第四章 CAPP系统的输入与输出-wu
CAPP课件
6．CAPP的发展概述及发展趋势
时间上发展概述：
计算机辅助工艺设计的研究是从20世纪60年代后期 开始的。
1969年挪威正式推出第一个CAPP系统—— AUTOPROS，是世界上最早研究CAPP的国家，并 于1973年推出商品化的系统； 1976年美国计算机辅助制造组织推出了CAM-I’s Automated Process Planning系统，在CAPP发 展史上具有里程碑意义；
1. CAPP产生的背景
背景之一： 传统的熟练的工艺师的匮乏。 背景之二： 传统的工艺设计方式严重阻碍了设计效率。 背景之三： 传统的工艺设计方式已不能适应多品种小批量的生 产模式。 背景之四： 计算机技术的发展与普及。
背景之一：传统的熟练的工艺师的匮乏。
什么是工艺设计？
所谓工艺设计就是根据产品的设计要求，确定零件 从原始状态转变到规定状态所需要的一系列加工方 法、加工顺序、时间、工装设备和加工参数等。
批量的生产模式。
工艺设计工作的具体内容：
制定产品的工艺过程、工艺操作内容、工艺装备和 工艺参数、切削参数、工序图、填写各类卡片等。
工艺文件的类型：
零件的机械加工工艺、钣金件的冲压工艺、零件的 铸造工艺以及锻造工艺、焊接工艺和热处理工艺等； 产品及其部件（组件）的装配工艺等。
背景之三：传统的工艺设计方式已不能适应多品种小
背景之一：传统的熟练的工艺师的匮乏。
工艺设计工作主要包括： 5）安排合理的加工顺序；
6）选择基准，确定加工余量和毛坯，计算工序尺寸 和公差；
7）编制包含上述所以信息的工艺文件和各类统计汇 总卡片。
背景之一：传统的熟练的工艺师的匮乏。
传统的工艺设计方法对工艺设计人员提出的要求： 1）具有丰富的生产实践经验； 2）熟悉企业内部各种加工方法及相应的设备使用情 况； 3）熟悉企业内部各种生产加工规范和有关规章制度； 4）能与各方面保持友好合作。
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。
机械CAPP
了解CAPP摘要：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。
它的原理是将经过标准化或优化的工艺，或编制工艺的逻辑思想，通过CAPP软件首先读取有关零件的信息，然后识别并检索一个零件族的标准程具体零件的工艺。
它的支撑环境是硬件环境和软件环境，它的发展趋势是工业界和学术界的广泛重视，关键词：CAPP系统原理、类型、支撑环境、CAPP系统设计步骤、CAPP发展趋势引言：自从1965年l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、工具系统等不同的发展阶段，并涌现了一大批CAPP原型系统和商品化的CAPP系统。
在CAPP工具系统出现以前，CAPP的目标一直是开发代替工艺人员的自动化系统，而不是辅助系统，即强调工艺设计的自动化和智能化。
但由于工艺设计领域的个性化、复杂性，工艺设计理论多是一些指导性原则、经验和技巧，因此让计算机完全替代工艺人员进行工艺设计的愿望是良好的，但研究和实践证明非常困难，能够部分得到应用的至多是一些针对特定行业、特定企业甚至是特定零件的专用CAPP系统，还没有能够真正大规模推广应用的实用的CAPP系统。
在总结以往经验教训的基础上，开目公司在国内率先提出了CAPP工具化的思想：CAPP是将工艺人员从许多工艺设计工作中解脱出来的一种工具；自动化不是CAPP唯一的目标；实现CAPP系统的以人为本的宜人化的操作、高效的工艺编制手段、工艺信息自动统计汇总、与CAD/ERP/PDM系统的信息集成、具有良好的开放性与集成性是工具化CAPP系统研究和推广应用的主要目标。
何谓CAPP？其实就是计算机辅助工艺设计：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、逻辑判断和推理来制定零件机械加工工艺过程，主要包括毛培设计、加工方法选择、工艺设计、工艺路线制定和工时定额计算刀具选择和工序图生成等内容。
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
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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
第四章CAPP支撑环境
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CAPP的硬件环境 4.1 CAPP的硬件环境
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CAPP的硬件环境 4.1 CAPP的硬件环境
（3）图形显示器：CRT显示器，液晶显示器和等离子体显示板等。 图形显示器：CRT显示器，液晶显示器和等离子体显示板等。 显示器 ①、阴极射线显示屏（CRT） 阴极射线显示屏（CRT） 优点：技术成熟，价格便宜，寿命较长，可靠性高。 优点：技术成熟，价格便宜，寿命较长，可靠性高。缺 体积大、笨重。 用途： 点：体积大、笨重。 用途：计算机显示器 液晶显示屏（LCD） ②、液晶显示屏（LCD） 优点：轻薄短小，功耗极低； 优点：轻薄短小，功耗极低； 缺点：成本较高，响应速度慢，对比度不够高，（ ，（低温 缺点：成本较高，响应速度慢，对比度不够高，（低温 下工作性能较差） 下工作性能较差） 等离子体显示屏（PDP） ③、等离子体显示屏（PDP） 特点：平面显示，对比度较高，视角宽，响应速度快， 特点：平面显示，对比度较高，视角宽，响应速度快， 寿命长，工作范围宽。 寿命长，工作范围宽。
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CRT电视退市 CRT电视退市
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3D液晶 3D液晶
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CAPP的硬件环境 4.1 CAPP的硬件环境
打印机：有喷墨打印机、激光打印机、针打。 （4）打印机：有喷墨打印机、激光打印机、针打。
喷墨打印机：是把墨水通过微米级喷嘴，喷到纸上， 喷墨打印机：是把墨水通过微米级喷嘴，喷到纸上， 直接形成图案， 直接形成图案，一般来说这些纸张预水就会散开 激光打印机， 激光打印机，是把碳粉通过硒鼓静电将碳粉转附在 纸上，通过加热轴将碳粉熔在纸上，遇水不能散开， 纸上，通过加热轴将碳粉熔在纸上，遇水不能散开，效果 就是我们印刷字体的效果 针打，一般是通过打印针头，通过打点的方式， 针打，一般是通过打印针头，通过打点的方式，透 过色带敲在纸上，以前也有打一般文书之类的， 过色带敲在纸上，以前也有打一般文书之类的，现在一般 是用做打单机（复联单） 是用做打单机（复联单）
CAPP考试资料
第一章 现代制造系统P1 ✧ 机械工业的分类 P10 ✧ 现代集成制造系统的发展趋势包括哪些方面？ P2 ✧ 机械工业行业的特点 ✧ 敏捷制造的基本思想是什么？有何特征？ P3 ✧ 机械制造系统的概念P11 ✧ 虚拟制造P4 ✧ 机械自动化的概念✧ 机械制造自动化系统的特点、分类 ✧ 精益生产的基本思想是什么？有何特征？ P12✧ 智能制造的概念P5 ✧ CAM 的概念（广义、狭义） P14 ✧ 网络化制造的概念、内容与关键技术 P6 ✧ 计算机集成制造系统的含义✧ 并行工程的概念、特点P7✧ 计算机集成制造系统有哪些部分组成第二章 成组技术与CAPP 的原理P18✧ 机械类产品零件的分布规律 ✧ 成组技术的实质✧ 成组技术的概念（广义、狭义）P30 ✧ 常用零件分类成组的方法有哪些?编码分类法的原理 P34✧ 工艺设计工作主要包括P35 ✧ 传统设计方法对工艺人员提出的要求 P19 ✧ 成组技术的任务和目标 ✧ 成组技术的应用 ✧ 手工编制工艺的步骤✧ 传统工艺设计方法阻碍设计效率的表现 P20 ✧ 成组技术的发展P36 ✧ CAPP 的含义、优点 P21 ✧ 什么是零件分类编码系统✧ 建立零件分类编码系统时要考虑的因素 P37 ✧ CAPP 系统的工作原理P22 ✧ 零件分类编码系统的结构形式P37 ✧ CAPP 系统的分类（从基本工作原理、实现方式、适用平台、功能） P23 ✧ Opitz 、JLBM-1、KK-3分类编码系统的结构特点P42 ✧ 企业信息化的概念、层次、阶段 P27 ✧ 刚性编码系统的优缺点P46 ✧ CAPP 系统的发展趋势如何P28✧ 什么是柔性分类编码系统？与刚性编码系统相比有何特点？P48 ✧ 应用CAPP 技术能为企业带来哪些方面的效益工艺设计的主要任务及作用。
任务：为被加工零件选择合适的加工方法和加工顺序，以便能按设计要求生产出合格的零件。
作用：产品制造过程中一项重要的技术准备工作，是连接产品设计与车间生产的纽带，它所生成的工艺文件是指导生产的重要文件及制订生产计划与调度的依据。
CAPP系统的输入和输出
CAPP系统的输入和输出（零件信息描述）计算机辅助工艺设计系统的输入与输出第—·节c．LPP输入信息概述chPP的输入信息就是肖加上答件的创造特征信息，它是cAPP系统进行工艺决策生成零件加工过程的韧始依据。
cAPP所需零件信息输入的最理想方光是直接从cAD系统中提取．它也是cAD／cAPP 集成的关键技术，目前此项技术还不成热．世界各国技术界正在深入研究和开发。
特征建棋cAD技术相特征识别技术的研究真是为这—r1的W发展起来的，籍以实现cAD／cAPP／cAM 系统的集成，但目前也不成熟．禹实用相差还很远。
因此，一些比较成熟实用的cAPP输入信息描述方法，7；但当的需要，而旦在今后怕当长一段时间内，仍是用来将chD系统设计的产品信息输入chPP系统的主要手段。
本章以制造特征角度来叙述t入PP榆入信定的斑念．并从实用角度介绍了几种常用cAPP零件信息描述方式。
一、特征概念1．持征的定义为厂完整地定义机械产：品冬件，方便的分法是把冬件的结构和工艺信息技它们的件质划分兹．“些信息集台，这些信息集合就称为特征。
持征由设计者府用来设计产品，则这些信息集合称为设计持认。
例如图3—、所示零件，它包括长方体、槽、孔1列孔2四个设汁特征。
为了描述这些特征，必须给出每个持祉的堪寸和形状、稻度和表面粗糙及材料(包括热处理等)I；息．所以设计特征可以分为形状、精度和材料特征：对于编制加工工艺规程来说，所关心队是哮件f—待加1：表面的信息。
若图3—]冬件所有表面都内机械加工成形，则它们是六个平面，一个槽和…个孔，按持征概念，它们是冬件的制造特征。
将图示零件的制造持征导设计特征比较，槽和孔是相同的，但设计特征长方体分解成人个平面。
为厂描述这些制造特征，也必须给出每个特征的尺寸相形状、精度及材料特性，所以制造特征也分为形状、精度和材料特征。
应指出的是，在编制工艺规程时，还需要待加[表面的名称、专用工具代号以及有时还需要某些表面所在图样亡的剖面号等，这些称为辅助作息集合，简称辅助情息。
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系统原理与应用
使用户确信系统所得出的结论 • 系统决策的合理程度取决于系统所拥有的知识的数量
和质量 • 系统决策的效率取决于系统是否拥有合适的启发式信
息
工艺知识表示
• 所谓知识表示，就是以一定的形式对所获取的领域知识进行规范化表示， 即知识的符号化过程。
• 1 基于规则的知识表示
• 规则表示的一般形式：IF<前提条件>THEN<结论或动作>
• 将修订好的工艺规程存储起来，并按给定的格式打印 输出。
零
调
编
存
件
检
出
辑
储
编
索
工
修
打
码
艺
改
印
• 4.3.2生成式CAPP系统
• 一生成式方法的原理
生成式CAPP系统
• 基本思路是将人们设计工艺过程时用的推理和决策方法转换成计算机 可以处理的决策模型、算法及程序代码，从而依靠系统决策，自动生 成零件的工艺规程
需 求 分
数 据 库 设
信 息 模
开 发 实
求
析
计
型
现
• 生成式CAPP系统
• 三 工艺决策方法
决策表（Decision Table）
• 是表达各种事件或属性间复杂逻辑关系的形式化方法 • 具有下列优点
– 可以明晰、准确、紧凑地表达复杂的逻辑关系； – 易读、易理解，可以方便地检查遗漏及逻辑上的不一致； – 易于转换成程序流程和代码
• 零件结构与工艺分析：确认该类零件由哪些表面元素或特征构 成，每种表面元素或特征的加工方法有哪些，零件有哪些加工 工序等；
• 建立各种加工方法的加工能力、经济加工精度，以及各种标准 数据等工程数据文件或数据库等；
CAPP系统方案设计
C A P P课程论文题目：CAPP系统方案设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学号：学生姓名：指导教师：2016年1月1概述1.1 系统开发目标概述CAPP-计算机辅助工艺设计，它就是通过计算机来自动或半自动地生成企业所实用的工艺文件（包括工艺过程、工序内容（工序图）、材料清单、工时定额等），简言之，CAPP是这样一个计算机软件系统，系统的输入就是零件的信息（几何信息、工艺信息），其输出就是工艺文件。
计算机辅助工艺过程设计系统按其工作原理可分为检索式、派生式、创成式。
检索式工艺过程设计系统是针对标准工艺的，将设计好的零件标准工艺进行编号，存储在计算机中，当制定零件的工艺过程时，可根据输入的零件信息进行搜索，查找合适的标准工艺。
派生式工艺过程设计就是利用零件有相似性，相似的零件有相似的工艺过程"这一原理，通过检索相似典型零件的工艺过程，加以增删或编辑而派生一个新零件的工艺过程。
创成式工艺过程设计系统和派生式系统不同，它是根据输入的零件信息，依靠系统中的工程数据和决策方法自动生成零件的工艺过程。
1.2 CAPP发展及现状CAPP的开发、研制是从20世纪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Automated Process Planning系统。
取其字首的第一个字母，称为CAPP系统。
我国对CAPP的研究始于20世纪80年代初，迄今为止，在国内学术会议、刊物上发表的CAPP系统已有50多个，但被工厂、企业正式应用的系统只是少数，真正形成商品化的CAPP系统还不多。
1.3 结论综上所述，与中国制造业整体加工水平一致，CAPP还有很强的生命力；我国制造业企业需要提高工艺信息化意识，推广CAPP的应用；尽管存在应用水平偏浅、应用范围偏窄等问题，但是CAPP必然将向全生命周期的、基于知识和三维CAD等方向快速发展。
《输入输出系统 》课件
详细描述
物联网技术将使家居用品和设备实现互联互 通，用户可以通过手机、平板等设备远程控 制家中的电器、照明、安全系统等。智能家 居系统可以根据用户的生活习惯和需求自动 调节室内温度、湿度、照明等，提高居住的
舒适度和能源利用效率。
感谢您的观看
THANKS
VS
详细描述
随着传感器技术、微处理器技术和人机交 互技术的发展，可穿戴设备的功能将越来 越强大，能够监测用户的健康状况、提供 运动数据、甚至实现远程控制。它们将不 仅仅是一种时尚配件，而是成为人们生活 中不可或缺的一部分。
虚拟现实与增强现实技术
总结词
虚拟现实与增强现实技术是未来输入输出系 统的另一重要趋势，它们将为用户提供更加 沉浸式的体验和更加真实的交互方式。
常见的音频接口包括3.5mm接口、RCA接口、光纤 接口等，不同的接口有不同的传输质量和效果。
音频质量
音频采样率、比特率、声道数等都会影响音频质量 。
投影仪
投影仪类型
LCD投影仪、DLP投影仪、3LCD投影仪等，每种 投影仪都有其独特的特点和应用场景。
投影画面尺寸
投影画面尺寸可以根据实际需要调整，但也会受 到投影仪性能的限制。
喷墨打印机、激光打印机、热升华打印机等，每种打 印机都有其适用的打印需求和场景。
打印介质
纸张、照片纸、光面纸等，不同的打印介质会影响打 印质量和效果。
打印质量
分辨率、颜色鲜艳度、墨水质量等都会影响打印质量 。
音响设备
音响类型
立体声、环绕声、家庭影院等，不同的音响类型有 不同的音效表现和适用场景。
音频接口
详细描述
虚拟现实技术通过创建虚拟的环境，使用户 仿佛置身于一个全新的世界中。增强现实技 术则通过将虚拟元素与现实世界相结合，增 强用户的感知和认知。这些技术将广泛应用 于游戏、教育、医疗等领域，为用户带来更 加丰富和深入的体验。
专家系统-CAPP系统
2.2 专家系统在工艺设计中的应用为了更好的模拟设计人员的经验知识，需要将不确定的思想引入到工艺过程中CAPP（计算机辅助工艺设计）是根据产品设计所给出的信息进行产品的加工方法和制造过程的设计。
传统工艺设计的缺点：对工艺人员要求高工作量大，效率低无法利用CAD的图形和数据难以保证数据的准确性信息不能共享CAPP 系统是专家系统在机械制造工程中的应用（其结构如图3）。
工艺过程设计由于其复杂性和多变性，直到1981 年才由法国开发出第一个工艺过程设计专家系统。
CAPP技术作为联结CAD和CAM的桥梁，是将产品数据转换成面向制造的指令性数据。
传统的CAPP在工艺员输入零件的原始信息后，通过储存在工艺规程库中的工艺设计知识和决策方法进行一系列决策和判断，并生成工艺规程，但当输入的信息不在逻辑决策范围内时，便得不出结论。
专家系统与CAPP的集成可以将工艺知识转化为相应的知识库，通过推理机的控制策略，从知识库中搜索相应的处理规则，然后执行这条规则，并把每一次执行规则得到的结论部分按先后次序记录下来，直到零件加工达到终结状态，从而实现对工艺过程的决策优化。
而且，CAPP专家系统在一定程度上可以模拟工艺人员的设计思维活动，使工艺设计中一些模糊问题得到解决，提高CAPP系统的适应性。
另外，CAPP专家系统还应该具有解决工艺设计及决策中特殊知识的获取和描述，如零件信息(几何信息、拓扑信息以及工艺信息等)的获取和表示以及加工过程仿真的表示与生成等功能。
2. 2. 1 CAPP 专家系统基本构成专家系统技术的研究和应用正以前所未有的速度在故障诊断、模拟仿真、自动控制、工艺编程、生产规划、产品设计等许多机械工程领域不断发展。
随着研究工作的不断深入，一些新的技术方法和先进制造技术正融入机械工程专家系统技术的研究和应用中，不仅使知识表示、知识库构建、知识获取和推理模式等关键技术的研究取得了一定成果，还出现了一些集成式的新型专家系统，如神经网络专家系统、模糊专家系统、基于Internet 的专家系统、CAD 专家系统、CAPP 专家系统等。
CAPP系统的工作模式
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。
●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●CAPP的结构组成CAPP的结构与开发环境、产品对象、规模大小有关。
基本模块为：⑴零件信息获取模块获取零件信息的方法有两种：人机交互输入、从CAD系统直接获取。
(2) 控制模块相当于管理模块，用于协调各模块的运行，实现人机交互。
(3) 工序决策模块按预先规定的决策逻辑调用相关的知识和数据，进行比较、推理和决策，生成零件加工工艺规程。
（4）工艺数据库/知识库包含了工艺设计所要求的工艺知识和规则。
（5）人机交互界面（6）工艺文件管理/输出模块完成各种输出功能如工艺卡、工序、工步卡，工序图，各类文挡等。
●CAPP的工作过程零件信息描述的基本方法：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。
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。
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。
语言描述法：用计算机能够识别的语言对零件信息进行描述。
缺点：描述过程繁琐。
知识表示描述法：用人工智能中的知识表示方法来描述零件信息甚至整个产品的信息。
第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP课件
第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP
4.2 CAPP系统
4.2.2 CAPP系统构成
1. 硬件 CAPP硬件为：计算机(工作站)、基本图形外设及通用外
设, 如图形显示终端、图形输入设备、绘图机、打印机等(比 CAD要求略低)。
2. CAPP软件 CAPP的软件系统是主体。它又可分为两部分：
(1)CAPP处理软件：它用于完成CAPP的各种基本处理功能。 其中包括：零件族检索、标题数据格式化、标准加工顺序信息 检索/编辑、工序设计信息检索/编辑、工作要素处理程序(工艺 规程、应用程序、机加工作要素)、工艺规程规格化等。
第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP
4.1 CAPP概述
4.1.2 CAPP作用
2) 实 现 无 图 纸 产 品 的 设 计 与 加 工 过 程 ， 实 现 CAD/CAPP/CAM一体化
CAPP可以将CAD产生的零件信息(产品描述)直接作为 输入，经过加工、处理和设计、转换直接输出工序控制程序 和NC程序代码，而交由CAM进行加工、制造，在该过程中 无需图纸。零件图都在计算机中被直接生成、处理、转换和 传递。 3) 促进CIMS的并行工程
计算机集成制造系统概论
An Introduction to CIMS： Computer Integrated Manufacturing
System (4)
计算机集成制造系统概论
第一章 CIMS概述 第二章 计算机辅助设计CAD 第三章 计算机辅助制造CAM 第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP 第五章 计算机辅助质量保证CAQ 第六章 现代企业管理信息系统 第七章 CIMS中的计算机网络与数据库
(3)CAPP工具软件 CAPP系统实现技术(CAPP系统结构设计、功能定义及
第五章CAPP系统的输入与输出-资料
第五章 CAPP系统的输入与输出
5.1 CAPP输入信息概述 5.2 回转体零件信息描述方法 5.3 箱体零件信息的描述方法 5.4 从CAD系统提取零件制造信 息 5.5 CAPP输出简述
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5.1 CAPP系统输入信息概述
工艺设计的首要任务： 如何读懂零件图，获取零件信息。
CAPP的首要问题： 如何组织和描述零件信息，让计算机也能
5.4 从CAD系统中提取零件制造特征信息
➢基于特征的映射方式
在商品化CAD软件中进行二次开发形成适合于具体 产品零件的基于STEP的特征造型系统，将特征设计和 特征识别技术相结合，通过映射将设计特征转换成制 造特征。
32
5.4 从CAD系统中提取零件制造特征信息
➢专用软件提取方式
目前CAD系统输出的STEP文件只有几何信息，所以 需要开发制造特征专用提取软件获取CAPP的输入信 息。
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5.3 箱体零件信息的描述方法
✓孔群加工信息描述
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5.3 箱体零件信息的描述方法
➢表中左边部分是CAPP输入的有效信息， 右边部分是信息注释。有效信息部分中， 999代表一修面 上被加工孔描述结束，新的 一个面上孔信息描述即将开始，1000代表 文件结束。491、492是上下平面方位代号， 后面的数值是工件调准允差。其它行数据是 被加工孔的描述信息，每行描述一类孔。
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5.2 回转体零件信息描述方法
带图的数 字为表面 编号；不 带圈为端 面编号。
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5.2 回转体零件信息描述方法
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5.2 回转体零件信息描述方法
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5.2 回转体零件信息描述方法
特征描述法输入零件信息流程图 18
5.3 箱体零件信息的描述方法
CAPP系统的输入和输出
CAPP系统的输入和输出（零件信息描述）计算机辅助工艺设计系统的输入与输出第—·节c．LPP输入信息概述chPP的输入信息就是肖加上答件的创造特征信息，它是cAPP系统进行工艺决策生成零件加工过程的韧始依据。
cAPP所需零件信息输入的最理想方光是直接从cAD系统中提取．它也是cAD／cAPP 集成的关键技术，目前此项技术还不成热．世界各国技术界正在深入研究和开发。
特征建棋cAD技术相特征识别技术的研究真是为这—r1的W发展起来的，籍以实现cAD／cAPP／cAM 系统的集成，但目前也不成熟．禹实用相差还很远。
因此，一些比较成熟实用的cAPP输入信息描述方法，7；但当的需要，而旦在今后怕当长一段时间内，仍是用来将chD系统设计的产品信息输入chPP系统的主要手段。
本章以制造特征角度来叙述t入PP榆入信定的斑念．并从实用角度介绍了几种常用cAPP零件信息描述方式。
一、特征概念1．持征的定义为厂完整地定义机械产：品冬件，方便的分法是把冬件的结构和工艺信息技它们的件质划分兹．“些信息集台，这些信息集合就称为特征。
持征由设计者府用来设计产品，则这些信息集合称为设计持认。
例如图3—、所示零件，它包括长方体、槽、孔1列孔2四个设汁特征。
为了描述这些特征，必须给出每个持祉的堪寸和形状、稻度和表面粗糙及材料(包括热处理等)I；息．所以设计特征可以分为形状、精度和材料特征：对于编制加工工艺规程来说，所关心队是哮件f—待加1：表面的信息。
若图3—]冬件所有表面都内机械加工成形，则它们是六个平面，一个槽和…个孔，按持征概念，它们是冬件的制造特征。
将图示零件的制造持征导设计特征比较，槽和孔是相同的，但设计特征长方体分解成人个平面。
为厂描述这些制造特征，也必须给出每个特征的尺寸相形状、精度及材料特性，所以制造特征也分为形状、精度和材料特征。
应指出的是，在编制工艺规程时，还需要待加[表面的名称、专用工具代号以及有时还需要某些表面所在图样亡的剖面号等，这些称为辅助作息集合，简称辅助情息。
第四讲 CAPP
CAPP与CIMS中其它系统的信息流
1. CAPP接受来自CAD的产品几何 拓朴、材料信息以及精度、粗糙 度等工艺信息;为满足并行产品设 计的要求，需向CAD反馈产品的 结构工艺性评价信息; 2. CAPP向CAM提供零件加工所需 的设备、工装、切削参数、装夹 参数以及反映零件切削过程的刀 具轨迹文件;同时接收CAM反馈 的工艺修改意见; 3. CAPP向工装CAD提供工艺过程 文件和工装设计任务书;
成组技术的缺点
分组分析麻烦 不利于工厂或车间重组 培训 缺乏柔性
编码方法
• 层式 • 链式 • 混合式
1 1 2 3 . . 1 2 3 . . 1 1 2 2 2 3 1 3 3 2 3
MICLASS
• • • • • • • • 1st digit - Main shape 2 and 3 - shape 4 position shape 5 and 6 main dimensions 7 Dim ratio 8 Auxillary Dim. 9 and 10 tolerance 11 and 12 Material code
工艺规程： 规定零件制造的工艺过程和操作方法等的工艺文件 层次模型：三个层次 工艺路线层 工序层 工步（含工位）层
1.控制模块 协调各模块的 运行，实现人机之间的 信息交流，控制零件信 息获取方式。 2.零件信息获取模块 零件 信息输入可以有下列三 种方式:人工交互输入， 或从CAD系统直接获取 或来自集成环境下统一 的产品数据模型。 3.工艺过程设计模块 进行 加工工艺流程的决策， 生成工艺过程卡。
控制模块cad系统nc机床零件信息库零件信息输入工艺路线设计模块工序决策模块工步决策模块nc加工指令生成器零件信息获取加工过程动态仿真工艺文件库输出模块环境数据库规则库编辑工具上述capp系统结构是一个完整的广义的capp系统实际上并不一定所有的capp系统都必须包含上述全部内容如传统capp不包括nc加工控制指令的生成及加工过程的仿真
7.4.CAPP系统的基本原理和方法
（四）、创成式CAPP系统的主要内容
零件描述方法 工艺决策逻辑 工艺决策过程 工序设计 1。零件描述方法(上一节内容） 2。工艺决策逻辑 3。工艺决策过程 4。工序设计 三、综合式CAPP系统 综合式CAPP系统也称为半创成式CAPP系统，它将派生式与创 成式结合起来，即采取派生与自动决策相结合的工作方式。如需 对一个新零件进行工艺设计时，先通过计算机检索它所属零件族 的标准工艺，然后根据零件的具体情况，对标准工艺进行修改， 工序设计则采用自动决策产生、这样较好地体现了派生与创成相 结合的优点。原理图 实例
（
(三）建立创成式CAPP系统的工作步骤如下： (1)确定零件的建模方式。 (2)确定CAPP系统获取零件信息的方式。 (3)工艺分析和工艺知识总结。 (4)确定和建立工艺决策模型。 (5)建立工艺数据库。 (6)系统主控模块设计。 (7)人机接口设计。 (8)文件管理和输出模块设计。 （四）、设计创成式CAPP系统时，需要进行以下一些工作： 1)确定系统的对象范围，通常分为非回转体零件、回转体零件, 或更小范围的某类零件。
二）创成式CAPP系统的一般设计过程 创成式CAPP系统的设计，一般包括准备阶段和软件编程阶段。 1．准备阶段 准备阶段可以说是基础性工作阶段，需要大量的调查研究和仔细 的分析归纳、具体工作大体包括下述内容 (1) 明确所开发的系统的设计对象 (2) 对本类零件进行工艺分析 确认该类零件由哪些基本表面或 形状特征构成，每种基本表面的加工方法是什么。 (3)搜集和整理各种加工方法的加工能力范围和经济加工精度等数 据 (4) 收集、整理和归纳各种工艺设计决策逻辑或决策法则 2．软件设计阶段 就创成式CAPP系统工艺决策的软件设计而言，主要任务就是将 准备阶段所收集整理到的数据和决策逻辑用计算机语言来实现。
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方位特征描述法
基本思想
1.以零件各个方位作为基本描述单元 2.根据直线和圆弧的拟合原理进行待加工表面轮廓 描述 3.采用面向零件特征描述的基本思想完成零件待加 Y 工表面特征信息的描述。 D5
D4 D3 D2 Z X D1 D6
箱体零件的方位
特征柔性描述法
特点
所有加工表面代码化，并赋以专用的名称； 各待加工平面的制造特征信息采用字符串形式表 达，并可增删。
特征建模是建立在实体建模基础上，利用特征的概念面向整个产品设计和 生产制造过程进行设计的建模方法
不仅包含与生产有关的非几何信息，而且描述这些信息之间关系
特征识别——从CAD数据文件中提取制造特征的过程。
2、特征信息的分类
特征反映设计者和制造者的意图： 从设计角度看，特征分为设计特征、分析特征、管理特征… 从造型角度看，特征是一组具有特定关系的几何或拓扑元素 从加工角度看，特征被定义为与加工、操作和工具有关的零部件 形式及技术特征
管理特征模型的数据结构
零件类型 E 零件名 S 图号 S GT码 S 件数 I 材料名 S 设计者 S 设计日期 其它 S
S- 字符数据类型 E- 枚举数据类型
技术特征模型
技术特征模型的信息包括零件的技术要求和特性表… 这些信息没有固定的格式和内容，很难用统一的模型来描述
装配特征模型
描述零部件有关装配的信息，如零件的配合关系、装配关系…
特征表面描述法
特征表面描述法原理
特征表面描述法是将特征分成主特征和辅助特征。
主特征是指常用的主要外表面（外圆柱面、外圆锥面、 外螺纹、外花键、齿形等外部特征）和主要内表面（内 圆柱面、内圆锥、内螺纹、齿形等内部特征）。 辅助特征是指那些依附于主特征之上的特征（如：倒角 、圆角、辅助孔、平面、环槽、直槽等）。
*Pt
E
E
R
几何要素
E- 枚举数据类型 I- 整型数据类型 R- 实型数据类型 *Pt-指针
精度特征模型
材料特征模型
材料特征模型包括材料信息和热处理信息 热处理信息包括热处理方式、硬度单位和硬度值的上、下限 … 材料信息包括材料名称、牌号、和力学性能参数…
热处理特征模型的数据结构
E E E I
热处理方式 热处理工艺名 硬度单位
设计特征：长方体、槽和两个孔 制造特征：六个平面、一个槽和两个孔
形状特征模型
形状特征是描述零件或产品的最主要的特征，主要包括几何信 息、拓扑信息
形状特征 主特征 简单主特征 圆 柱 体 圆 锥 体 长 方 体 宏特征 轮 轮 盘 毂 幅 圆 锥 孔 孔 简单辅特征 辅特征 复制特征 组合特征
主特征 用来构造零 件的基本几 何形体 根据特 征形状复杂 程度分为简 单主特征和 宏特征
形 状 公 差
位 置 公 差
表 面 粗 糙 度
*Pt
材 料 系 热 处 属 理 属 性 性
*Pt
关
关系属性指 形状特征之间 的联系，如形 状特征与精度 特征、材料热 处理特征之间 相互引用联系
S
I
*Pt
R
*Pt
*Pt
*Ptቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
*Pt
E
几何要素 几何要素类型 E 几何要素标识 I 所属形状特征标识 I
基 准
示例
1.孔群加工信息的描述 2.平面及大孔等加工信息的描述
孔群加工信息示例
孔群加工信息示例
4.4 从CAD系统中提取零件制造特征信息
CAPP发展的主流是CAD/CAPP/CAM/PDM集 成，即CAPP系统所需要的零件制造特征信息 是直接从CAD系统中提取的，提取方式包括自
动或交互或二者的结合。
零件形状特征的分类
形状特征模型
形状特征是描述零件或产品的最主要的特征，主要包括几何信 息、拓扑信息
形状特征 主特征 辅特征 简单辅特征 复制特征 组合特征
组合特 征由简单辅 特征组合而 成 复制特 征由同类型 辅特征按一 定规律在空 间不同位置
简单主特征 圆 柱 体 圆 锥 体 长 方 体
宏特征 轮 轮 盘 毂 幅 圆 锥 孔 孔
特征概念－举例
某轴零件图
特征概念－举例 基于特征的零件信息模型
特征概念－举例 特征的零件信息模型
3、CAPP系统对零件输入信息描述方法的要求 CAPP对零件输入信息的要求与其类型有关 ，主要要求如下：
1.能区分待加工表面类型并能包括完整的 尺寸参数、材料和精度特征信息； 2.能表达清楚各待加工表面之间的空间关 系； 3.要有一个好的数据结构便于以上数据的 存取。
数据结构以实体建模中 B-Rep法为基础，数据节点 包括特征类型、序号、尺寸及公差… 两个层次： 点、线、面、环组成B-Rep法的低层次结构 特征信息组成高层次结构
形状特征模型的数据结构
几何属性和精度属性
特 征 类 名
特 征 标 识
几 何 要 素
定 位 坐 标
定 形 尺 寸 及 公 差
定 位 尺 寸 及 公 差
3
4.1 CAPP输入信息概述
1、特征及特征建模 2、特征信息的分类 3、CAPP系统对输入信息描述方法的要求
1、特征及特征建模
建模技术
建模技术是将现实世界中的物体及其属性转化为计算机内部可 数字化表示、分析、控制和输出的几何形体的方法
建模技术是产品信息化的源头，是定义产品在计算机内 部表示的数字模型、数字信息及图形信息的工具，它为产品 设计分析、工程图生成、数控编程、数字化加工与装配中的 碰撞干涉检查、加工仿真、生产过程管理等提供有关产品的 信息描述与表达方法，是实现的前提条件，也是实现CAD/CAM 一体化的核心内容
4.2 回转类零件信息描述方法
CAPP系统最初都是以回转体为对象，提出了与CAPP系统相适 应的零件信息描述方法。
GT代码描述
简单的检索式CAPP系统中，没有工艺决策，它 只要依靠零件的GT代码检索出内存的零件族复 合工艺，然后进行人机交互式修改就能生成新零 件的工艺了。
特征表面描述法
特征表面描述法（也称图素法）能够详细描述零 件各待加工表面的形状、尺寸、精度和材料等制 造特征信息，以满足目前应用广泛的半创成式 CAPP系统的需求。
最高硬度值
最低硬度值 被测几何要素
I
*Pt
材料特征模型的数据结构
材料名 力学性能参数 性能上限值 性能下限值
S
E
R
R
S- 字符数据类型 E- 枚举数据类型 I- 整型数据类型 R- 实型数据类型 *Pt-指针
管理特征模型
管理特征主要是描述零件的总体信息和标题栏信息，如零件 名、零件类型、GT码、零件的轮廓尺寸(最大直径、最大长度)、 质量、件数、材料名、设计者、设计日期…
孔 螺 槽 花 周 纹 键 向 均 布 平 弧 T 挡 孔 键 形 形 圈 槽 槽 槽 槽
阵 轮 同 中 列 缘 轴 心 孔 孔 孔
圆柱 齿轮 轮缘
V带 轮轮 缘
上复制而成
零件形状特征的分类
形状特征模型的数据结构
形状特征通过参数描述，在产品中实现各自的功能，并
对应各自的加工方法、加工设备和刀具、量具、辅具…
特征建模系统构成体系
零件层
零件 IST 管理特征模型 IST IST
IST
IST 形状特征模型 REF IST
技术特征模型
特征层
精度特征模型
材料特征模型 REF IST-从属关系 REF-引用关系
几何层
REF
几何/拓扑
零件信息模型
零件信息模型实例
基于特征的零件信息模型的总体结构
例：设计特征与制造特征
1.交互方式 2.自动提取（生成）方式 仍然需要进一步完善。 3.复合方式
交互方式 交互方式的操作过程： ①显示零件的二维或三维特征造型图， 并弹出数据输入界面；
②工程师根据零件的形状，选取特征 后部分信息就自动存入数据表； ③补充一些其他信息。
复合方式 1、基于特征映射的方式 2、专用制造特征提取软件方式
第四章 CAPP系统的输入与输出
本章学习目标
重点：回转体零件和箱体类零件信息描述的方法
1
了解CAPP需要输入的信息
2
掌握回转体类零件信息描述方法
3
掌握箱体类零件描述方法
4
了解CAPP系统输出的信息
主要学习内容 4.1 CAPP输入信息概述 4.2 回转类零件信息描述方法 4.3 箱体零件信息的描述方法 4.4 从CAD系统中提取制造特征信息 4.5 CAPP系统的输出简述
建模技术的发展
常见几何建模模式： 线框建模、表面建模、实体建模和特征建模
早期CAD系统只能处理二维信息，设计人员通过投影图表达零件 的形状及尺寸； 建模技术发展重要事件:1973年剑桥大学I.C.Braid等建成BUILD 系统；1972年～1976年罗彻斯特大学H.B.Voelcker主持建成PADL -1系统；1968年～1972年北海道大学冲野教授等建成 TIPS-1系 统… 近年来，CAD/CAM集成化系统普遍采用实体模型作为产品造型系 统，成为从微机到工作站上各种图形系统的核心； 为满足设计到制造各个环节的信息统一要求，建立统一的产品信 息模型，推出了特征建模系统； 正在研究全新建模方式——行为特征建模，将CAE技术与CAD建模 融为一体，理性确定产品形状、结构、材料等各种细节
4.3 箱体零件信息的描述方法
对非回转体，特别是对箱体类零件的信息描述方法
常用的有十方位描述法、分层特征描述法、方位特
征描述法以及特征柔性描述法。
特点：都有一个基本点，即从零件待加工表面特征 出发，根据工艺生产的要求，在保证能完整地描述 零件信息的基础上，简化数据结构以达到简单实用 的目的。
将主要特征和辅助特征组合就可以描述不同形状的零件。 特点：