计算机辅助工艺过程设计
什么是capp
CAPPCAPP：计算机辅助工艺过程设计（computer aided process planning）CAPP的开发、研制是从60年代末开始的，在制造自动化领域，CAPP的发展是最迟的部分。
世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系统。
在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM-I于1976年推出的CAM-I’S Automated Process Planning系统。
取其字首的第一个字母，称为CAPP系统。
目前对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释，但把CAPP称为计算机辅助工艺过程设计已经成为公认的释义。
CAPP（computer aided process planning,计算机辅助工艺过程设计）的作用是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。
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。
计算机辅助工艺过程设计也常被译为计算机辅助工艺规划。
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。
实际上国外常用的一些，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。
计算机辅助工艺规划属于工程分析与设计范畴，是重要的生产准备工作之一。
由于计算机集成制造系统(CIMS-computer integrated manufacturing system)的出现，计算机辅助工艺规划上与计算机辅助设计(CAD-computer aided design)相接，下与计算机辅助制造（CAM-computer aided manufacturing）相连，是连接设计与制造之间的桥梁，设计信息只能通过工艺设计才能生成制造信息，设计只能通过工艺设计才能与制造实现功能和信息的集成。
CAPP基础知识及发展综述
CAPP基础知识及发展综述n 前言计算机辅助工艺过程设计（Computer Aided Process Planning，简称CAPP）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，CIRP、ASME等的重要学术会议均把CAPP研究作为重要的议题。
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。
n 国内外CAPP研究综述与分析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，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。
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系统主要用于已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方案和典型工艺过程。
用计算机进行辅助工艺过程设计
ＳＩＣ Ｃ ＮＥ＆ＴＣＮＬＯ Ｅ ＥＨ００Ｙ．
墨圃
用计 算机 进 行辅 助 工 艺过 程设 水 县科技情报所
江西吉水
３ １０ ） ３ ０ ６
摘 要： 计算机辅助工 艺设计是 翻造 生实现 自动化的一个重要环 节 ， 它将产品数据转换成 面向制造 的掼 令性数据 ， 承接 了产品设计和加 工， 产品制造 必不可少的重要部 分。 是 应用好计算机辅 助工艺设计 ， 能够优化工 艺方 案、 高工作效率 ． 提 减少制遗消耗 ， 实际生产 中有 在 着明 显的 经济和 社会 效益 。 关键 词 ： 艺 设计 计算 机 辅 助 工 艺设 计 功 能 工 中图分类号 ： Ｂ Ｔ ７ ４ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ８ １ （） ０ ７ — ２ １ ７ — ７ １ ２ ０ ）２ ｅ一 ０ ９ ０ 传 统 的 工 艺 设 计 是 个 复 杂 、 重 的 工 繁 作 ， 且难 以 做 到工 艺 最 佳化 。 着制 造 业 而 随 信 息 化 的 快 速 发 展 ， 算 机 进 入 了各 行 各 计 业 。 用 计 算机 进行 辅 助 工 艺过 程 设计 ， 采 即 计算 机 辅 助 工艺 设 计（ 简称 Ｃ Ｐ ） 能够 迅 Ａ Ｐ， 速 编制 出完 整 、 尽 的工 艺文 件 ， 大提 高 详 大 工 艺 人 员的 工 作效 率 ， 以获 得 符 合 企业 可 实 际条 件 的 优 化 工 艺 、 合理 的工 时定 额和 消 耗 ， 于 总结 工艺 人 员的 宝 贵 经 验 。 善 的借鉴与编辑 。 它继 承 和 应 用 了企 业成 熟 ２ ２创成式 ． 的 传统 工 艺 ， 用范 围 比较 广 泛 。 较 好 的 应 有 如 图２ Ｎ示 为 创 成式 ｃＡ Ｐ Ｐ 系统 的 工作 实 用性 ， 系统 的 柔 性 较差 ， 于 复杂 零 件 原理 。 是一 个 能综 合加 工信 息 ， 但 对 它 自动地 为 和 相 似 性 较 差 的零 件 ， 适 宜 采 用 派 生 式 不 个 新 零 件 制 定 出 工 艺 规 程 的 系 统 。 成 创 式Ｃ Ｐ ＡＰ 系统 能 够 根 据 工 艺 数据 库的 信 息 Ｃ Ｐ系统 。 ＡＰ
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。
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。
CAPP
创成式CAPP系统是较为理想的系统模型,但 由于制造过程的离散性,产品的多样性,复杂性, 制造环境的差异性,系统状态的模糊性,工艺设 计本身的经验性等因素,使得工艺过程的设计成 为相当复杂的决策过程,实现有一定适应面的, 工艺完全自动生成的创成式CAPP系统具有相当的 难度,已有的系统多是针对特定的零件类型(以 回转体为主),特定的制造环境的专用系统.
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三,CAPP的优点 CAPP的优点
有利于工艺规程的合理化,标准化和最优化 提高工艺规程的设计效率 可获得良好的经济效益 有利于CAD/CAPP/CAM的集成 CAPP是联接CAD和 CAM的桥梁和纽带,只有实现工艺设计的自动化,才 能真正实现CAD/CAPP/CAM的一体化.
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CAPP发展的问题与趋势, CAPP发展的问题与趋势,面临的挑战与机遇 发展的问题与趋势
结语
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Part 1
CAPP系统的发展概况, CAPP系统的发展概况,历史和工作原理 系统的发展概况
一,CAPP的基本概念 CAPP的基本概念
计算机辅助工艺过程设计(Computer Aided Process Planning,简称CAPP)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, 逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺 过程.通过CAPP的实施,达到工艺设计自动化的目 的.
CAPP简介
赵奎领
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Part 1 Part 2 Part 3 Part 4 Part 5 Part 6 Part 7 Part 8 Part 9
CAPP系统的发展概况,历史和工作原理
派生式CAPP系统 创成式CAPP系统 CAPP专家系统 CAPP系统的选型原则 CAPP的发展趋势和存在的问题 典型CAPP系统介绍
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。
计算机辅助工艺设计.
五、CAPP的基本类型
智能CAPP系统
工作原理：将人工智能技术应用在CAPP系统。 特点：加入推理机制。以人工智能、专家系统技术为基础的CAPP系统。 强调工艺设计系统中工艺知识的表达、处理机制以及决策过程的自动 化。
6.
ห้องสมุดไป่ตู้创成式CAPP：“逻辑算法＋决策表”
专家系统CAPP：“逻辑推理＋知识” 上世纪80年代法国的Descotte开发第一个利用人工智能技术的CAPP系 统－GARI系统
9
四、CAPP发展过程和趋势
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
CAPP系统发展的热点和趋势
产品信息模型的生成与获取 CAPP体系结构研究及CAPP工具系统的开发 并行工程（CE）模式下的CAPP系统 基于分布型人工智能技术的分布型CAPP系统 人工神经网络技术与专家系统在CAPP中的应用 面向的实用化CAPP系统 CAPP与自动生产高度系统的集成
15
五、CAPP的基本类型
4. 半创成式CAPP系统（综合型CAPP系统）
适用范围：广泛，以单件、中小批量生产企业为主。
工作原理：是派生式和创成式CAPP的综合，采用派生的方法 首先生成零件的典型加工顺序，然后再根据零件信息，采用
逻辑推理决策的方法生成零件的工序内容，最后再人机交互
式地编辑修改工艺规程。 特点：是派生式和创成式CAPP的综合,便于结合企业的具体 情况进行开发.
2
CAPP概念示意图
工艺师
计算机
工 艺 路 线
工 序
零件
毛坯
成品
3
二、CAPP发展背景
1.
2. 3. 4.
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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
意见
2020/8/9
接受MAS反馈的工作报告和工艺修改意见
等工艺数据，以生 成质量控制计划和 质量检测规程； 接收CAQ反馈的控 制数据，修改工艺 过程
CAPP类型及基本原理
由于零件及制造环境的不同，很难用一种通用的CAPP 软件来满足各种不同的制造对象
CAPP系统按照工艺决策方 法主要分为：
• 检索式CAPP系统 • 派生式CAPP系统 将综派 合生而• 式成创、，创目成成的式式是与综C人合工派A智生P能式P结和系合创 统 • 综合式CAPP系统 成式两者的优势，避免派生式系统
• 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
2020/8/9
CAPP集成制造系统中的地位
和作用
计算机集成制造系统（CIMS）的关键是
创成式CAPP系统
创成式CAPP系统包括：基于传统过程性程序结构与决策形式的 CAPP系统、基于知识的 CAPP专家系统、基于神经网络的 CAPP系 统、CAPP工具系统或骨架系统…
基本原理：与检索式和派生式 方法不同，不是直接对相似零 件工艺文件进行检索与修改， 而是根据零件的信息，通过逻 辑推理规则、公式和算法等， 做出工艺决策而自动地“创成 ”一个零件的工艺规程
创成式方法接近人类解决问题的创新思维方式 由于大多数工艺过程问题不能建立实用的数学模型和通用算法，工艺 规程的知识难以形成程序代码，因此只能处理简单的、特定环境下的某 类特定零件
2020/8/9
60年末 ～80年代初
80年代初 ～90年代中
90年代中 ～本世纪初
1965年Niebel首次提出CAPP思想
本世纪初～
2020/8/9
CAPP的主要内容
信息建模 工艺决策
产品信息建模 制造资源建模 工艺数据建模 加工方法选择 切削参数计算 加工顺序安排
……
工艺设计数据 管理与输出
2020/8/9
CAPP基本概念
计算机辅助工艺规程设计（CAPP, Computer Aided Process Planning），是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科 学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程(即工艺规程)
CAPP系统的基本功能：
✓ 输入设计信息 ✓ 选择工艺路线、决定工序内容及
所使用的机床、刀具、夹具… ✓ 决定切削用量 ✓ 估算工时与成本 ✓ 输出工艺文件 …
常见工艺流程
CAPP彻底改变了手工编制工艺文件的方式和对人的依赖，大 大提高了编制工效，缩短了生产周期，保证工艺文件的一致性 和工艺规程的精确性，避免不必要的差错，为实现工艺过程优 2020/8/9化、集成制造创造条件
设计时根据零件的GT代码和其它 有关信息，按编码搜索零件族，对 典型工艺进行自动化或人机交互式 修改，生成符合要求的工艺文件
派生式CAPP系统柔性差，只能针对企业具体产品零件的特点开发， 可移植性差，不能用于全新结构的零件工艺设计 工作原理简单，容易开发，实际投入运行的系统大多是派生式系统
2020/8/9
系统集成，C向ACPAMP提系供零统件加解工决所需了的设C备A、D和CAM
的连接问题，真正实现CAD/CAM集成 接受CAD的几何拓扑信 工装、切削参数、装夹参数及反映 向工装CAD提供
息、材料信息以及精度、 零件切削过程的刀具轨迹文件；
工艺过程文件和
粗糙度等工艺信息；
接收CAM反馈的工艺修改意见
工装设计任务书
数据浏览与查询 数据输出
CAPP系统工作过程与步骤
2020/8/9
CAPP应用意义：
• 将工艺设计人员从繁琐和重复性的劳动中解放出来，可以从 事新产品及新工艺开发等创造性的工作
• 节省工艺过程编制时间和编制费用，缩短工艺设计周期，降 低生产成本，提高产品在市场上的竞争力
• 有助于对工艺设计人员的宝贵经验进行集中、总结和继承， 提高工艺过程合理化的程度，从而实现计算机优化设计
4计算机辅助工艺过程设计2
1. 概述
计算机辅助工艺过程设计(CAPP)是将产品数据转换成面向制造 的指令性数据的重要环节，起着承上(产品设计)启下(加工制造 与管理)、连接CAD与CAM及MRP等应用系统的桥梁作用
• CAPP的基本概念 • CAPP在集成制造系统中的地位和作
用 • CAPP类型及基本原理 • CAPP结构组成及基本技术 • CAPP发展趋势