第17次课 辅助工艺设计
计算机辅助工艺设计KMCAPP课程标准
计算机辅助工艺设计KMCAPP课程标准一、课程基本信息先修课程：机械制造技术、机械制图与AutoCAD、公差与测量技术车工实训、钳工实训、铣工实训后续课程：毕业论文（设计）课程类型：B二、课程性质（一）课程的性质与作用本课程以机械制造中的工艺编制为研究对象，利用计算机进行辅助工艺设计的应用性技术学科，是机械设计与制造的一门主要专业课。
它借助对零件机械加工工艺过程的研究去巩固学生学习机械制造工艺与机床夹具等专业必修课程的成果。
通过本课程学习，学生可以具备运用计算机进行机械加工工艺过程设计的能力，为其后续课程毕业设计提供必要的设计及工艺过程编制所需要的基础知识及计算机辅助工艺设计的应用技能。
（二）课程的地位本课程为机械设计与制造专业的选修课程。
三、课程的基本理念本课程是一门培养学生具备使用计算机进行机械加工工艺过程编制及设计能力的应用学科，在课内的实习环节中应能体现学生对机械制造技术，机械制图与AutoCAD,公差配合与技术测量等专业课程学习效果的巩固和提高，教学及课内实习过程应着重先修课知识的综合运用，确保学生有足够的学时进行课内实习。
四、课程设计（一）课程设计理念本课程是机械设计与制造专业教学的一个不可或缺的环节，是对机械制造技术，机械制图与AutoCAD,公差配合与技术测量等专业课程重点内容的重点补充。
教学时在内容上应区别于诸先修学科的教学，课程的重点在于让学生熟练运用机械设计与制造基础理论知识并利用计算机合理，规范地进行机械加工工艺过程的编制。
（二）课程设计思路本课程的设计首先要突破两个难点，一个是学生已经先期学习了必修课程机械制图与AutoCAD，接触CAPP绘图模块时会面临惯性思维和操作习惯上的困难；另一个是学生在机械加工工艺过程的编制时思路容易误入数控加工编程的方式中去，因此正确引导学生进行合理、规范的机械加工工艺过程编制是本课程的重点，也是课程教学的目的。
计算机辅助设计只是一种手段。
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)第一章：计算机辅助工艺规程设计简介1.1 课程背景1.2 课程目标1.3 课程内容第二章：计算机辅助工艺规程设计的基本概念2.1 工艺规程设计的定义2.2 计算机辅助工艺规程设计的意义2.3 计算机辅助工艺规程设计的基本组成第三章：计算机辅助工艺规程设计的基本原理3.1 工艺规程设计的基本步骤3.2 计算机辅助工艺规程设计的方法3.3 计算机辅助工艺规程设计的流程第四章：计算机辅助工艺规程设计的工具与软件4.1 计算机辅助工艺规程设计的主要工具4.2 常见计算机辅助工艺规程设计软件介绍4.3 选择合适的计算机辅助工艺规程设计软件的原则第五章：计算机辅助工艺规程设计的实践应用5.1 计算机辅助工艺规程设计在制造业中的应用5.2 计算机辅助工艺规程设计在工程设计中的应用5.3 计算机辅助工艺规程设计在产品开发中的应用第六章：计算机辅助工艺规程设计的基本操作6.1 工艺规程设计数据的输入与编辑6.2 工艺规程设计参数的设置与调整6.3 工艺规程设计结果的输出与展示第七章：计算机辅助工艺规程设计的高级应用7.1 复杂工艺规程设计的处理方法7.2 计算机辅助工艺规程设计在协同工作中的应用7.3 计算机辅助工艺规程设计在智能制造中的应用第八章：计算机辅助工艺规程设计的优化与改进8.1 计算机辅助工艺规程设计的效果评价8.2 工艺规程设计中的问题诊断与解决8.3 计算机辅助工艺规程设计的持续优化方法第九章：计算机辅助工艺规程设计的行业案例分析9.1 制造业案例分析9.2 工程设计行业案例分析9.3 产品开发行业案例分析第十章：计算机辅助工艺规程设计的未来发展10.1 计算机辅助工艺规程设计的发展趋势10.2 计算机辅助工艺规程设计在新技术应用中的潜力10.3 计算机辅助工艺规程设计在产业发展中的作用与挑战重点和难点解析一、计算机辅助工艺规程设计的基本概念补充和说明：计算机辅助工艺规程设计通过对生产过程的详细规划和优化，实现生产效率的提升和成本的降低。
辅助工艺过程设计
专家系统开发工具: 有骨架型、通用型、辅助型等。
EMYCIN为最早、最常用专家系统开发典型工具，它是将MYCIN
专家系统中有关传染病诊断知识和内容移走，剩下专家系统“骨架”
（Shell），包含不可缺少的推理机、知识获取、解释和控制功能模块 ，被称之为基本(Essential) 的MYCIN ，即EMYCIN。
CAPP是指依据零件的几何信息、工艺信息、加工条件、加工 技术要求和工时定额等产品设计信息和资源条件，利用计算机 的数值计算、逻辑判断和推理等功能输出经过优化的工艺路线、 工序内容和管理信息等工艺文件。 CAPP 毛坯 设计 工艺 路线 工序 设计 工时 定额
机床刀 工装 具选用 设计
余量 分配
切削 用量
反向推理不足－盲目选择目标，求解了许多假设的子目标。
3）双向推理： 综合利用正向推理和反向推理优点，克服其
不足。
先根据事实库中一些原始数据，利用正向推理帮助人们
选择假设，再利用反向推理进一步证明这些假设是否成立，
如此反复，直至最后得出结论。
专家系统开发语言：Lisp、Prolog等智能型程序设计语言，
正向推理机应具有的功能：
• 能够根据已知的事实，知道运用知识库中哪些知识；
• 能将推理后得到的结论存入数据库，并记录整个推理过程； • 能够判断何时结束系统推理；
•必要时向用户提问，要求用户补充输入所需的推理条件。
正向推理不足－盲目推理，求解了许多与目标解无关的子目标；
2）反向推理 先提出假设，然后反向寻找支持假设的证据。在CAPP
这样开发者仅需完成相关应用知识库的建立，便完成专家系统的开
发，大大缩短专家系统开发周期。
4.1 计算机辅助工艺设计概述
计算机辅助工艺设计
计算机辅助工艺设计引言计算机辅助工艺设计（Computer-Aided Process Design, CAPD）是一个综合利用计算机技术来辅助工艺设计的领域。
它结合了计算机科学和工艺工程的知识，利用计算机模拟和优化算法，可以提高工艺设计的效率和质量。
本文将介绍计算机辅助工艺设计的基本概念、应用领域和优势，并探讨一些常用的CAPD软件工具。
基本概念1. 工艺设计工艺设计是指在产品设计的基础上，确定实现产品生产所必需的材料、工艺过程和设备配置等内容的过程。
工艺设计直接影响到产品的质量、成本和生产效率。
2. 计算机辅助工艺设计计算机辅助工艺设计是利用计算机科学和工艺工程的方法和工具来辅助完成工艺设计任务的过程。
它可以通过建立数学模型、仿真和优化算法等，提供更有效的工艺设计解决方案。
3. CAPD软件工具CAPD软件工具是支持计算机辅助工艺设计的软件系统。
这些工具通常包括工艺模拟、优化算法、工艺数据管理等功能模块，可以帮助工程师实现全面的工艺设计和分析。
应用领域CAPD在很多工业领域都有应用，下面介绍几个常见的应用领域。
1. 化工工艺设计化工工艺设计是CAPD的典型应用领域之一。
通过使用CAPD软件工具，工程师可以对化学过程进行模拟和优化，提高生产效率，降低能耗和排放。
2. 制造工艺设计制造工艺设计也是CAPD的重要应用之一。
通过CAPD软件工具，工程师可以对生产线进行模拟和优化，设计出更合理的工艺流程，提高生产效率和产品质量。
3. 电子电路设计在电子电路设计领域，CAPD可以帮助工程师进行电路布局设计和信号传输优化。
通过CAPD软件工具，工程师可以快速验证电路设计方案的可行性和性能。
优势与挑战1. 优势计算机辅助工艺设计具有以下几个明显的优势：•提高设计效率：CAPD软件工具可以自动化完成一些繁琐的设计任务，提高设计效率。
•提高设计质量：CAPD可以通过模拟和优化算法，提供更优的设计方案，提高设计质量。
计算机辅助工艺设计 教学大纲
计算机辅助工艺设计一、课程说明课程编号：080612Z10课程名称：计算机辅助工艺设计/ Computer aided process planning课程类别：专业教育学时/学分：32/2先修课程：《机械制造工艺学》适用专业：机械制造专业教材、教学参考书：1.《计算机辅助工艺设计》. 赵良才. 机械工业出版社，20052.《成组技术》（2）. 许香穗，蔡建国. 机械工业出版社，20053.《现代CAPP技术与应用》.邵新宇，蔡力刚. 机械工业出版社20064.《开目CAPP软件自学教程》（2）.钱祥生，陈万领. 机械工业出版社，20065.《机械制造工艺学》课程设计指导书（2）.赵家齐.机械工业出版社，2002二、课程设置的目的意义在进行机械制造工艺规程的编制时，往往需要从工艺手册上查找大量的资料，需要进行工艺图的绘制，进行一些工艺计算以及工艺文件的排版，这些工作往往属于简单性的重复劳动，却往往耗费了工艺工程师大量的时间，影响了工艺工程师进行全面工艺分析与进行工艺创新设计能力的发挥。
《计算机辅助工艺设计》课程是一门机械制造专业的选修课，主要介绍如何运用计算机辅助人们进行制造工艺文件编制的基本理论与技能，可以大量减少工艺工程师的繁琐性的简单劳动，减少人为造成的失误，增加工艺文件的规范性，从而极大地提高工艺规程编制的效率与质量。
无疑，学生掌握机械制造工艺的计算机辅助技术具有重要的意义。
三、课程的基本要求知识：掌握计算机辅助工艺设计（CAPP）的基本概念、原理和方法；了解成组技术概念及零件分类编码方法，生产流程分析方法和机床排列的量化分析；掌握零件工艺过程卡和工序卡的编制的相关知识。
能力：能熟练应用UG或Pro/E、AutoCAD等软件进行零件三维图的构建、二维工程图的生成及修改；能利用所学机械制造工艺的知识，熟练利用开目CAPP编制工艺过程卡与工序卡。
素质：建立机械制造工艺影响机械产品质量的意识；养成工艺规程编制的严谨而规范的工作作风；培养编制工艺过程卡与工序卡的强烈的工作责任心。
计算机辅助工艺设计课件(PPT 61页)
1. 集成化趋势 2. 通用化趋势 3. 智能化趋势
第三节 CAPP系统零件信息描述、输入和输出
一、 图纸信息的描述与人机交互式输入 1。分类编码描述法（GT法）与输入 2。语言描述与输入法 3。知识表示描述法 4。基于形状特征或表面元素的描述与输
（2） 产品具有更高的可靠性要求，零件具有 更高的加工质量。
（3） 需要加工的零件材料品种更为繁多。
（4） 要求进一步提高生产率、降低废品率和 降低材料消耗。
（5） 进一步加强设计、制造等所有生产环节 的联系。
2． 成组技术的基本原理
成组技术的基本原理是对相似的零件进 行识别和分组，相似的零件归入一个零 件组或零件族，并在设计和制造中充分 利用它们的相似点，以获得所期望的经 济效益
一般来说形状相似的工件，工艺也相似 。
解决成组问题的三个方法
（1）人工识别分组法（也称视检法）。 （2）零件分类和编码分组法。 （ 3 ） 生 产 流 程 分 析 （ Production flow
analysis，简称PFA）分组法。
三、 零件分类编码系统
1. 零件分类编码系统的基本类型 零件分类编码系统主要可分为三类：
3. OPITZ分类编码系统
4。JLBM-1零件分类编码系统
第二节 CAPP系统的发展概况和工作原理 一、工作原理
(1) 派生式（Variant）：根据成组技术的原 理将零件划分为相似零件组，按零件组编制出 标准工艺规程以及相应的检索方法与逻辑，并 以文件的形式贮存在计算机中。当要为新零件 设计工艺规程时，输入该零件的成组技术代码， 由计算机判别零件属于哪一个零件组，检索出 该零件组的标准设计工艺规程。对标准工艺规 程进行增删、修改以及编辑后，形成该零件具 体的工艺规程。通常调用标准工艺文件，确定 加工顺序，计算切削参数、加工时间或加工费 用都是由计算机自动进行的。
第七章辅助工艺设计
➢ CAPP系统发展趋势 1) 集成化 2) 通用化 3) 智能化
第七章辅助工艺设计
7.2 CAPP系统零件信息的描述、输入 和输出
➢ 图纸信息的描述与人机交互式输入 1) 分类编码描述法(GT法)与输入 2) 语言描述与输入法 3) 知识表示描述法 4) 基于形状特征或表面元素的描述与输入 法
第七章辅助工艺设计
7.2 CAPP系统零件信息的描述、输入和输出
➢ 图纸信息的描述与人机交互式输入 1) 分类编码描述法(GT法)与输入 2) 语言描述与输入法 3) 知识表示描述法 4) 基于形状特征或表面元素的描述与输入法
➢ 从CAD系统直接输入零件信息
1) 特征识别法 2) 基于特征拼装的计算机绘图与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件信息的描述和输入方法 3) 基于三维特征造型的零件信息描述与输入方法 4) 基于产品数据交换规范的产品建模与信息输入方法
第七章辅助工艺设计
2. 发展状况 在机械加工领域，最先提出成组技术概念的人是俄国人
S.P.Mitrofanor。50年代末60年代初传入欧洲各国。60年代以后，日 本、美国也积极的采用了成组技术，并取得很好的效果。目前，随着 计算机技术和数控技术的发展，成组技术得到了更好的应用。我国成 组技术的应用起源于60年代，并在80年代得到广泛推广。
第七章辅助工艺设计
➢ 零件的分类方法 零件的相似性是零件分类的基础。零件的相似性有两类：设
计性质(如几何形状和尺寸等，图7-1)方面的相似性和制造性质(如 加工工艺，图7-2)方面的相似性。
零件族是一些零件的集合，这些零件具有相似的几何形状和 尺寸或在加工具有相似的加工步骤。
1. 视检法(人工识别分组法) 2. 编码分类法
177-计算机辅助工艺设计CAPP
加工顺序安排
通用 加工设备 选择
专用
设计
通用 工艺装备 选择
专用
设计
切削用量确定 加工余量
工序尺寸及公差计算 时间定额计算
技术经济方案分析
工艺文件输出
工艺设计阶段
计
零件信息输入
算
毛坯信息认定
机
辅
工艺路线和 工序内容拟定
助
工
艺
加工设备和
设
工艺装备的确定
计
的
详
细
工艺参数计算
步
骤
工艺方案确定
工艺文件输出 36
质量保证、提高生产率
降低成本
传统工艺设计的工作特点
手工编制工艺的工作量很大 零件图上的信息量大 加工制造信息复杂多样
企业工艺文件形式的多样化
产品输出
工作量/效率 设计周期 继承性
标准化 最优化
信息集成化
传统 量大、效率低
长
差
差
信息无法集成
计算机辅助工艺设计CAPP
1
第一节
计算机辅助工艺设计概念
2
一、计算机辅助工艺设计的概念
概念：
计算机辅助工艺设计（Computer Aided Process Planning, 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。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。
26
CAPP
CAPP
工作原理
零件类型 工艺类型 系 统 工艺数据组织形式 系统实现技术 与其它系统的集成