最新减速器辅助设计软件的开发——CAPP工具设计
减速器辅助设计软件的开发——CAPP工具设计.
1 绪论工艺过程设计在机械制造过程中占据及其重要的一环，它是连接产品设计和车间产品制造的中间桥梁。
传统的工艺过程设计由人工编制，其设计质量在很大程度上依赖工艺设计人员的水平，并且存在劳动强度大、效率低、设计难以做到最优和标准等缺点。
随着制造业进入信息化和知识经济时代，制造业呈现出新的特点，过去追求的是产品的低成本高质量，而现在多品种、小批量、短交货期的要求越来越迫切。
制造重点也由以前的成本和质量并重向现在的质量和时间并重转变，因而，传统的工艺过程设计方法已经不能适应当前制造业发展的需要，而CAD/CAM的系统集成化、智能化成为大势所趋，计算机辅助工艺设计CAPP在其中起着不可替代的作用，所以被人们日益重视。
CAPP的使用可以大大缩短工艺设计周期，有利于工艺设计的最优化和标准化，是CIMS等先进制造系统的技术基础。
因此，世界很多国家都在大力研究CAPP平技术，CAPP技术的理论研究和实际应用已经蓬勃发展起来[1]。
1.1 CAPP的发展历程CAPP的研究开发始于20世纪60年代末，在CAPP发展史上具有里程碑意义的是设在美国的国际性组织CAM-I于1976 年开发的CAPP系统。
国内最早开发的CAPP系统是同济大学的TOJICOP修订式系统和西北工业大学的CAOS生成式系统，其完成的时间都在80年代初。
经过30多年的历程，国内外对CAPP技术已经进行了大量的探讨与研究，无论在研究的深度上海事广度上都不断取得进展[2]。
CAPP的内涵也在不断的发展，从狭义的观点看，CAPP是利用计算机完成工艺过程设计，输出工艺规程，以及在工艺设计上代替工艺人员的劳动。
但是在集成化、智能化、网络化、或先进制造模式中，特别是在并行工程工作模式中，“PP”不再单纯理解为“Proces Planning”，而应增加“Production Planning”的涵义。
这样，就产生了CAPP的广义概念：即CAPP的一方面向生产规划最佳化及作业计划调度最佳化发展，作为制造资源计划MRPⅡ的一个重要组成部分；另一方面能够与物流系统相联系，生成NC加工控制指令，以控制物质流或加工过程。
计算机辅助工艺规程设计（CAPP）
计算机辅助工艺规程设计（CAPP）一、概述CAD的结果能否有效地应用于生产实践，NC机床能否充分发挥效益，CAD与CAM能否真正实现集成，都与工艺设计的自动化有着密切的关系，于是，计算机辅助工艺规程设计（CAPP，Computer Aided Process Planning）就应运而生，并且受到愈来愈广泛的重视。
工艺规程设计的难度极大，因为要处理的信息量大，各种信息之间的关系又极为错综复杂，以前主要靠工艺师多年工作实践总结出来的经验来进行。
因此，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。
这样编制出来的工艺规程一致性差，也不可能得到最佳方案。
另一方面熟练的工艺人员日益短缺，而年轻的工艺人员则需要时间来积累经验，再加上老工艺人员退休时无法将他们的“经验知识”留下来，这一切原因都使得工艺设计成为机械制造过程中的薄弱缓解。
CAPP技术的出现和发展使利用计算机辅助编制工艺规程成为可能。
对CAPP的研究始于60年代中期，1969年挪威发表的第一个CAPP系统AUTOPROS，它是根据成组技术原理，利用零件的相似性去检索和修改标准工艺过程的形式形成相应零件的工艺规程。
AUTOPROS系统的出现，引起世界各国的普遍重视。
接着于1976年，美国的CAM-Ⅰ公司也研制出自己的CAPP系统。
这是一种可在微机上运行的结构简单的小型程序系统，其工作原理也是基于成组技术原理。
图3-2-1为该系统的流程框图。
CAPP系统从60年代中期开始研制，到目前为止，已研制出很多CAPP系统，而且有不少系统已投入生产实践使用。
在已应用系统中，针对回转类零件的CAPP 应用比较成熟，而且多应用于单件小批量生产类型。
国内则于80年代开始这项研究，已开发出不少CAPP系统，有的CAPP系统在实践中应用取得良好的效果。
二、CAPP系统的功能一个CAPP系统应具有以下功能：①检索标准工艺文件；②选择加工方法；③安排加工路线；④选择机床、刀具、量具、夹具等；⑤选择装夹方式和装夹表面；⑥优化选择切削用量；⑦计算加工时间和加工费用；⑧确定工序尺寸和公差及选择毛坯；⑨绘制工序图及编写工序卡。
CAPP系统开发工具的设计方法
ＣＡＰＰ系统开发工具的设计方法1 引言ＣＡＰＰ系统的研究已有３０余年的历史，取得了一些成就，但在工厂中能够真正发挥作用的系统还比较少．研制周期长、适应性差、开放性差、低水平重复是ＣＡＰＰ研究面临的主要困难．这与ＣＡＰＰ在ＣＩＭＳ及机械制造企业实现自动化中的重要作用是不相称的．研制ＣＡＰＰ专家系统开发工具是解决上述问题的有效途径．其思想基础是，很多系统看似多种多样，实质却是大同（具有很多共性）与小异（一定的个性）并存．我们可以抽取ＣＡＰＰ系统的实现机制，提取其共性，为不同企业、不同产品的ＣＡＰＰ系统开发提供一个设计环境．ＣＡＰＰ系统开发工具是专家系统开发工具在工艺过程设计领域中的应用和推广．虽然人工智能领域中专家系统开发工具的研究成果启发了这方面的思路，但由于工艺设计领域的特殊性，ＣＡＰＰ系统开发工具的理想实现模式和合理设计方法仍是目前ＣＡＰＰ研究中亟待解决的问题．2 “工艺功能配置型”CAPP系统开发工具一般认为，专家系统开发工具有３种实现方法：外壳型、通用知识语言型和模块组合型．将这３种实现方法应用于ＣＡＰＰ领域，则可以构造３种类型的实现模式：（１）外壳型工具系统：用户按规定格式输入工艺知识和数据，即可构成面向特定加工对象、制造环境和工艺习惯的ＣＡＰＰ系统．在外壳型系统中，知识表达方式、工艺推理过程和策略都已基本固定，因而也具有很强的针对性和局限性，实际上没有脱离传统的ＣＡＰＰ系统模式．（２）模块组合式工具系统：提供工艺过程设计的通用功能组件，开发者根据自己的需要进行有效、方便的组合，以实现领域ＣＡＰＰ系统．这种开发工具的设计难度和开发规模较大．（３）语言型工具系统：设计者根据自己的需要，利用开发工具设计具体的推理过程和知识表示模式．相当于更专门、更高级的程序设计语言．优点是开发者具有较大的自由度，缺点是开发工作量和难度较大，要求系统开发者既是经验丰富的工艺师，又是训练有素的软件工程师．机械零件工艺过程设计问题域复杂，单一的实现模式难以满足实际需要．具体ＣＡＰＰ系统的实现，与零件类型、制造环境和工艺习惯３个主要因素有关，当一个因素变更时，就可能需要重新设计ＣＡＰＰ系统的推理框架和知识表示方式．例如，应用领域较窄时，一般只是零件类型发生变化，从使用的简单方便考虑，外壳型工具构造模式无疑是最适合的．但当应用领域较宽，制造环境和工艺人员习惯有较大变动时，则要求开发者重新设计推理机或重组功能模块，此时工具系统就必须具有语言型或模块组合型的功能特性．所以，本文认为，成功的ＣＡＰＰ专家系统开发工具应是上述３种构造模式的优点组合．首先，ＣＡＰＰ系统开发工具应具有基本的推理机、控制策略和知识表示框架，以此３部分构成所谓通用外壳（ｓｈｅｌｌ）．在通用外壳的功能支持下，通过知识库构造工具中的知识发生器获取动态工艺知识，以支持开发领域ＣＡＰＰ系统．其次，工具系统提供足够多的推理机功能构件，以通用外壳为基础，将功能构件进行配置和组装，以达到通用外壳不能满足的设计要求．最后，工具系统提供设计推理机功能构件的简易可行方法，以满足某些特殊需要．本文将ＣＡＰＰ专家系统开发工具的这种构造方式，称为“工艺功能配置型”ＣＡＰＰ系统开发工具，如图１所示．图１“工艺功能配置型”ＣＡＰＰ系统开发工具3 外壳功能的实现所谓外壳功能，是指工具系统在基本的推理策略、控制结构和知识表示框架（通用外壳）的支持下，单纯通过改变工艺决策知识和工艺决策数据，不变动推理机，以设计领域ＣＡＰＰ系统．外壳型方法是借助工具系统设计领域ＣＡＰＰ的最简单、最理想的方法．主要从下述２个方面来实现：（１）规范统一的工艺知识表达方式、直观方便的知识获取管理功能．以知识单元的统一形式表达工艺知识，并作为属性封装于相应的对象类中．知识单元内部，工艺知识有４种表现形式：产生式规则、框架、规则框架体系、元知识．工艺决策知识用产生式规则或规则框架体系表达，工艺决策数据用框架结构表达．元知识有２类：一类是关于如何选择和运用工艺知识的元知识，以及关于如何选择工艺决策过程的元知识，其表现形式是产生式规则；另一类是关于工艺知识内容和结构特征的元知识，如工艺知识的产生背景、格式说明、应用范围等，它附属于其它类型的工艺知识单元，是一种文字说明，不参加推理匹配．我们提出一种分类层次模型，以存储和管理工艺知识．工艺设计过程可以分解为几类子任务，如加工方法选择、工艺路线排序等．每一类子任务所用到的知识，既与其它部分的知识有一定程度的关联，又表现出很大的独立性．各子任务所用到的工艺知识在内容和表现形式上也有较大的不同．所谓分类，是指将工艺知识按子任务分类；所谓分层，是指将每一类子任务的工艺知识按特征类、零件类别或加工方法和设备的不同分为许多细类，构成一种层次结构模型．分类层次组织模型的底部，即具体的知识记录单元，其形式和内容是标准一致的．对于每一类知识都设置了基本固定的句法结构和表达内容，以实现知识表达形式的规范化要求．以分类层次模型为基础，设立了独立的工艺知识库管理系统．（２）柔性化的工艺路线决策过程、独立的工艺路线决策知识．工艺路线决策（包括定位面决策、装夹方案设计和工序的排序）是机械零件工艺过程设计的主要方面．现有的ＣＡＰＰ系统中，工艺路线决策过程依赖于零件类型、加工环境以及工艺习惯，难以设计成独立的推理机，决策知识也难以离开推理机独立提取．ＣＡＰＰ系统开发工具的提出，在很大程度上也正是因为这个棘手问题的存在，所以，抽取独立的工艺路线决策知识、设置柔性的工艺路线决策推理机是本文实现工具系统外壳型功能的重点．以下是工具系统中工艺路线决策的指导思想：（ａ）决策逻辑在强调针对性（某类零件）的基础上，又具有一定的普遍性（可适合该类中的所有零件）．既能提供各类零件普遍适用的决策推理机制，又能针对各零件类的实际情况（如箱体、支座类），构造具有个性的决策推理机的功能构件．（ｂ）工艺路线决策知识以零件类为基础，从工艺过程的全局进行表达和抽取，而不是分级分阶段地进行提取．工艺知识的结构形式应尽可能标准化，至少在同一大类零件里的表现形式是一致的，以便于建立基于知识的通用决策模块．为此，我们设计了２种工艺路线决策推理策略：考虑工艺约束的基因遗传算法——将工艺路线决策知识表达为统一的适用度函数，适用于无成熟工艺参考、工序多、差异大的零件种类；工艺主干约束匹配法——以先验的工艺路线为基础，抽取其主干作为工艺决策知识，适用于零件类型单一、工艺成熟的情况．4 模块组合功能的实现机械零件工艺过程设计是一个复杂的过程，其推理策略、工艺知识的种类和形式会随零件类别和加工环境以及工艺经验的不同而产生很大的差异．工具系统单纯依靠工艺知识的变更来完成特定ＣＡＰＰ系统的设计（即外壳型功能），在有些情况下较难实现．因为，特定于具体零件和具体生产环境的推理决策是很难单纯以工艺知识的改变来实现的，必须对推理过程作适当的改动．模块组合功能是指工具系统提供足够多的功能预构件，用户按规定方式组装功能构件以实现领域ＣＡＰＰ系统．本文从下述２个方面实现工具系统的模块组合功能．（１）建立功能构件库机械零件工艺过程设计可以分解为２类子任务：一类对于不同的零件类、不同的制造环境，其实现方法和决策过程是相同的，这类子任务包括加工方法选择、机床工装选取、刀具选择、切削参数决策；另一类子任务对于不同类的零件而言，虽然其完成的功能相同，但其决策过程却有很大差别，难以构造统一的决策模块．这类子任务有定位面选择、夹紧方案设计、工序排序、工序尺寸计算、工序图绘制等．对于前一类子任务，本文提供了共同的功能模块．对于后一类子任务，考虑到实际情况，以零件大类和制造环境为基础，提供了大量的功能构件．所谓功能构件，也就是功能相同、实现过程不同的操作．在结构化程序设计中，功能构件的表现形式是能完成特定任务的函数或子程序，一定数量的功能构件组成功能构件库（函数库）．对于人工智能程序设计，由于程序（推理机）要经常地和外部文件（知识库、原始数据）发生联系，单独的程序难以构成完整的功能构件．本文用面向对象方法进行系统分析和系统设计，以对象类为中心来组织系统．每一对象类中不仅封装了方法，还封装了完成该方法所需的有关数据和知识．工艺过程设计的各个子任务封装于相应的对象类中，例如加工方法决策封装于零件特征类中，工艺路线决策封装于零件类别类中．各个子任务的不同实现过程可以通过调用不同的对象或者通过对象类中的不同方法来实现．因此，ＣＡＰＰ系统开发工具的功能构件有２种表现形式：一是对象类，一是同一对象类中的不同方法．以对象类形式表现的功能构件主要适用于具有分类层次结构的对象类，这种分类层次结构体现超类燉子类关系，子类通过对父类函数的重载来完成名称相同、实现过程不同的功能．零件特征类和零件类别类具有明确的分类层次结构，可以预设计多个功能构件．例如工艺路线决策，对于箱体类零件和壳体类零件而言，其决策过程是不同的，因此可以定义２种零件对象类，分别对应于箱体类零件和壳体类零件．零件类中封装了工艺路线决策的不同实现方法，可以作为工具系统的功能预构件．机床主轴箱体零件可以看作箱体类零件的子类，其工艺路线决策当然可以继承其父类的方法，但为使决策过程更准确合理，可以在其中重新定义（重载）工艺路线决策函数，函数名可以相同．以对象类中的不同方法表现的功能构件适用于２种情况：一是工艺路线决策，当零件类别相同、制造环境不同时，其实现方法和过程也有所不同．例如用镗铣类加工中心加工箱体零件和用普通机床设备群加工箱体零件，工艺路线有很大差异，其决策过程封装在同一零件类别类中．另外一种情况是，不存在分类层次结构关系的对象类（例如工艺规程类）中封装的子任务（如工序尺寸计算），可以在同一对象类中通过定义不同的方法来实现．（２）建立框架控制文件工具系统功能构件的组装需要一个总控程序来实现．结构化程序设计中的总控程序就是主程序．主程序的修改是异常困难的，要涉及程序内部细节，要求用户对内部程序结构有相当程度的了解．本文采用框架控制文件完成功能构件的组装．工艺设计可以按子任务依序执行．实现一个子任务的路径有多种，可以通过选取不同实现过程的功能构件来实现．究竟选用哪些功能构件需根据环境条件而定．框架控制文件实际上是一种“元知识”，即关于如何选取功能构件的知识．框架由子任务槽（ｓｌｏｔ）组成，每个子任务槽又有４个侧面（ｆａｃｅｔ），其数据结构如下：（ＳｕｂｔａｓｋＳｌｏｔ：〈子任务说明〉〈零件类〉（Ｆａｃｅｔ１〈指针〉：Ｖ１１（上层子任务）Ｖ１２（下层子任务集合）（Ｆａｃｅｔ２〈知识单元〉：Ｖ２１（知识文件名）Ｖ２２（规则集）Ｖ２３（框架集）Ｖ２４（规则框架集）Ｖ２５（元知识集））（Ｆａｃｅｔ３〈决策动态信息〉）（Ｆａｃｅｔ４〈功能构件〉：Ｖ４１（对象类）Ｖ４２（类中的方法）））Ｆａｃｅｔ１是子任务在工艺设计过程中执行次序的描述信息，有２个值．Ｆａｃｅｔ２是子任务决策所需工艺知识的描述信息，包括５个值：Ｖ２１为工艺知识文件名（包括文件路径）；Ｖ２２～Ｖ２５为工艺知识文件中，该子任务用到的各类型知识记录单元（规则、框架、规则框架体系、元知识）．Ｆａｃｅｔ３是决策动态信息文件名，用于记录推理所用到的决策知识和数据，为工具系统的跟踪解释机制服务．Ｆａｃｅｔ４是完成子任务的功能构件名，有２个值：对象类名和对象类中的方法名．5 语言功能的实现作为工具系统功能的补充和未来工作的探索，本文也考虑了ＣＡＰＰ系统开发工具语言型功能的实现途径．工具系统对于生产实际中的大量问题难以面面俱到，扩充和修改工艺知识不能达到要求，系统提供的推理机预构件也满足不了具体问题的需要．此时，需要用户设计自己的控制和推理机制．面向对象方法所具有的软件重用和增量型设计特性，为这种功能的实现提供了方便．本文以对象类为中心来组织工具系统，并提供了较多的Ｃ＋＋对象类．对象类的内部结构和外部接口模仿高级Ｃ＋＋编译器（ＶｉｓｕａｌＣ＋＋，ＢｏｒｌａｎｄＣ＋＋）中的窗口类、对话框等对象类．用户在系统提供的对象类库的全面支持下，在ＢｏｒｌａｎｄＣ＋＋的ＯＷＬ语言环境中，通过对象继承、重载和重编译，完成自己的功能构件设计，设计出特定的ＣＡＰＰ系统．这是一种更高层次的开发机制，相当于专家系统开发语言。
第六章 CAPP讲稿
（1） 零件分类编码系统
要揭示与利用零件的相似性，零件的分类编码则必不可少。零件编 码系统是由代表零件的设计和（或）制造特征符号所组成。这些符号代 码可以是数字，也可以是字母，或者两者的组合。在一般情况下，大多 数分类编码系统只使用数字，在成组技术实际应用中，有三种基本编码 结构。
在树式结构中，码位之间是隶属关系，即除第一码位内的特征码外， 其他各码位的确切含义都要根据前一码位来确定（如图6.1a）。由树式 代码组成的层次结构具有相对密实性，能以有限个位数传递大量有关零 件信息。
CAPP系统就其工作原理主要可以分为派生式、创成式、综合式和交 互式四大类。
（1）派生式（Variant）CAPP系统是利用成组技术原理将零件
按几何形状和工艺相似性分类、归组，每一零件组有一个典型样件， 并为典型样件设计出相应的标准样件工艺，存入工艺文件库中。当需 设计一个零件的工艺时，输入零件的成组编码，计算机按此编码检索 出相应的零件组的标准样件工艺，并可根据零件的具体结构及工艺要 求由计算机自动编辑修改或人工编辑修改，从而得到所需的工艺规程。 派生式CAPP系统的基础是成组技术，它依赖于事先归纳整理出来的典 型工艺。
（2）创成式（Generative）CAPP系统由系统中的工艺决策
逻辑与算法根据输入的详细零件特征信息对零件的加工工艺进行一系列 的决策，从无到有自动地生成零件的工艺规程。创成式CAPP系统人工 干预少，自动化程度高，易于保证工艺的一致性和实现优化。但由于零 件结构的多样性、复杂性以及工艺决策逻辑随环境变化等因素的影响， 应用面较宽的全面创成系统还不多见。但创成式CAPP系统代表着 CAPP的发展方向，目前人们较多的是将人工智能技术如专家系统、人 工神经网络、遗传基因算法等引入到CAPP系统的开发中，这为创成式 CAPP系统的研究与开发增添了新的活力。
CAPP
封面作者：PanHongliang仅供个人学习见习机械设计工程师资格考试培训计算机辅助设计及制造技术第3章计算机辅助工艺设计(CAPP)3.1 CAPP的概念CAPP(Computer Aided Process Planning, 计算机辅助工艺规划)是利用计算机信息技术辅助完成零件的工艺路线和工序内容的过程。
CAPP是利用计算机技术辅助工艺师完成零件从毛坯到成品的设计和制造过程，是将产品的设计信息转换为制造信息的一种技术。
CAPP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的过程。
与传统的工艺设计方法相比较，CAPP技术所具有的优势：1.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力。
2.将工艺师从繁重的、重复性的手工劳动中解放出来，使其将主要精力投入到新产品的开发、工艺装备的改进及新工艺的研究等创造性的工作中。
3.继承老工艺师的丰富经验并保存下来，以保证企业工艺设计的可继承性。
4.有利于实现企业工艺设计的标准化和最优化。
5.满足现代制造业的需要，并未实现计算机集成制造系统创造必要的技术基础。
CAPP的基本类型：1．检索式CAPP。
它是最简单的CAPP系统，适用于工件种类少的大批量生产模式，只需要将各类零件的工艺规程输入计算机，对已建立的工艺规程进行管理即可。
2．派生式CAPP。
目前大多数实用型CAPP系统属于该种类型。
根据成组技术将各种零件分类归组，形成零件族，选择一个能包含零件特征的零件为标准样件，对标准样件编制标准工艺规程，存入数据库。
3．创成式CAPP。
它是今后研究重点之一，目前技术尚未成熟。
它不存在标准工艺规程，但有一个收集工艺数据的数据库和一个存储工艺专案知识的知识库。
系统模仿工艺专家，应用各种工艺决策规则，自动生成该零件的工艺规程。
4．半创成式CAPP。
是一种实用性强，很有发展前途的CAPP模式。
CAPP
CAPPCAPP(Computer Aided Process Planning，中文意思是计算机辅助工艺规划)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，由计算机自动地进行编码，编程直至最后输出经过优化的工艺规程卡片的过程。
这项工作需要有丰富生产经验的工程师进行复杂的规划，并借助计算机图形学、工程数据库以及专家系统等计算机科学技术来实现的。
计算机辅助工艺规划常是联结计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)的桥梁。
在集成化的CAD/CAPP/CAM系统中，由于设计时在公共数据库中所建立的产品模型不仅仅包含了几何数据，也记录了有关工艺需要的数据，以供计算机辅助工艺规划利用。
计算机辅助工艺规划的设计结果也存回公共数据库中供CAM的数控编程。
集成化的作用不仅仅在于节省了人工传递信息和数据，更有利于产品生产的整体考虑。
从公共数据库中，设计工程师可以获得并考察他所设计产品的加工信息，制造工程师可以从中清楚地知道产品的设计需求。
全面地考察这些信息，可以使产品生产获得更大的效益。
计算机辅助工艺规划（CAPP-computer aided process planning)利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件，瞎一过程称为计算机辅助工艺规划。
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。
计算机辅助工艺规划通常多被译为计算机辅助工艺过程设计。
国际生产工程研究会（CIRP）提出了计算机辅助规划(CAP-computer aided planning)、计算机自动工艺过程设计(CAPP-computer automated process planning)等名称，CAPP一词强调了工艺过程自动设计。
实际上国外常风的一些，如制造规划(manufacturing planning)、材料处理(material processing)、工艺工程(process engineering)以及加工路线安排(machine routing)等在很大程度上都是指工艺过程设计。
CAPP软件
CAPP软件
：
CAPP是工艺与设计软件的缩写，其英文名称为Computer Aided Process Planning。
CAPP主要是利用计算机技术来协助现代制造中的生产流程规划，从而提高生产效率，减少制造成本。
在现代工业生产中具有重要的作用，它主要用于帮助制造企业完成从设计到生产的全过程。
的主要应用：
1. 生产流程规划：
通过建立工艺流程图，包括加工方法、设备选择、工艺参数等，实现产品生产流程的规划。
的优势在于能使制造企业在生产前能够制定出最优的生产计划，以提高生产效率和产品质量。
2. 生产性分析：
能够对生产中的资料、生产线及生产过程进行类比分析，以达到生产效率的最优化。
3. 计算优化：
具有计算机辅助的特性，当产品设计改动后可以自动更新生产计划并进行计算分析。
4. 自动编程：
能根据产品设计来自动生成生产工艺流程图，并自动编程生成指令代码。
具有很高的实用价值，它可以让生产计划更快速、更科学，生产更优质和更高效率。
尤其对于大批量生产的企业来说，能大大提高生产效率，节约人力和物力资源，优化生产过程。
结论：
现在，CAPP已经成为了国际先进生产管理的重要方式，许多国外的企业都广泛地使用来优化生产流程和生产效率。
作为中国制造业发展的重要手段之一，的发展前景非常广阔。
我相信，随着科技的发展和我国制造业的提升，的市场应用将会越来越广泛，也将成为中国制造企业优化生产流程和降低成本的重要手段之一。
第9章计算机辅助工艺过程设计(CAPP) 机械制造技术 教学课件
第二节计算机辅助工艺规程设计
2. CAPP系统的结构组成 CAPP系统的种类很多，但其基本结构主要可分为如下五
大组成模块:零件信息的获取、工艺决策、工艺数据库/知识 库、人机交互界面和工艺文件管理与输出，如图9-3所示。 1)零件信息的获取。零件信息是CAPP系统进行工艺过程设 计的对象和依据，零件信息常用的输入方法主要有人机交互 输入和从AD造型系统所提供的产品数据模型中直接获取两种 方法。 (2)工艺决策。工艺决策模块是以零件信息为依据，按预先 规定的决策逻辑，调用相关的知识和数据，进行必要的比较、 推理和决策，生成所需要的零件加工工艺规程。 (3)工艺数据库/知识库。工艺数据库/知识库是CAPP的支撑 工具，它包含了工艺设计所要求的工艺数据(如加工方法、切 削用量、机床、刀具、夹具、工时、成本核算等多方面信息) 和规则(包括工艺决策逻辑、决策习惯、加工方法选择规则、 工序工步归并与排序规则等)。
2.创成式CAPP系统 创成式CAPP系统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。如图9-5所示，创成式 CAPP系统能够根据工艺数据库的信息和零件模型，在没有 人干预的条件下，系统自动产生零件所需要的各个工序和加 工顺序，自动提取制造知识，自动完成机床、刀具的选择和 加工过程的优化，通过应用决策逻辑，模拟工艺设计人员的 决策过程，自动创成新的零件加工工艺规程。
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第一节CAPP系统的基础技术
对加工来说，由于同族零件要求类似的工艺过程，可以组建 一个加工单元来制造同族零件，对每一个加工单元只考虑类 似零件，就能使生产计划工作及其控制变得容易些。所以， 成组技术的核心问题就是充分利用零件上的几何形状及加工 工艺相似性进行设计和组织生产，以获得最大的经济效益。
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减速器辅助设计软件的开发——C A P P工具设计目次1绪论 (1)1.1 CAPP的发展历程 (2)1.2 工艺数据库 (2)1.3 CAPP系统的发展趋势 (3)1.4工艺数据库系统在CAPP中的作用 (5)1.5 本课题研究的问题和采用的手段 (5)2 CAPP工具设计软件界面的设计 (6)2.1 CAPP的发展历程 (6)2.2 尺寸公差查询界面的设计 (7)2.3 形状公差查询界面的设计 (9)2.4 位置公差查询界面的设计 (10)2.5 机床查询界面的设计 (11)2.6 刀具、材料查询的界面设计……………………………………………………1 1 3 软件程序的编写 (12)3.1 尺寸公差查询窗口的程序编写 (15)3.2 形状公差查询窗口的程序编写 (16)3.3 机床数据库查询窗口程序的编写 (17)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)1 绪论工艺过程设计在机械制造过程中占据及其重要的一环，它是连接产品设计和车间产品制造的中间桥梁。
传统的工艺过程设计由人工编制，其设计质量在很大程度上依赖工艺设计人员的水平，并且存在劳动强度大、效率低、设计难以做到最优和标准等缺点。
随着制造业进入信息化和知识经济时代，制造业呈现出新的特点，过去追求的是产品的低成本高质量，而现在多品种、小批量、短交货期的要求越来越迫切。
制造重点也由以前的成本和质量并重向现在的质量和时间并重转变，因而，传统的工艺过程设计方法已经不能适应当前制造业发展的需要，而CAD/CAM的系统集成化、智能化成为大势所趋，计算机辅助工艺设计CAPP在其中起着不可替代的作用，所以被人们日益重视。
CAPP的使用可以大大缩短工艺设计周期，有利于工艺设计的最优化和标准化，是CIMS等先进制造系统的技术基础。
因此，世界很多国家都在大力研究CAPP平技术，CAPP技术的理论研究和实际应用已经蓬勃发展起来[1]。
1.1 CAPP的发展历程CAPP的研究开发始于20世纪60年代末，在CAPP发展史上具有里程碑意义的是设在美国的国际性组织CAM-I于1976 年开发的CAPP系统。
国内最早开发的CAPP系统是同济大学的TOJICOP修订式系统和西北工业大学的CAOS生成式系统，其完成的时间都在80年代初。
经过30多年的历程，国内外对CAPP技术已经进行了大量的探讨与研究，无论在研究的深度上海事广度上都不断取得进展[2]。
CAPP的内涵也在不断的发展，从狭义的观点看，CAPP是利用计算机完成工艺过程设计，输出工艺规程，以及在工艺设计上代替工艺人员的劳动。
但是在集成化、智能化、网络化、或先进制造模式中，特别是在并行工程工作模式中，“PP”不再单纯理解为“Proces Planning”，而应增加“Production Planning”的涵义。
这样，就产生了CAPP的广义概念：即CAPP 的一方面向生产规划最佳化及作业计划调度最佳化发展，作为制造资源计划MRPⅡ的一个重要组成部分；另一方面能够与物流系统相联系，生成NC加工控制指令，以控制物质流或加工过程。
向集成化、网络化、智能化发展是现代CAPP发展的必然趋势。
1.2 工艺数据库数据库技术作为信息技术的一个重要支撑部分，是人们有效地进行数据存储、共享和处理的工具。
数据库是为满足某一部门中多个用户的多种应用的需要，按照一定的数据模型在计算机系统中组织、存储和使用的相互联系的数据集合。
数据库系统是管理大量、持久、可靠、共享的数据的工具。
数据库系统是具有数据库管理功能的计算机系统，它是有关硬件、软件、数据和人员组合起来的为用户提供信息服务的系统是计算机化的信息系统，由称作DBMS （DataBase Management System，数据库管理系统）的通用软件包管理数据。
数据库系统是由4个主要部分组成，它们是数据库、数据库管理系统（软件）、计算机硬件和数据库管理员。
数据库的具体实现上，网络版选用的是SQL-Server，单机版选用的是ACCESS，通过ODBC（Open Database Connectivity，开放数据库互连）实现与工艺设计环境的连接[3] [4]。
PDM、ERP、MIS等管理系统在不进入CAPP系统的前提下可直接访问工艺数据库。
构建拥有丰富的工艺知识、设备工装、刀夹量具、切削参数、典型工艺（包括典型工序、工步等）以及规范化的工艺术语等的知识库以便用户打开并引用知识，同时考虑知识库中应能存入实际设计过程中比较成功的工序、工步、设备工装等数据知识以实现工艺知识库在使用过程中的动态扩充，从而使知识库具有适用于不同零件的柔性是建立CAPP系统工艺知识库的目标[5]。
1.3 CAPP系统的发展趋势随着国家信息化政策的制定和落实以及现代制造技术的飞速发展，对CAPP系统提出了更高的要求。
在此形势下，CAPP系统的发展具有以下特点。
1.3.1 工具化和工程化各企业的工艺环境、管理模式千差万别，CAPP系统要适应各企业的具体情况。
提高其通用性，就要加强CAPP系统的工具化和工程化。
开发CAPP系统时，应将CAPP 系统分解为多个相对独立的工具进行开发。
如开发零件信息描述工具、工艺决策工具、工艺文档输出工具、知识和数据的输人工具以及用户界面构造工具等。
由用户或者开发软件的公司根据企业具体情况输入数据和知识，形成面向制造和管理环境的CAPP系统。
用户还可以进行二次开发[6]。
在工程化方面，既不能不考虑企业原有的环境和模式，也不能完全盲目服从。
要根据对国家、国际标准和先进制造技术的分析，结合各类用户的根本需求，引导用户的工艺设计进程。
促进工艺设计规范化，从而规范CAPP系统的实施过程。
在统一的标准化工艺基础上开发出适应一般企业工艺规程的CAPP系统。
使大部分企业使用的CAPP系统成为具有个性特征的主体相似的工程化产品。
1.3.2 集成化和网络化CAPP是CAD、CAM问的桥梁，是CAD、PDM和ERP的重要产品信息来源，同时也需要由CAD提供产品设计模型的特征信息。
因此，必须在并行工程思想指导下实现CAD／CAPP／CAM的全面集成，充分发挥CAPP系统在整个生产过程中的信息中枢和功能协调作用，从而实现CAPP与CAD的双向信息交换与传送；实现与生产计划、调度系统的有效集成；建立与质量控制系统的内在联系。
CAPP与CAD的双向信息交换与传送体现在CAPP与CAD并行。
CAD为CAPP提供工艺设计的原始数据：CAPP为CAD产品设计提供工艺性反馈，对设计方案和结果进行可制造性分析和评价。
以便尽早发现问题，确保设计的合理性。
目前的主要方法是建立可制造性综合评价功能模块或子系统，根据零件信息、制造资源信息，在一定工艺原则指导下建立评价目标函数，对零件的结构工艺性和加工工艺性进行分析和评价。
网络化是系统集成应用的必要条件。
CAPP对内实现各种角色、工种的并行工艺设计，对外与CAD实现双向数据交换，与CAQ、CAM、PDM等的集成应用都需要网络化作为技术支撑，才能实现真正的信息化和自动化。
企业的工艺数据集中到工艺数据库，其他应用系统通过网络可以在数据库中存取数据，在数据库管理系统的支持下，工艺数据的安全性和一致性得到保证，各系统的数据交换和传输接口也得到统一，使企业能够敏捷地响应市场的需求，增强企业的市场竞争力。
1.3.3 知识化合智能化随着复合智能系统、专家系统、人工神经网络技术和模糊推理技术的发展和应用，CAPP系统不会停留在以解决事务性、管理性工作为主的阶段。
基于知识的CAPP 系统除了作为工艺设计的辅助工具[7]，还有将工艺专家的经验和知识积累起来并加以充分利用的任务。
现代CAPP[8]系统向着知识化和智能化方向发展。
国内外商品化软件中已推出CAPP专家系统外壳由用户定义各种决策规则、工艺数据和计算公式，具有较大的智能化特征[9]。
当生产环境改变时，专家系统只要输入新的知识就能适应；系统还能随时向用户提供运行的过程和理由，并向用户作出各种解释，便于工艺人员作出干预和选择，以制定出优化的工艺过程；专家系统还可以不断补充和更新知识，从而随着科技的发展和生产条件的改进而不断提高工艺设计的水平。
现代CAPP系统在知识化的基础上，从实际出发，为工艺人员提供多个备选工艺方案，并能够根据操作者的工作记录进行各种层次的自学习和自适应，具有一定的智能性[10]。
1.3.4 柔性化和规范化CAPP系统是用来辅助工艺设计人员进行工作的[11]。
不宜取代工艺设计人员而追求完全自动化。
在方式上实行人机协作．关键决策由工艺人员作出。
决策和判断一个复杂繁琐的问题，对具备足够的工艺知识和判断能力的工艺人员来说并不困难，但对计算机来说却可能难以胜任[12]；同时，知识库及其使用法则需要逐步建立、验证和完善，是一个渐进式的过程。
现代CAPP系统必须体现柔性化，即以交互式设计为基础，以工艺知识库为核心，以工艺知识库管理和工艺卡片格式编辑器为应用支持工具，面向产品实现工艺设计与管理的柔性化[13]。
1.4 工艺数据库系统在CAPP中的作用CAPP应具备以下特点：产品零件的数据信息应能利用，并建立零件信息的数据库；工艺人员的工艺经验、工艺知识能够得到充分的利用和共享[14]；制造资源、工艺参数等以适当的组织形式加以管理；能够充分利用标准（典型）工艺，能集中安全进行数据维护，及时地、动态地提供最新的工艺设计结果。
由此可见，CAPP 工作的实质是对数据的一系列操作过程，数据的集成管理极为重要。
通用的数据存储管理方式有程序方式、文件方式、数据库方式。
程序方式将数据嵌入程序，数据和程序不独立，有很大的依赖关系。
这种方式只适合简单数据操作，当涉及到复杂数据和数据之间的关系操作时，程序编制工作变得复杂，且数据分散在程序中，不能被其他应用程序直接利用。
文件方式可以将程序与数据分离，可以被多个程序调用，但是，文件是相同性质的数据的集合，其结构的定义是固化的，程序与数据文件还有一定的依赖关系，而且多个数据文件的访问就要有多个接口，数据文件的操作不能实时反应给其他应用程序，不具备集成共享功能[15]。
1.5本课题研究的问题和采用的手段1.5.1 本课题研究的问题本课题通过以普通微机为硬件背景，在掌握Visual Basic语言开发技术的基础上，设计一个针对于减速器的工艺过程的一个软件。
这个软件带有工艺设计过程中所需要的工艺数据库表结构，并带有一定的工艺搜索工具，在工艺过程中提供部分搜索和决策功能。
1.5.2 本课题研究的手段第一步首先要建立一定的工艺数据库，工艺数据库要包括材料数据库、尺寸公差数据库、刀具数据库、机床数据库、孔/轴的基本偏差数据库、形状公差数据库、位置公差数据库等。
然后使用Visual Basic设计软件的界面，界面包括尺寸公差查询、形状公差查询、位置公差查询、机床查询、材料的查询、刀具的查询等。