该系统应包含工艺规程的录入、修改、查询、发布和备份等功能。
通过该系统，可以实现对工艺规程的集中管理和全面控制，确保工艺规程的统一性和一致性。
同时，还可以通过该系统实现工艺规程的电子化存储和在线共享，方便工艺人员进行查询和使用。
最后，需要建立工艺规程自动生成系统。
该系统通过提供各种模板和规则，实现对工艺规程的自动化生成和自动化更新。
通过该系统，可以大大减少人工编写工艺规程的时间和工作量，提高编写工艺规程的准确性和一致性。
同时，还可以根据产品生产过程中的实际情况，自动调整和更新工艺规程，提高规程的合理性和适应性。
总之，计算机辅助工艺规程设计是一项重要的工艺管理技术，可以提高工艺规程的管理效率和工艺控制的准确性。
通过合理的设计和应用，可以充分发挥计算机技术在工艺规程管理中的优势，提高工艺规程的质量和生产效率，为企业的发展提供有力支持。
计算机辅助工艺设计技术及应用
第一节 计算机辅助工艺设计技术及应用
一、 基本概念及意义
计算机辅助工艺设计技术(Computer AidedProcess Planning，缩写CAPP) 是指将企业产品设计数据转换为 产品制造数据的一种技术。 计算机辅助工艺设计是通过 向计算机输入被加工零件的几何信息(如结构、 形状、 尺寸等) 和工艺信息(如加工要求、 材料、 热处理、批 量等)，由计算机辅助工艺设计人员进行工艺规程设计 并自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过 程。
计算机辅助工艺设计的重要意义主要体现：
1) 可以将工艺设计人员从大量繁重的重复性的手工劳动中 解放出来，使他们能将主要精力投入新产品的开发、 工艺 装备的改进及新工艺的研究等具有创造性的工作中。 2) 可以大大缩短工艺设计周期，保证工艺设计的质量，提 高产品在市场上的竞争能力。 3) 可以提高企业工艺设计的标准化，并有利于工艺设计的 最优化工作。 4) 能够适应当前日趋自动化的现代制造环节的需要，并为 实现计算机集成制造系统创造必要的技术基础。
二、 先进制造技术的分类
1. 先进制造工艺技术
ATI 高端显卡R250芯片
DIC—45/ 5轴精密高速轮廓加工机床
2. 制造自动化技术
制造自动化是指用机电设备及工具取代或放大人的体力， 甚至取代和延伸人的部分智力，自动完成特定的作业，包括 物料的存储、 运输、 加工、 装配和检验等各个生产环节的 自动化。
二、 计算机辅助工艺设计系统的体系结构
计算机辅助工艺设计(CAPP) 系统由控制模块、 零件信息输入模块、 工艺规程设计模块、 工序决策 模块、 工步决策模块、 NC加工指令生成模块、 工艺 文件管理和输出模块、 加工过程动态仿真、 工艺数 据库和知识库等基本模块组成。
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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。
图9－13 非回转体零件座的编码示例
9. 5.1.3．成组工艺
1．划分零件族（组）
根据零件编码划分零件族（组）的方法主要有：
（1）特征码位法特征码位法是将对某种目的要求影响最大的码位作为划分零件组的依据，而不考虑那些影响不大的码位。
例如制造部门从加工要求的相似性出发，往往把影响最大的零件类别、外形、尺寸和材料等码位作为特征码位。
如果采用奥匹兹系统，即将一、二、六、七等四个码位相同的零件划分为一组。
根据这个规定，编码为043603072、041103070、047023072的这三个零件可划分为同一组。
（2）码域法码域法是将每个码位上的特征码规定一定的允许变动范围，凡零件的代码在这个允许范围内的，就属于这个零件组。
例如可以规定某一组零件的第一码位的特征码只允许取0和1，第二码位的特征码只允许取0、1、2、3等。
（3）特征位码域法在分组时，若采用特征码位法，则分组数多，但每组中的零件种数少。
而采用码域法分组时，由于在非主要码位上对零件的相似程度也进行了限制，而那些被摒弃在外的零件特征并不一定影响成组技术的效果，这对扩大零件组中的零件数也是不利的。
因此通常将上述两种方法结合起来使用，既按要求选取特征性较强的特征码位，又规定这些码位上特征码允许的变化范围（码域），并以此作为零件分组的依据。
2．拟定成组工艺路线
在零件组组成以后，选择一个能包括组内所有零件结构要素的复合零件，复合零件既可以是实际零件，也可以是假想的（人为虚拟的）
零件。
图9-14中的复合零件就包含其中三个
零件的所有待加工表面的特征，零件组的加工
工艺过程就按复合零件来编制。
这在编制的工
艺过程中，便能用来加工该组零件中的任何一
个零件。
对结构复杂的零件，要将组内全部形状结
构要素综合而形成一个复合零件，常常是困难
的。
此时可采用流程分析法，即分析组内各零
件的工艺路线，综合成为一个工序完整、安排
合理、适合全组零件的工艺路线，编制出成组
工艺卡片。
3．选择设备并确定生产组织形式 根据拟定的工艺过程，选择合理的高生产率机床（或进行改装）将它们编制成机床组，
井按工艺流程原则布置这一机床组。
随着成组技术的推广和发展，它的组织形式已由初级形式的成组单机加工逐步发展到成组生产单元、成组流水线和自动线，以至现代最先进的柔性制造系统和全盘无人化工厂。
4．设计成组夹具、刀具的结构和调整方案
在成组加工中，更换工件时，机床上的夹具并不更换，只作适当的调整，但要求调整简便、迅速。
根据这个原则，设计成组夹具及刀具的结构和调整方案。
9. 5.2计算机辅助工艺设计方法
1．样件法
在成组技术的基础上将编码相同或相近的零件组成零件组（族），并设计一个能集中反映该组零件全部结构特征和工艺特征的主样件（综合零件），然后按主样件设计适合本厂生产条件的典型工艺规程。
当需要设计某一零件的工艺规程时，输入该零件的编码，计算机自动识别它所属的零件组（族），并调用该组主样件的典型工艺文件，然后根据形面编码、加工精度和表面质量要求，从典型工艺文件中筛选出有关工序，并进行切削用量计算。
对所编制的工艺规程还可以通过人机对话方式进行修改，最后输出零件的工艺规程，其设计流程如图9－15所示。
这种方法的特点是系统简单，但要求工艺人员参与并进行决策，所编制的工艺规程只局限于特定的工厂和产品。
图9－14 复合零件法示例 C 1—车一端外圆 C 2—车另一端外圆、螺纹倒角 XJ —铣键槽 Z
一钻径向辅助
图9-15样件法计算机辅助工艺规程设计流程
2．创成法
创成法是只要输入零件的图形和工艺信息，由计算机软件系统按照各种工艺决策的算法和逻辑步骤，自动生成工艺规程。
其特点是自动化程度高，但系统复杂，技术上尚不成熟，其通用系统有待于进一步研究开发。
参考文献
1．谢家瀛主编，机械制造技术概论，北京：机械工业出版社，2001年7月
2．刘友和主编，金工工艺设计，广州：华南理工大学出版社，1991年8月
3．周增文主编，机械加工工艺基础，长沙：中南大学出版社，2003年7月
4．张木青、宋小春主编，制造技术基础实践，北京：机械工业出版社，2002年2月。