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。
我国CAPP的发展概述：
我国的CAPP研究工作是20世纪80年代才开始的。 一方面我国跟踪世界先进技术的研究项目，这些项 目对我国先进制造技术的推广应用有很大推动作用。 另一方面，我国一直都致力于从中国实际情况出发 推广应用CAPP系统，在推广应用中不断提高 CAPP系统的应用水平，提高企业工程技术人员的 素质，为企业实施高水平的CAD/CAPP/CAM集成 和智能技术打下了良好基础。
企业信息化具体可分为三个层次：
第一层是企业在生产过程中广泛运用电子信息技术， 实现生产自动化。 第二层是企业数据的自动化、信息化。 第三层是更高层次的辅助管理、辅助决策系统。
按计算机应用的规模和范围，企业信息化可分四个 阶段：
1）单机的计算机应用；
2）局域网支持下的计算机应用； 3）网络数据库支持下全企业范围的计算机应用 综合系统；
4．CAPP在CIMS中的重要地位和作用
CAPP在CIMS的地位：
CAPP从CAD系统中获取零件的几何信息、工艺 信息，并从工程数据库中获取企业的生产条件、资 源情况及企业工人技术水平等信息，进行工艺设计， 生成工艺过程卡、工序卡及NC加工控制指令，在 CAD、CAM中起到了纽带作用，人们称CAPP是 CAD和CAM之间的桥梁。
在新形式下，CAPP系统需要着力发展的几个方面：
3）一个企业的实用的、可行的CAPP系统，必须 首先以企业中占70%以上的可以实现工艺标准化的 零件及产品工艺信息为主体，形成多种CAPP技术 方式的应用系统；
3．CAPP系统的类型 从系统的基本工作原理来分:
1）派生式CAPP系统 2）创成式CAPP系统 3）知识基CAPP系统
从CAPP系统的实现方式可分为：
1）使用Word、Excel、AutoCAD等软件平台生成工 艺或在其上二次开发的CAPP系统；
2）工艺数据用数据库管理、工艺文件使用数据库 语言或其他高级语言的报表设计器生成的CAPP系统；
批量的生产模式。
在多品种小批量的生产模式占主导地位的今天，传 统的工艺设计采用手工方式对产品中的自制零件逐 件设计其工艺，劳动量极大，而且效率低。随着新 产品的不断推出，工艺人员不得不把主要精力和时 间都耗费在一遍遍地逐件设计和填写零件的单独工 艺文件上，做了大量的重复性劳动，这种设计方式 已经不能适应生产模式的改变了。
内容上发展概述：
早期开发的CAPP系统主要是检索式系统；
随着计算机技术的发展，CAPP系统将成组技术和 逻辑决策技术引入CAPP，开发出许多以成组技术 为基础的派生式系统和混合式系统以及以决策规则 为工艺生成基础的半创成式系统；
近年来，以人工智能为基础的CAPP专家系统以及 着重CAD/CAPP/CAM集成的系统正在研究之中。
什么是CAPP?
CAPP是“Computer Aided Process Planning”的英文简称，也就是计算机辅 助工艺过程设计。
计算机集成制造系统（CIMS）的三个 重要环节及其关系
CAD 计算机辅助设计 CAM 计算机辅助制造 CAPP 计算机辅助工艺过程设计
CAD 几何信息 系 工艺信息 统
CAPP向工装CAD提供工艺规程文件和工装设计任 务书；
CAPP在CIMS中的作用： CAPP向MIS（管理信息系统）提供工艺路线、设
备、工装、工时、材料定额等信息，并接受MIS发 出的技术准备计划等信息；
CAPP向MAS（制造自动化系统）提供各种工艺规 程文件和夹具、刀具等信息，并接收MAS反馈的修 改意见；
背景之四：计算机技术的迅猛发展与普及。
CAPP技术的优点：
1）使工艺人员摆脱大量、繁琐的重复劳动，将主 要精力转向新产品、新工艺、新装备和新技术的研 究与开发；
2）可以提高工艺的继承性，最大限度地利用现有资 源，降低生产成本；
3）可以使没有丰富经验的工艺师设计出高质量的工 艺规程。
此外，CAPP还是企业逐步推行信息集成和CIMS应 用工程的重要基础之一。
其主要任务是为被加工零件选择合理的加工方法和 加工顺序，以便能按设计要求生产出合格的成品零 件。
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： 1）根据产品图样，分析产品零件的结构特点以及技 术要求； 2）了解产品生产纲领及批量； 3）根据企业的实际情况，具体确定机床设备、切削 用量、工艺装备以及工时定额； 4）选择加工方法及采用的机床、刀具、夹具和其他 工装设备等；
2．CAPP的概念
CAPP（Computer Aided Process Planning） 是利用计算机来辅助零件加工工艺过程的制订，把 毛坯加工成工程图样上所要求的零件，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 自动输出包括零件的工艺路线和工序内容等的工艺 文件的过程。
企业
生
资
工
产
源
人
条
情
水
件
况
平
CAPP系统
工艺、工序卡 数控加工指令
CAM 系 统
CAPP在CAD和CAM中起到桥梁和纽带的作用
第1章 绪 论
1．CAPP产生的背景 2．CAPP的概念 3．CAPP系统的类型 4．CAPP在CIMS中的重要地位和作用 5．CAPP在企业信息化中的作用 6．CAPP的发展概述及发展趋势 7．CAPP系统应用的社会经济效益
时间上发展概述： 1985、1986年美国机械工程师协会连续召开讨论 CAPP的学术会议； 1985、1987年国际生产工程研究会两次召开CAPP 专题讨论会；
20世纪80年代后期，人工神经元网络技术、遗传算 法、模糊推理以及基于实例的推理被引入CAPP的 研究中，使CAPP系统的多样化和智能化有了长足 的发展。
CAPP在CIMS中的作用： CAPP接受来自CAD的产品几何、结构、材料信息
以及精度、粗糙度等工艺信息，作为CAPP的原始 输入，同时向CAD反馈产品的结构工艺性评价；
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，并接收CAM反馈工艺修改意见；
4）广域网、因特网支持下的企业间信息集成和 资源优化。
CAPP技术是企业信息化建设中联系设计和生产 的纽带，同时也为企业的管理部门提供相关的数据， 是企业信息交换的中间环节。
CAPP系统的全部数据存储在数据库中，可与其 他系统进行数据和文档级的集成；可多层次使用和 管理工艺数据，满足用户不同专业的特殊要求；可 输出满足用户要求的各种工艺，供企业的生产、计 划、调度、财务等部门使用。所以，CAPP系统是 企业信息化建设的重要内容之一。
3）采用“所见所得”的交互式填表方式+工艺数 据管理集成的综合式CAPP系统。
从CAPP系统的使用平台可分为：
1）单机版CAPP系统 2）基于局域网的CAPP系统 3）基于Web的协同式CAPP系统
从CAPP系统的功能可分为：
1）交互式的CAPP系统 2）基于并行工程的CAPP系统 3）基于PDM（产品数据管理）的CAPP系统 4）基于敏捷制造的CAPP系统 5）集成化的CAPP系统 6）智能化的CAPP系统 7）分布式CAPP系统 8）工具型的CAPP系统
对前三个背景进行总结：
工艺文件设计难度大： 工艺方案的因厂而异、因人而异； 工艺文件的多样性造成生产的浪费和生产效率的低 下。 工艺人员短缺： 熟练的工艺人员日益短缺； 年轻的工艺人员需要较长的时间来积累经验； 老工艺人员无法将他们的“经验知识”保留下来。
背景之四：计算机技术的迅猛发展与普及。
随着计算机软硬件技术的发展，特别是人工智 能技术的日趋成熟，为开发创成式的计算机辅助工 艺设计系统创造了有利条件，使人类长期生产实践 所积累的宝贵经验和知识有可能得以继承和运用。 这使得CAPP技术的出现，发展自动化工艺设计成为 可能。
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在新形式下，CAPP系统需要着力发展的几个方面：
1）CAPP不能是简单的在卡片填写方式上用计算 机代替手工，而必须通过应用CAPP系统提高工艺 设计的优化、标准化水平，以指导生产过程与生产 管理；
2）应用成组技术的相似性原理和标准化技术开展 工艺标准化工作，建立工艺标准化体系，解决工艺 设计的多样化问题，为开发CAPP应用软件及其系 统的通用化、商品化打下牢固的基础；
CAPP系统的基本工作原理：
将经过标准化或优化的工艺，或编制工艺的逻 辑思想（长期以来工艺师积累的知识和经验），通 过CAPP系统存入计算机，在计算机生成工艺时， 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工艺和有关工序，经过编辑 修改（派生式），或按工艺决策逻辑进行推理（创 成式）自动生成具体零件的工艺。
背景之二：传统的工艺设计方式严重阻碍了设计效率。
手工编制工艺一般的步骤：
由工艺师按零件设计工艺过程，填写工艺卡、画工 序图、校核、誊写、描图、晒图及装订成册。
这个过程要花费很长的时间，并且劳动强度大，且 极易出错。另外，一旦更换加工产品时，原有的工 艺文件将全部作废，需要重新进行工艺设计，填写 工艺卡……重复上面的过程。这样的工作不仅重复， 而且繁琐乏味，抑制人的创造能力，不利于工艺的 改进和技术的革新。
背景之二：传统的工艺设计方式严重阻碍了设计效率。
传统的工艺设计方式阻碍设计效率的几个方 面：
5）不便于计算机对工艺技术文件进行统一的管理和 维护； 6）信息不能共享； 7）不便于将工艺专家的经验和知识收集起来加以充 分地利用； 8）传统的手工设计方式无法实现集成制造。
背景之三：传统的工艺设计方式已不能适应多品种小
背景之二：传统的工艺设计方式严重阻碍了设计效率。
传统的工艺设计方式阻碍设计效率的几个方 面：
1）传统的工艺设计是人工编制的，劳动强度大， 效率低，是一项繁琐重复性工作； 2）难以保证数据的准确性； 3）工艺设计优化、标准化较差，设计效率低下， 存在大量的重复劳动； 4）无法利用CAD的图形、数据；
CAPP向CAQ（质量保证或检验系统）提供工序、 设备、工装等工艺数据，以生成质量控制计划和质 量检测规程，同时接收CAQ反馈的控制数据。
5．CAPP在企业信息化中的作用
企业信息化是指企业利用信息技术（包括计算机 技术、通信技术和自动化技术等）改善企业的经营、 管理、生产的各个环节，提高生产效率，提高产品 质量，降低消耗，提高企业的创新能力，是企业组 织、管理现代化生产的有效途径。