CAPP的基本原理与方法-课件

第第3 3章章 CAPP的的基本原理和方法基本原理和方法3.1 CAPP3.1 CAPP系统的基本原理系统的基本原理一、人工编制工艺的过程分析一、人工编制工艺的过程分析q了了解解分分析析待待加加工工另另件件的的技技术术要要求求、结结构构要求及生产纲领。要求及生产纲领。q查查阅阅工工艺艺手手册册或或根根据据工工艺艺知知识识进进行行决决策策，确定加工方法和工艺路线。确定加工方法和工艺路线。q查查阅阅工工艺艺标标准准，确确定定机机床床设设备备、切切削削用用量、工装及工时定额。量、工装及工时定额。q按工厂工艺规程格式要求编写工艺文件。按工厂工艺规程格式要求编写工艺文件。二、二、CAPPCAPP的原理的原理q将另件特征信息以代码或数据的形式输入计算将另件特征信息以代码或数据的形式输入计算机，建立零件信息数据库。机，建立零件信息数据库。q将将工工艺艺人人员员编编制制工工艺艺的的经经验验、工工艺艺知知识识和和逻逻辑辑思思想想以以及及工工艺艺决决策策规规则则形形式式输输入入计计算算机机，建建立立工艺决策规则库（知识库）。工艺决策规则库（知识库）。q把把制制造造资资源源、工工艺艺参参数数以以适适当当形形式式输输入入计计算算机机，建立制造资源和工艺参数库。建立制造资源和工艺参数库。q通通过过程程序序设设计计，充充分分利利用用计计算算机机的的计计算算、逻逻辑辑分析判断、以及逻辑查询功能来生成工艺规程。分析判断、以及逻辑查询功能来生成工艺规程。工艺设计的内容工艺设计的内容工艺设计的内容工艺设计的内容基础层 计计算算机机辅辅助助工工艺艺设设计计的的基基本本原原理理正正是是基基于于人人工设计的过程及需要解决的问题而提出的：工设计的过程及需要解决的问题而提出的：首首先先，产产品品零零件件的的数数据据信信息息应应能能利利用用，并并建建立零件信息的数据库；立零件信息的数据库；其其次次，工工艺艺人人员员的的工工艺艺经经验验、工工艺艺知知识识能能够够得到充分的利用和共享；得到充分的利用和共享；第第三三，制制造造资资源源、工工艺艺参参数数等等以以适适当当的的形形式式建立制造资源和工艺参数库；建立制造资源和工艺参数库；第第四四，充充分分利利用用标标准准（典典型型）工工艺艺生生成成新新的的工艺文件。工艺文件。由由此此可可以以看看见见，任任何何CAPPCAPP系系统统，必必须须解解决决的的主主要要问问题是：题是：工艺设计所需信息的描述和代码化。工艺设计所需信息的描述和代码化。工艺设计所需信息的数据结构形式的合理制定。工艺设计所需信息的数据结构形式的合理制定。程序设计（人机界面、推理程序、打印输出等）。程序设计（人机界面、推理程序、打印输出等）。实实现现CAPPCAPP基基本本原原理理的的方方式式有有4 4种种，即即检检索索、派派生生式式、创成式及专家系统，下面介绍每种方式的工作原理。创成式及专家系统，下面介绍每种方式的工作原理。3.2 CAPP3.2 CAPP的类型与特点的类型与特点（1 1）检索式）检索式CAPPCAPP 检索式系统实际上是工艺规程的技术文档原理系统，它事先检索式系统实际上是工艺规程的技术文档原理系统，它事先把现行的零件工艺规程存贮在计算机中，使用时按图号或成组编把现行的零件工艺规程存贮在计算机中，使用时按图号或成组编码检索。在编制新零件工艺规程时，先按成组编码检索出存有的码检索。在编制新零件工艺规程时，先按成组编码检索出存有的零件工艺规程，如不需变动就可直接使用，也可稍加修改后使用。零件工艺规程，如不需变动就可直接使用，也可稍加修改后使用。当检索不到该成组编码的零件工艺规程时，必须以手工编制工艺，当检索不到该成组编码的零件工艺规程时，必须以手工编制工艺，并通过键盘把所编工艺输入到计算机内存贮。这类并通过键盘把所编工艺输入到计算机内存贮。这类CAPPCAPP系统的功系统的功能最少，生成工艺规程的自动化程度也最差，但最易建立。有现能最少，生成工艺规程的自动化程度也最差，但最易建立。有现成且稳定的工艺规程的工厂企业可建立这类系统。计算机打印输成且稳定的工艺规程的工厂企业可建立这类系统。计算机打印输出的工艺规程内容与原来手工编写的相同，由于计算机检索十分出的工艺规程内容与原来手工编写的相同，由于计算机检索十分方便，打印输出整齐美观，是一种实用的方便，打印输出整齐美观，是一种实用的CAPPCAPP系统。系统。输入编码或图号输入编码或图号输入编码或图号输入编码或图号检索工艺规程检索工艺规程检索工艺规程检索工艺规程修改编辑工艺规程修改编辑工艺规程修改编辑工艺规程修改编辑工艺规程输出工艺规程输出工艺规程输出工艺规程输出工艺规程工艺规程工艺规程工艺规程工艺规程数据库数据库数据库数据库检索式检索式CAPPCAPP系统原理图系统原理图（2 2）派生式）派生式CAPPCAPP 派生式派生式(Variant)CAPP(Variant)CAPP系统是一种建立在成组技术基础上的系统是一种建立在成组技术基础上的CAPPCAPP系统，也叫变异式、修订式、样件式系统，也叫变异式、修订式、样件式CAPPCAPP系统。派生式计算系统。派生式计算机辅助工艺设计机辅助工艺设计VCAPPVCAPP（Variant Computer Aided Process Variant Computer Aided Process PlanningPlanning）的基本原理是利用零件在结构或工艺方面所表现出来）的基本原理是利用零件在结构或工艺方面所表现出来的相似性来设计工艺规程。它以成组技术为基础，利用编码系统的相似性来设计工艺规程。它以成组技术为基础，利用编码系统对研究的对象零件进行编码，利用所制定的相似性特征对已编码对研究的对象零件进行编码，利用所制定的相似性特征对已编码的零件进行分类，形成相似零件族，再由有经验的工艺设计人员的零件进行分类，形成相似零件族，再由有经验的工艺设计人员的对各相似族零件进行工艺路线优化，编制出标准工艺规程，将的对各相似族零件进行工艺路线优化，编制出标准工艺规程，将其储存于计算机的数据库中。当设计新零件工艺时，首先为新零其储存于计算机的数据库中。当设计新零件工艺时，首先为新零件编码，然后在计算机数据库中检索。若新零件属于某一零件族件编码，然后在计算机数据库中检索。若新零件属于某一零件族时，即调出该零件的标准工艺，经编辑或修改而派生出新零件的时，即调出该零件的标准工艺，经编辑或修改而派生出新零件的制造工艺规程。制造工艺规程。派生式派生式派生式派生式(变异式变异式变异式变异式)CAPPCAPP系统系统系统系统(Variant CAPP SystemVariant CAPP System)该该类类系系统统以以成成组组技技术术为为基基础础，根根据据零零件件编编码码查查找找所所属属零零件件组组，调调出出零零件件组组的的标标准准工工艺艺，进进行行适适当当的的编编辑辑或或修修改改，生生成成所需的工艺规程。所需的工艺规程。零件组零件组矩阵矩阵零件零件编码编码查查 找找零件组零件组输入表输入表头信息头信息工艺规工艺规程格式程格式工艺规程工艺规程打印输出打印输出标准工艺标准工艺路线文件路线文件标准工序标准工序文件文件图图 CAM-I 推出的派生式推出的派生式 CAPP 系统框图系统框图工作要素工作要素处理处理应用应用程序程序工艺路线工艺路线检索检索/编辑编辑标准工序标准工序检索检索/编辑编辑工艺规程工艺规程存储器存储器标准工艺标准工艺规程文件规程文件特征矩特征矩阵文件阵文件零件图零件图编码编码第第零件组零件组零件组零件组形成形成工艺过程工艺过程设计设计a）准备阶）准备阶段段 派生式派生式 CAPP 系统工作的两个阶段系统工作的两个阶段零件图零件图标准工艺标准工艺检索检索编码编码第第零件组零件组零件组零件组搜索搜索工艺工艺 规程规程（编辑）（编辑）b）使用阶段）使用阶段 派生式派生式 CAPP 系统工作的两个阶段系统工作的两个阶段派生式计算机辅助工艺设计系统的使用一般包括以下步骤：派生式计算机辅助工艺设计系统的使用一般包括以下步骤：派生式计算机辅助工艺设计系统的使用一般包括以下步骤：派生式计算机辅助工艺设计系统的使用一般包括以下步骤：（1 1）给给待待编编工工艺艺的的零零件件按按已已选选定定的的零零件件分分类类编编码码系系统统编编码码，并并将将该该编编码码输输入入到到计计算算机机中中，如如果果该该零零件件不不在在已已建建零零件件族族内内，则则提提示示用户；否则，调出相应零件族的标准工艺规程。用户；否则，调出相应零件族的标准工艺规程。（2 2）计计算算机机根根据据输输入入代代码码和和已已确确定定的的逻逻辑辑，对对标标准准工工艺艺进进行行编编辑辑修修改改，其其基基本本原原理理是是根根据据分分组组代代码码调调出出现现有有的的工工艺艺路路线线，将将零零件件编编码码与与工工序序代代码码的的对对应应关关系系制制成成规规则则，根根据据规规则则对对标标准准工工艺艺路路线线的的相应工序进行删除，剩下的工序即是这一具体零件的工艺路线。相应工序进行删除，剩下的工序即是这一具体零件的工艺路线。（3 3）如如果果零零件件太太特特殊殊，有有的的工工序序已已不不在在原原标标准准工工艺艺路路线线中中，则则用户可以进行增加或修改编辑。用户可以进行增加或修改编辑。（4 4）将经过编辑修改的工艺规程存储在工艺规程库中，必要时）将经过编辑修改的工艺规程存储在工艺规程库中，必要时以符合企业要求的格式打印输出。以符合企业要求的格式打印输出。派生式派生式派生式派生式 CAPP CAPP CAPP CAPP 系统特点系统特点系统特点系统特点l 派生式是利用另件间的相似性、检索已存储的另件派生式是利用另件间的相似性、检索已存储的另件族的标准工艺，因此，计算机内存储的是一些标准族的标准工艺，因此，计算机内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。工艺过程和标准工序，而不是工艺决策逻辑。l从从设设计计角角度度看看，与与常常规规工工艺艺设设计计的的类类此此设设计计相相同同，也也就就是是利利用用计计算算机机模模拟拟人人工工设设计计的的方方式式，其其继继承承和和应应用用的的是是标标准准工工艺艺，它它没没有有指指出出工工艺艺设设计计的的最最基基本本知知识识，知知识识源源的的划划分分比比较较粗粗大大，不不利利于于工工艺艺设设计计知知识源开发，该系统柔性差、移植性差。识源开发，该系统柔性差、移植性差。l系统原理简单、容易开发、发展较早、在应用方面系统原理简单、容易开发、发展较早、在应用方面还有一定优势。还有一定优势。（3 3）创成式）创成式）创成式）创成式CAPPCAPP系统（系统（系统（系统（GenerativeGenerative CAPP System CAPP System）从无到有生成从无到有生成（工艺决策算法和逻辑推理）（工艺决策算法和逻辑推理）零件信息描述零件信息描述零件工艺过程零件工艺过程 创成式创成式CAPPCAPP系统的工作原理与派生式不同，在系统中没有预先系统的工作原理与派生式不同，在系统中没有预先存入典型工艺过程，它根据输入的零件信息、通过逻辑推理、公式存入典型工艺过程，它根据输入的零件信息、通过逻辑推理、公式和算法等，作出工艺决策以自动地和算法等，作出工艺决策以自动地“创新创新”一个新的优化的工艺过一个新的优化的工艺过程，可见创成式的自动化程度又高于派生式。一个较复杂的零件由程，可见创成式的自动化程度又高于派生式。一个较复杂的零件由许多几何要素组成，每一几何要素又可用多种加工工艺方法去完成，许多几何要素组成，每一几何要素又可用多种加工工艺方法去完成，而且它们之间的顺序又有着许多组合方案，还需综合考虑材料和热而且它们之间的顺序又有着许多组合方案，还需综合考虑材料和热处理等影响因素。所以创成式处理等影响因素。所以创成式CAPPCAPP系统要求计算机有较大的存贮容系统要求计算机有较大的存贮容量和计算能力。而且由于工艺过程设计的影响因素错综复杂，难于量和计算能力。而且由于工艺过程设计的影响因素错综复杂，难于建立完整的数学模型，至今仍未能开发出通用的创成式建立完整的数学模型，至今仍未能开发出通用的创成式CAPPCAPP系统。系统。除除此此之之外外，系系统统开开发发中中还还常常将将派派生生式式与与创创成成式式结结合合起起来来，即即综综合合式式或或半半创创成成式式CAPPCAPP系系统统。一一般般工工序序设设计计用用派派生生式式方方法法，而而工工步步设设计计用用创创成成式式方方法法。由由于于实实际际工工艺艺设设计计中中最最困困难难的的工工作作是是确确定定定定位位装装夹夹方方案案和和工工序序顺顺序序，事事实实上上创创成成式式的的难难点点也也在在于于此此，综综合合式式避避开开了了这这一一难难题题，它它将将上上述述工工作作仍仍用用样样件件工工艺艺来来实实现现，而而在在较较简简单单的的工工步步设计中利用创成的思想，使整个系统易于开发。设计中利用创成的思想，使整个系统易于开发。例例：普普渡渡大大学学APPAS（Automated Process Planning and Selection）系系统统是是一一个个实实验验性性系系统统，适适用用于于非非回回转转类类零零件件表表面加工方法的生成面加工方法的生成 每一加工表面用一数组表示：每一加工表面用一数组表示：孔孔 AT（40）面面 AT（32）槽槽 AT（31）数组各元素含义：数组各元素含义：表面编号；表面编号；表面类型（如：表面类型（如：1圆孔，圆孔，2平面，平面，3槽槽）；）；类类型型号号码码（取取决决于于类类型型，如如孔孔：1圆圆孔孔，2锥锥孔孔，3螺孔螺孔）；）；材料类型（如：材料类型（如：1铸铁，铸铁，2球铁，球铁，3钢钢）；）；材料硬度材料硬度 零件加工表面信息输入零件加工表面信息输入 逻辑关系的建立逻辑关系的建立读入一个表面数据读入一个表面数据CALL SIMHOL精镗精镗孔孔/面面/槽？槽？光孔光孔/台阶孔？台阶孔？CALL ACCHOLCALL SLOTCALL SURFACECALL COMHOLCALL CORHOLCALL DRILLCALL REAM钻可行？钻可行？铰可行？铰可行？套料否？套料否？槽槽面面Y光孔光孔台阶孔台阶孔NNNYYAPPAS系统工艺系统工艺决策程序框图决策程序框图 加工方法选择加工方法选择 每种加工方法均对应于一定的工作范围每种加工方法均对应于一定的工作范围 例例：麻花钻钻孔对应的工作范围：麻花钻钻孔对应的工作范围 DMAX=2,DMIN=0.0625 ES=0.007D+0.003,EI=0.007D 位置精度：位置精度：0.008 粗糙度：粗糙度：Ra=200m 长径比：长径比：L/D12 创成式创成式CAPP系统特点：系统特点：1）不需人工干预，自动化程度高。）不需人工干预，自动化程度高。2）决策更科学，具有普遍性。）决策更科学，具有普遍性。3）由于工艺过程设计经验成分偏多，理论还不完善，）由于工艺过程设计经验成分偏多，理论还不完善，完全彻底的创成式完全彻底的创成式CAPP系统还在研究探索之中。系统还在研究探索之中。（4 4）半）半）半）半创成式创成式创成式创成式CAPPCAPP系统（系统（系统（系统（Semi-GenerativeSemi-Generative CAPP System CAPP System）派派生生式式CAPP系系统统完完全全以以人人的的经经验验为为基基础础，难难于于保保证证设计最优，且局限性较大；设计最优，且局限性较大；u完全创成式完全创成式CAPP系统还不成熟。系统还不成熟。u将将两两者者结结合合起起来来，采采用用部部分分创创成成，部部分分派派生生（或或部部分分人工干预）的方法是一种可取的方案。人工干预）的方法是一种可取的方案。半创成式半创成式CAPP系统特点：系统特点：1）集派生式及创成式系统的优点，又克服两者的不足。）集派生式及创成式系统的优点，又克服两者的不足。2）目前为多数）目前为多数 CAPP 系统采用。系统采用。例例：神户大学开发的半创成式神户大学开发的半创成式CAPP系统（图系统（图5-45）5.6.2 CAPP工作原理工作原理热处理、表面处理、热处理、表面处理、手工作业等补充手工作业等补充加工顺序和工序修正加工顺序和工序修正加工顺序处理加工顺序处理机床选择机床选择调入一个零件数据调入一个零件数据机床组合机床组合零件数据零件数据工艺规程工艺规程处理完否？处理完否？NY工艺规程工艺规程打印打印策略策略存储器存储器机床机床文件文件 加工顺序加工顺序存储器存储器1000个个零件数据零件数据 余量、精余量、精 度存储器度存储器动态制约：例轴长径动态制约：例轴长径比限制；淬火后只能比限制；淬火后只能磨磨确定加工方法策略；确定加工方法策略；机床选用顺序；机床选用顺序；机床选用策略机床选用策略典型加工典型加工顺序检索顺序检索确定加工余量确定加工余量划分加工阶段划分加工阶段人工干预人工干预动态动态存储器存储器图图 神户大学半创成式神户大学半创成式 CAPP 系统程序框图系统程序框图半半半半创成式创成式创成式创成式CAPP=CAPP=派生式派生式派生式派生式CAPP+CAPP+创成式创成式创成式创成式CAPPCAPP工艺路线工艺路线工艺路线工艺路线工序内容工序内容工序内容工序内容（5 5）CAPPCAPP专家系统专家系统 所谓所谓CAPPCAPP专家系统就是把专家系统专家系统就是把专家系统的概念和方法应用于的概念和方法应用于CAPPCAPP系统。专家系系统。专家系统求解问题的过程是逻辑判断和决策过统求解问题的过程是逻辑判断和决策过程。由于工艺过程设计中，主要的任务程。由于工艺过程设计中，主要的任务不是计算，而是逻辑判断和推理决策，不是计算，而是逻辑判断和推理决策，因此开发因此开发CAPPCAPP专家系统前景广阔。专家系统前景广阔。实实际际上上，专专家家系系统统就就是是一一种种智智能能计计算算机机程程序序，它它具具有如下两点特性：有如下两点特性：（1 1）处处理理现现实实世世界界中中提提出出的的需需要要由由专专家家来来分分析析和和判判断断的的复复杂杂问问题题 传传统统的的程程序序设设计计方方法法中中，对对一一个个待待解解决决的的问问题题，首首先先要要建建立立其其数数学学或或物物理理模模型型，最最后后以以算算法法的的形形式式安安排排在在计计算算机机中中。但但在在工工艺艺过过程程设设计计中中，主主要要的的工工作作不不是是计计算算，工工艺艺决决策策方方法法主主要要依依造造工工艺艺人人员员在在长长期期的的生生产产实实际际中中积积累累起起来来的的经经验验性性知知识识，这这带带有有明明显显的的专专家家个个人人的的技技术术和和智智能能性性质质，难难以以用用数数学学模模型型表表示示，求求解解的的过过程程是是逻逻辑辑、判判断断和和决决策策过过程程。而而专专家家系系统统正正具具有有处处理理这些不确定性和多意性知识的特长。这些不确定性和多意性知识的特长。（2 2）应用专家推理方法的计算机模型来解决问题，）应用专家推理方法的计算机模型来解决问题，而且应使专家系统得到的结论和人类专家得到的结论而且应使专家系统得到的结论和人类专家得到的结论一致一致 在专家系统中，解决问题所需的知识（知识库）在专家系统中，解决问题所需的知识（知识库）同使用知识的方法（推理）是独立分开的，机器求解同使用知识的方法（推理）是独立分开的，机器求解问题不是按预先确定的步骤进行，而是根环境条件及问题不是按预先确定的步骤进行，而是根环境条件及达到的目标，在控制策略（推理机）指导下，通过搜达到的目标，在控制策略（推理机）指导下，通过搜索来寻找问题的解答。解决问题所需的知识（存于知索来寻找问题的解答。解决问题所需的知识（存于知识库中）可以根据用户的需要进行增删和修改。也就识库中）可以根据用户的需要进行增删和修改。也就是说，当系统应用环境改变时，用户只对原有知识训是说，当系统应用环境改变时，用户只对原有知识训进行更新与扩充即可。而传统的创成式进行更新与扩充即可。而传统的创成式CAPPCAPP系统其决系统其决策逻辑和算法是预选固化在程度之中的加工环境的变策逻辑和算法是预选固化在程度之中的加工环境的变化，系统的原程序也需要发生变化。化，系统的原程序也需要发生变化。如上所述，如上所述，CAPPCAPP专家系统有处理多意性和不确定专家系统有处理多意性和不确定性问题的能力，并且可以一定程度上模拟人脑进行工性问题的能力，并且可以一定程度上模拟人脑进行工艺设计，使工艺设计中的许多模糊问题得以解决。特艺设计，使工艺设计中的许多模糊问题得以解决。特别是对箱体，壳体类零件的工艺设计，由于它们结构别是对箱体，壳体类零件的工艺设计，由于它们结构形状复杂，加工工序多，工艺流程长，而且可能存在形状复杂，加工工序多，工艺流程长，而且可能存在多种加工方案，工艺设计的优劣主要取决于人的经验多种加工方案，工艺设计的优劣主要取决于人的经验和智慧，因此一般和智慧，因此一般CAPPCAPP系统很难满足这些复杂零件的系统很难满足这些复杂零件的工艺设计要求。而工艺设计要求。而CAPPCAPP系统能汇集众多工艺专家的经系统能汇集众多工艺专家的经验和智慧，并充分利用这些知识，进行逻辑推理，探验和智慧，并充分利用这些知识，进行逻辑推理，探索解决问题的途径与方法，因而能给出合理的甚至是索解决问题的途径与方法，因而能给出合理的甚至是最佳的工艺决策。最佳的工艺决策。通通过过建建立立CAPPCAPP专专家家系系统统，我我们们可可以达到以下目的：以达到以下目的：（1 1）继承和传播宝贵工艺设计知识）继承和传播宝贵工艺设计知识（2 2）使工艺师的知识形式化）使工艺师的知识形式化（3 3）汇集各种来源的知识）汇集各种来源的知识 此外，专家系统和人类专家相比也还有其此外，专家系统和人类专家相比也还有其他许多优点，如工作效率高，稳定，不受个人他许多优点，如工作效率高，稳定，不受个人情绪影响等。但另一方面，由于专家系统的知情绪影响等。但另一方面，由于专家系统的知识来源于人类专家，模仿人类专家的思维、推识来源于人类专家，模仿人类专家的思维、推理方法，所以不可避免的要犯错误。因此，在理方法，所以不可避免的要犯错误。因此，在CAPPCAPP专家系统中，我们强调吻合性，即专家系专家系统中，我们强调吻合性，即专家系统推出的结果和人类专家系统的相一致，而不统推出的结果和人类专家系统的相一致，而不是精确性。是精确性。3.3 CAPP3.3 CAPP系统的开发模式系统的开发模式 尽尽管管CAPPCAPP系系统统有有以以上上多多种种类类型型，但但从从总总体体来来看看，可可将将CAPPCAPP系系统统的的开开发发模模式式归归纳纳为为：专专用用型型CAPPCAPP系系统统和和工具型工具型CAPPCAPP系统。系统。（1 1）专用型）专用型CAPPCAPP系统系统 即专为某一企业开发的即专为某一企业开发的CAPPCAPP系统，现有的系统，现有的CAPPCAPP系统系统大多数属于这一类型。早期的专用型大多数属于这一类型。早期的专用型CAPPCAPP系统，其程序系统，其程序与数据、知识是集成在一起的，针对性强，可移植性差，与数据、知识是集成在一起的，针对性强，可移植性差，维护困难，很难适应企业的产品类型、工艺方法和制造维护困难，很难适应企业的产品类型、工艺方法和制造环境的发展和变化，目前这种模式已很少采用，而是采环境的发展和变化，目前这种模式已很少采用，而是采用数据建模、知识抽象以及功能分析等新的用数据建模、知识抽象以及功能分析等新的CAPPCAPP系统设系统设计理论，其程序与数据、知识是分离的，但其制造资源计理论，其程序与数据、知识是分离的，但其制造资源数据、工艺决策和其它系统功能仍是针对具体的应用背数据、工艺决策和其它系统功能仍是针对具体的应用背景而设计。景而设计。专用型专用型专用型专用型CAPPCAPPCAPPCAPP系统的特点：系统的特点：系统的特点：系统的特点：（1 1）针针对对性性强强，与与企企业业具具体体情情况况结结合合较较好好，工工艺艺决决策策质质量量较较高高，适适用用于于产产品品类类型型专专业业化化、产产品品结构复杂、工艺复杂的企业。结构复杂、工艺复杂的企业。（2 2）适适应应性性有有一一定定的的局局限限，当当企企业业在在产产品品类类型型、工工艺艺方方法法以以及及生生产产组组织织结结构构上上发发生生变变化化时时，难难于扩充和更新。于扩充和更新。（3 3）开发周期长，这种系统缺乏商品化标准）开发周期长，这种系统缺乏商品化标准块，往往从系统的基本功能开始，而要真正达到实块，往往从系统的基本功能开始，而要真正达到实用必须经过较长时期的调试和完善。用必须经过较长时期的调试和完善。图图2 2HCCAPPDTSHCCAPPDTS总体结构框图总体结构框图 （1 1）专用）专用CAPPCAPP系统构造工具系统构造工具用用HCCAPPDTSHCCAPPDTS开发工具系统中的构件库构造适合某企开发工具系统中的构件库构造适合某企业用的专用业用的专用CAPPCAPP系统原型时，必须按照一定的构造逻辑系统原型时，必须按照一定的构造逻辑规则。本工具系统提供了人工交互构造和应用构造工具规则。本工具系统提供了人工交互构造和应用构造工具自动构造两种模式。前者对构造人员有较高的要求，应自动构造两种模式。前者对构造人员有较高的要求，应具备一定的计算机软件开发能力和工艺基础知识，并经具备一定的计算机软件开发能力和工艺基础知识，并经过培训，用户可按照一定的原则自由地选择构件进行拼过培训，用户可按照一定的原则自由地选择构件进行拼装；后者是根据用户对装；后者是根据用户对CAPPCAPP系统提出的功能要求，自动系统提出的功能要求，自动选择某种预定义的选择某种预定义的CAPPCAPP模式，作为模式，作为CAPPCAPP的原型（框架），的原型（框架），构造方便。无论采用哪种构造方式，工具系统都会获得构造方便。无论采用哪种构造方式，工具系统都会获得一个专用一个专用CAPPCAPP的的 外壳外壳，必要时可补充专用构件，然后，必要时可补充专用构件，然后填充修改符合本企业特点的决策知识库和工艺数据，最填充修改符合本企业特点的决策知识库和工艺数据，最后测试和修改应用原型系统。后测试和修改应用原型系统。（2 2）工艺文件管理构件构造工具）工艺文件管理构件构造工具该工具能完成对工艺文件的管理。一个零件在用该工具能完成对工艺文件的管理。一个零件在用CAPPCAPP系统设计工艺前首先要进行检索，以确定该零件的系统设计工艺前首先要进行检索，以确定该零件的工艺文件是否已设计过。如果检索结果为已设计过，则工艺文件是否已设计过。如果检索结果为已设计过，则可装入工艺数据修改输出即可，否则，要重新进行工艺可装入工艺数据修改输出即可，否则，要重新进行工艺设计。零件在完成工艺设计后除打印输出工艺文件外，设计。零件在完成工艺设计后除打印输出工艺文件外，还应将工艺数据保存在磁盘上，以便修改，在需修改设还应将工艺数据保存在磁盘上，以便修改，在需修改设计时需将工艺数据装入。以上功能是通过该构造工具生计时需将工艺数据装入。以上功能是通过该构造工具生成的构件完成的。成的构件完成的。（3 3）零件信息描述构造工具）零件信息描述构造工具在构造在构造CAPPCAPP系统时，首先要描述零件信息，零件信息的描述方系统时，首先要描述零件信息，零件信息的描述方法多种多样，其繁简程度相差很大，零件信息的描述方法的选择受法多种多样，其繁简程度相差很大，零件信息的描述方法的选择受生成工艺的详细程度的影响。生成工艺的详细程度的影响。零件信息的描述应能满足不同企业的要求。零件信息描述方法零件信息的描述应能满足不同企业的要求。零件信息描述方法可概括为图纸信息描述法和可概括为图纸信息描述法和CADCAD信息描述法。前者是以零件图为依据，信息描述法。前者是以零件图为依据，将图纸信息转化为数据信息输入到计算机中，后者是直接从将图纸信息转化为数据信息输入到计算机中，后者是直接从CADCAD中得中得到零件的信息，经过处理形成到零件的信息，经过处理形成CAPPCAPP所需的几何和工艺信息。由于许所需的几何和工艺信息。由于许多企业的多企业的CADCAD和和CAPPCAPP之间要实现集成还有许多困难和相当长的时间，之间要实现集成还有许多困难和相当长的时间，加之还有一些企业还没有应用加之还有一些企业还没有应用CADCAD系统，因此对这类企业，在若干年系统，因此对这类企业，在若干年内还需使用图纸信息描述法。内还需使用图纸信息描述法。另外，对于一些计算机应用条件好的企业，特另外，对于一些计算机应用条件好的企业，特别是已经和即将实施别是已经和即将实施CIMSCIMS的企业来说，迫切需要实的企业来说，迫切需要实现现CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM的集成，在设计开发工具时，应以的集成，在设计开发工具时，应以STEPSTEP文件为依据，配以信息转换工具，以识别和利文件为依据，配以信息转换工具，以识别和利用用CADCAD中对零件描述的各种信息，生成工艺规程。中对零件描述的各种信息，生成工艺规程。本工具的本工具的1.01.0版常规工艺设计由于仅完成简单的派版常规工艺设计由于仅完成简单的派生式的工艺设计，不需描述零件的详细工艺信息，生式的工艺设计，不需描述零件的详细工艺信息，因此仅描述工艺文件输出用的表头信息。对一些需因此仅描述工艺文件输出用的表头信息。对一些需要生成零件详细工艺的企业，还需要构造零件的详要生成零件详细工艺的企业，还需要构造零件的详细结构和工艺信息。细结构和工艺信息。（4 4）零件编码分类工具零件编码分类工具该工具用于构造零件的编码分类软件，对于一些希望用成组编该工具用于构造零件的编码分类软件，对于一些希望用成组编码分类的企业，可以借助该工具构造专用编码分类软件。该工具采码分类的企业，可以借助该工具构造专用编码分类软件。该工具采用编码系统内容与编码软件相分类的方法，把编码系统中的各系统用编码系统内容与编码软件相分类的方法，把编码系统中的各系统分类标志存入数据库中，修改其内容不影响编码分类软件。本工具分类标志存入数据库中，修改其内容不影响编码分类软件。本工具以我国机械行业分类编码系统以我国机械行业分类编码系统JLBM-1JLBM-1为实例为实例(15(15位码位码)，如果企业编，如果企业编码系统结构与码系统结构与JLBM-1JLBM-1相同，只要修改表的内容即可，而不需要修改相同，只要修改表的内容即可，而不需要修改其它项目即可构造编码分类软件其它项目即可构造编码分类软件.如编码结构不同，则需对部分表结如编码结构不同，则需对部分表结构和程序作少量修改，也能方便地构造某企业的专用编码分类软件。构和程序作少量修改，也能方便地构造某企业的专用编码分类软件。（5 5）特征矩阵构造工具）特征矩阵构造工具当某企业使用编码分类法时，必须构造该企业零件当某企业使用编码分类法时，必须构造该企业零件的分类标准的分类标准零件特征分类矩阵，它是编码分类的依零件特征分类矩阵，它是编码分类的依据。本工具用菜单驱动，用户逐项回答，即可自动构造据。本工具用菜单驱动，用户逐项回答，即可自动构造出与某编码系统相对应的特征矩阵，本工具也是以出与某编码系统相对应的特征矩阵，本工具也是以JLBM-JLBM-1 1为范例，当编码系统修改时，需进行相应的修改。为范例，当编码系统修改时，需进行相应的修改。工具提供了特征矩阵浏览、添加、删除，打印等功能，工具提供了特征矩阵浏览、添加、删除，打印等功能，对特征矩阵的维护非常方便。对特征矩阵的维护非常方便。（6 6）特征分类法（条件分类法）构造工具）特征分类法（条件分类法）构造工具对于没有开发编码系统或不希望使用编码系统的企业，要完成对于没有开发编码系统或不希望使用编码系统的企业，要完成零件的分类，只能运用一些分类规则（或条件）对零件分类，这种零件的分类，只能运用一些分类规则（或条件）对零件分类，这种方法只要对零件事先进行统计分析，制定出零件分类规则，工艺设方法只要对零件事先进行统计分析，制定出零件分类规则，工艺设计时即可对零件分类，规则可以非常灵活，对不同类零件规则有简计时即可对零件分类，规则可以非常灵活，对不同类零件规则有简有繁。如零件名称就可为一个简单规则，零件材料、热处理、毛坯、有繁。如零件名称就可为一个简单规则，零件材料、热处理、毛坯、形状、精度等就可构成一个复杂的规则。本工具充分考虑到实际分形状、精度等就可构成一个复杂的规则。本工具充分考虑到实际分类规则的多样性，采用柔性表述的方法，构造分类工具。用户在构类规则的多样性，采用柔性表述的方法，构造分类工具。用户在构造分类构件时，只要把分类规则输入规则库中，逐项回答有关问题，造分类构件时，只要把分类规则输入规则库中，逐项回答有关问题，即可自动完成对零件的分类。规则库在使用过程中可以用工具提供即可自动完成对零件的分类。规则库在使用过程中可以用工具提供的功能随时增、删、改，以适应生产对象的变化。分类时对不同类的功能随时增、删、改，以适应生产对象的变化。分类时对不同类零件回答的问题是柔性的。使用构造工具时，只要录入规则库，修零件回答的问题是柔性的。使用构造工具时，只要录入规则库，修改最长条件数，工具即可自动构造分类菜单。改最长条件数，工具即可自动构造分类菜单。（7 7）特征分类规则构造工具）特征分类规则构造工具某企业如选择特征分类法对零件分类，必须某企业如选择特征分类法对零件分类，必须制定零件的分类规则或分类条件，本工具提供了制定零件的分类规则或分类条件，本工具提供了规则的浏览、检查、修改、添加、删除功能，可规则的浏览、检查、修改、添加、删除功能，可动态地对零件分类规则进行维护。规则的维护完动态地对零件分类规则进行维护。规则的维护完全由菜单驱动，使用方便。构造分类规则时，只全由菜单驱动，使用方便。构造分类规则时，只要确定分类条件的层次数，对相关表加以修改要确定分类条件的层次数，对相关表加以修改,同同时按照菜单引导对规则库加以录入和修改。时按照菜单引导对规则库加以录入和修改。（8 8）工艺决策构造工具）工艺决策构造工具本构造工具是本构造工具是CAPPCAPP开发工具系统的核心工具之一。开发工具系统的核心工具之一。工艺决策知识库以成组技术原理为基础，以专家系统工艺决策知识库以成组技术原理为基础，以专家系统为指导，以相似零件族为对象，用产生式规则的形式，为指导，以相似零件族为对象，用产生式规则的形式，组织与特征相对应的工序决策集；同时将工艺知识、组织与特征相对应的工序决策集；同时将工艺知识、工艺决策与控制程序相分离。工具提供了工艺决策知工艺决策与控制程序相分离。工具提供了工艺决策知识及规则的描述界面，同时提供对决策规则进行修改、识及规则的描述界面，同时提供对决策规则进行修改、查询、浏览、添加、删除、恢复、复制等维护功能。查询、浏览、添加、删除、恢复、复制等维护功能。借助本工具用户无需修改源程序，就能改变或增删各借助本工具用户无需修改源程序，就能改变或增删各种决策规则。种决策规则。（9 9）人机交互修改模块构造工具）人机交互修改模块构造工具无论是派生式还是生成式无论是派生式还是生成式CAPPCAPP系统，要使设系统，要使设计的工艺实用，都必须具有灵活的工艺编辑修改计的工艺实用，都必须具有灵活的工艺编辑修改功能。本构造工具能根据企业工艺库的存贮格式功能。本构造工具能根据企业工艺库的存贮格式构造全屏幕编辑修改构件，非常方便。构造全屏幕编辑修改构件，非常方便。（1010）工艺文件输出构造工）工艺文件输出构造工CAPPCAPP系统的输出结果就是要打印输出工艺文件。系统的输出结果就是要打印输出工艺文件。因此因此CAPPCAPP开发工具必须提供工艺文件卡的构造工具。开发工具必须提供工艺文件卡的构造工具。由于不同的企业工艺文件输出格式不同，因此要求此由于不同的企业工艺文件输出格式不同，因此要求此工具能方便地按企业的要求构造新的工艺文件卡格式。工具能方便地按企业的要求构造新的工艺文件卡格式。本工具是借助了本工具是借助了VFPVFP的报表设计器来实现这一功能，的报表设计器来实现这一功能，VFPVFP的报表设计器功能很强，能实现各类复杂报表的的报表设计器功能很强，能实现各类复杂报表的设计并能模拟，本工具提供了由该工具设计的一种工设计并能模拟，本工具提供了由该工具设计的一种工艺过程卡和一种工序卡范例。艺过程卡和一种工序卡范例。（1111）样件工艺文件构造工具）样件工艺文件构造工具由于派生式由于派生式CAPPCAPP系统是以成组技术原理为指导，系统是以成组技术原理为指导，工艺的生成是以零件族样件工艺为基础，因此，零件工艺的生成是以零件族样件工艺为基础，因此，零件工艺设计的好坏很大程度上依赖零件的样件工艺。本工艺设计的好坏很大程度上依赖零件的样件工艺。本工具能构造样件工艺的录入、检查、修改、打印等维工具能构造样件工艺的录入、检查、修改、打印等维护功能构件。构造时只要针对具体企业不同的工艺文护功能构件。构造时只要针对具体企业不同的工艺文件格式，对编辑修改界面作少量修改即可。件格式，对编辑修改界面作少量修改即可。（1212）标准工序文件构造工具）标准工序文件构造工具工艺设计时，对零件的一些关键工序需要设计工工艺设计时，对零件的一些关键工序需要设计工序的加工内容步骤，输出关键工序卡，但对关键工序序的加工内容步骤，输出关键工序卡，但对关键工序如何设计，才能既快又优的设计出好的工序内容。本如何设计，才能既快又优的设计出好的工序内容。本工具采用先建立各标准工序的工序内容，零件工艺设工具采用先建立各标准工序的工序内容，零件工艺设计时，采用按工序代码先检索出标准工序后修改的方计时，采用按工序代码先检索出标准工序后修改的方法，这样既能保证设计的工序内容既优化又能提高效法，这样既能保证设计的工序内容既优化又能提高效率。本工具能构造出标准工序文件的维护构件，具有率。本工具能构造出标准工序文件的维护构件，具有增、删、修改、浏览等功能，采用表格界面，配有工增、删、修改、浏览等功能，采用表格界面，配有工具条，全屏幕编辑、修改。具条，全屏幕编辑、修改。（1313）文档资料管理构造工具）文档资料管理构造工具对对CAPPCAPP系统来说，一般都有许多文档资料，它能系统来说，一般都有许多文档资料，它能帮助设计人员，用户操作人员掌握系统的设计思想，帮助设计人员，用户操作人员掌握系统的设计思想，掌握操作方法，以便修改维护，解决应用中出现的问掌握操作方法，以便修改维护，解决应用中出现的问题。本工具配有设计说明，构造说明书和使用说明书、题。本工具配有设计说明，构造说明书和使用说明书、在线帮助、工艺文档的管理等。用户在构造在线帮助、工艺文档的管理等。用户在构造CAPPCAPP系统系统时，能按工具提供的模式加以修改，生成专用时，能按工具提供的模式加以修改，生成专用CAPPCAPP系系统的文档资料管理构件。统的文档资料管理构件。（1414）用户登录口令权限管理工具）用户登录口令权限管理工具CAPPCAPP开发工具及用它构造的专用开发工具及用它构造的专用CAPPCAPP系统在使用系统在使用时，为防止非法用户操作，需要设置用户登录口令，时，为防止非法用户操作，需要设置用户登录口令，并根据使用权限对部分功能加以限制，以保证软件和并根据使用权限对部分功能加以限制，以保证软件和数据的安全性、可靠性。本工具能生成登录表单，让数据的安全性、可靠性。本工具能生成登录表单，让用户能维护登录口令，具有增、删、改的功能。用户能维护登录口令，具有增、删、改的功能。（1515）工序图库的构造工具）工序图库的构造工具CAPPCAPP系统输出工艺文件时要求能绘制零件关键工序系统输出工艺文件时要求能绘制零件关键工序图，工序图的的绘制目前主要有两个途径，一个是采用图，工序图的的绘制目前主要有两个途径，一个是采用交互式地绘制，另一个采用参数化绘图，但采用后者就交互式地绘制，另一个采用参数化绘图，但采用后者就必须详细描述零件的信息，能算出工序尺寸。本工具必须详细描述零件的信息，能算出工序尺寸。本工具1.01.0版由于仅粗略描述零件信息，暂不提供参数化绘制版由于仅粗略描述零件信息，暂不提供参数化绘制工序图的功能，它提供一个工序图绘制平台，此平台是工序图的功能，它提供一个工序图绘制平台，此平台是在在 AutoCAD12.0AutoCAD12.0版上的二次开发，并配有典型体素图库，版上的二次开发，并配有典型体素图库，能比较快速、方便地绘制出零件的工序图。能比较快速、方便地绘制出零件的工序图。（2 2）工具型）工具型CAPPCAPP系统系统 这类系统的基本特征是其工艺决策这类系统的基本特征是其工艺决策方法和其它系统功能是通用化的，从体方法和其它系统功能是通用化的，从体系结构上看，这类系统可分为框架型系结构上看，这类系统可分为框架型CAPPCAPP系统和开发工具型系统和开发工具型CAPPCAPP系统两类。系统两类。3.4 CAPP3.4 CAPP系统的开发组织模式系统的开发组织模式 （1 1）企企业业自自立立开开发发工工作作多多，难难以以有有集中时间，对开发理论方法缺乏了解。集中时间，对开发理论方法缺乏了解。（2 2）高高等等院院校校、研研究究院院所所开开发发有有研研究优势，对企业实际了解较少。究优势，对企业实际了解较少。（3 3）企企业业+高高研研、开开发发是是一一种种较较好好的的方方法法，但但需需要要好好组组织织配配合合，企企业业必必须须抽抽取取专专人人配合并参与工作。配合并参与工作。3.5 3.5 不同阶段的不同阶段的CAPPCAPP开发方法及特点开发方法及特点 （1 1）第第一一代代产产品品：1982-19951982-1995期期间间-基基于于智智能能化化和和专专家家系系统统思思想想开开发发的的CAPPCAPP系系统统。此此类类CAPPCAPP系系统统片片面面强强调调工工艺艺设设计计的的自自动动化化，但但因因工工艺艺设设计计的的特特点点决决定定了了自自动动化化的的CAPPCAPP系系统统存存在在很很大大的的局局限限性性，无无法法满满足足企企业业对对通通用用CAPPCAPP系系统统平平台台的的需需求求。近近年年来来，以以自自动动化化为为唯唯一一目目标标的的CAPPCAPP研研究究开开发发状状况况已已经经使使人人们们对对CAPPCAPP研研究究与与开开发发现现状状产产生生怀怀疑疑。到到目目前前为为止止国国内内尚尚没没有有真真正正商商品品化化的的CAPPCAPP专专家家系统问世，很多研究机构已停止了此种模式的开发。系统问世，很多研究机构已停止了此种模式的开发。（2 2）第第二二代代产产品品：1995-1995-目目前前-基基于于低低端端数数据据库库（FoxProFoxPro等等）开开发发的的CAPPCAPP系系统统。这这一一类类CAPPCAPP软软件件已已经经注注意意到到CAPPCAPP需需要要以以工工艺艺数数据据为为对对象象解解决决企企业业的的工工艺艺设设计计问问题题，而而不不应应该该以以卡卡片片（一一般般的的解解决决途途径径是是采采用用CADCAD技技术术，是一个文件系统）为基础。是一个文件系统）为基础。基基于于FoxProFoxPro等等低低端端数数据据库库的的CAPPCAPP系系统统所所处处理理的的数数据据和和生生成成的的数数据据都都是是基基于于数数据据库库的的，但但因因为为开开发发技技术术所所限限很很难难做做到到“所所见见所所得得”，系系统统的的实实用用性性很很差差。因因此此工工艺艺卡卡片片的的生生成成是是由由程程序序来来完完成成或或是是在在CADCAD中中生生成成。其其优优点点具具备备了了数数据据库库系系统统的的特特点点，符符合合工工艺艺数数据据管管理理的的特特点点，但但因因为为不不是是交交互互式式设设计计方方式式，不不能能作作为为平平台台类类软软件件，实实用用性性不不强强，推推广广和和使使用用受受到到了了很很大大的的限限制制。作作为为商商品品化化软件，大部分商业软件公司已放弃了此种开发模式。软件，大部分商业软件公司已放弃了此种开发模式。另另外外，近近几几年年以以中中高高端端数数据据库库为为平平台台开开发发了了一一些些CAPPCAPP系系统统，但因为开发技术和实力所限一直没有实用化。但因为开发技术和实力所限一直没有实用化。（3 3）第第三三代代产产品品：1996-1996-目目前前-基基于于AutoCADAutoCAD或或自自主主图图形形平平台台开开发发的的CAPPCAPP系系统统。为为了了解解决决基基于于FoxProFoxPro等等低低端端数数据据库库的的CAPPCAPP系系统统实实用用性性差差的的缺缺点点，一一些些CADCAD软软件件公公司司采采用用CADCAD技技术术开开发发了了一一些些CAPPCAPP系系统统，她她解解决决了了实实用用性性问问题题，但但却却忽忽视视了了最最根根本本的的问问题题：工工艺艺是是以以相相关关的的数据为对象的，而不是以卡片（图形数据）为对象的。数据为对象的，而不是以卡片（图形数据）为对象的。此此类类CAPPCAPP是是基基于于文文件件系系统统的的CADCAD技技术术开开发发的的，特特别别是是自自主主CADCAD平平台台软软件件，文文件件格格式式采采用用了了非非标标准准的的自自定定义义格格式式，信信息息的的交交换换存存在在严严重重的的问问题题。工工艺艺文文件件作作为为图图形形信信息息保保存存，描描述述的的是是工工艺艺文文件件的的图图形形拓拓扑扑关关系系，其其数数据据是是分分散散在在各各个个卡卡片片中中的的，很很难难集集中中管管理理，且且它它的的集成和二次开发必须依赖自身的系统。集成和二次开发必须依赖自身的系统。（4 4）第第四四代代产产品品：1998-1998-目目前前-综综合合式式平平台台类类CAPPCAPP系系统统。此此类类系系统统完完全全基基于于数数据据库库，采采用用交交互互式式设设计计方方式式满满足足实实用用化化要要求求，同同时时注注重重数数据据的的管管理理与与集集成成，它它集集中中了了第第2 2、第第3 3两两代代系系统统的的优优点点，是是国国内内外外CAPPCAPP学学者者公公认认的的最最佳佳开开发发模模式式，开开放放的的体体系系结结构构同同时时满满足足了了特特定定企企业业特特定专业的智能化专家系统的二次开发的需要。定专业的智能化专家系统的二次开发的需要。3.6 3.6 常见的常见的CAPPCAPP系统系统