浅谈CAPP

浅谈CAPP

前言

这学期上了《制造业发展的学术讨论》这课程，几位老师讲的内容各不相同，但都非常精彩，龙伟老师：先进制造技术、先进管理技术、再制造；余德平老师：微加工、微制造、特种加工、电子束加工、等离子体加工；王杰老师：计算机辅助工艺设计（CAPP）；方辉老师：数控技术，尽管只有几周的课，但让我受益良多，大大拓展了我的视野，感受到了制造的力量，同时也明白了我们的使命。由于对王杰老师的CAPP最感兴趣，在此浅谈一下CAPP。

计算机辅助工艺系统是相对于传统的手工工艺设计来说的。在传统工艺设计中，由于工艺方法的灵活性以及加工设备、工装等的随机性，往往以工艺设计人员经验为主，进行工艺路线、工艺规程等工艺文件的设计。但是传统工艺设计也有很大的不足之处，如由人工编制，劳动强度大、效率低、且因人而异；经验性很强；工艺设计优化、标准化较差。这就是其产生背景。

CAPP，即计算机辅助工艺规划，它的开发、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。迄今为止，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。

工具化CAPP的思想在商业上获得了极大的成功，使得CAPP真正从实验室走向了市场和企业。借助于工具化的CAPP系统，上千家的企业实现了工艺设计效率的提升，促进了工艺标准化建设，实现了与企业其它应用系统CAD/PDM/ERP

等的集成，有力地促进了企业信息化建设。

CAPP的概念

(1)CAPP的含义

工艺设计是产品制造过程中技术准备工作的一项重要内容，是产品设计与实际生产的纽带，是一个经验性很强而且随制造环境变化而多变的决策过程。

CAPP（Computer Aided Process Planning）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。相对于传统的手工工艺设计来说，利用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。在机械行业的发展过程中起到越来越重要的作用。

CAPP系统的功能是指利用计算机软硬件作为辅助工具，依据产品设计所给出的信息，对产品的加工、装配等制造过程进行设计。一般认为，CAPP包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定和工时定额的计算等。其中，工序设计又可包含工装夹具的选择或设计、加工余量分配、切削用量选择以及机床、刀具的选择、必要的工序图生成等。

(2) CAPP的特点

工艺设计的任务在于：规定产品工艺过程、工艺操作内容、工艺装备（设备、工夹量辅具）和工艺参数等。通常的产品工艺包括：零件的机械加工工艺、钣金件的冲压工艺、零件的铸造工艺、锻造工艺和热处理工艺等；产品及其部件（包括组件和合件）等子装配件的装配工艺等。采用CAPP系统代替传统的工艺设计方法具有重要意义，主要表现在：

（1）可以将工艺设计人员从大量繁琐、重复的手工劳动中解放出来，使他们能集中精力从事新产品开发、工艺装备的改进及新工艺的研究等创新的工作；

（2）可以大大地缩短工艺设计周期，保证工艺设计的质量，提高产品在市场上的竞争能力；

（3）利于发挥有经验的工艺设计人员的经验，提高企业工艺的继承性，特别是在当前国内外机械制造企业有经验的工艺设计人员日益短缺的情况下，它具有特殊意义；

（4）可以提高企业工艺设计的标准化，并有利于工艺设计的最优化工作。

（5）适应当前日趋自动化的现代制造业的需要，为实现计算机集成制造系统，建立了必要的集成技术基础，为企业管理信息系统提供了技术基础数据源。

随着数字化设计与制造技术不断向系统化、集成化方向发展，CAPP的内涵也在不断扩展，出现了狭义CAPP和广义CAPP。狭义CAPP是指利用计算机辅助编制工艺规划的过程；广义CAPP是指在数字化设计与制造集成系统中，利用计算机实现生产计划和作业计划的最优化，它是产品制造过程、制造资源计划（MRP Ⅱ）和企业资源计划（ERP）的重要组成部分。

CAPP的主要构成及其功能

(1)CAPP的构成模块

CAPP系统的构成，视其工作原理、产品对象、规模大小不同而有较大的差异。CAPP系统基本的构成模块包括：

（1）控制模块。控制模块的主要任务是协调各模块的运行，使人机交互的窗口，实现人机之间的信息交流，控制零件信息的获取方式；

（2）零件信息输入模块。当零件信息不能从CAD系统直接获取时，用此模块实现零件信息的输入；

（3）工艺过程设计模块。工艺过程设计模块进行加工工艺流程的决策，产生工艺过程卡，供加工及生产管理部门使用；

（4）工序决策模块。工序决策模块的主要任务是生成工序卡，对工序间尺寸进行计算，生成工序图；

（5）工步决策模块。工步决策模块对工步内容进行设计，确定切削用量，提供形成NC加工控制指令所需的刀位文件；