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1、1,计算机辅助工艺设计 CAPP系统设计,2,第二章 CAPP系统原理,2.1 CAPP概述 2.2 CAPP的工作原理及分类 2.3 CAPP系统的发展状况及效益 2.4 开发CAPP系统涉及的相关知识,3,2.1 CAPP概述,2.1.1 CAPP产生的背景 2.1.1.1 工艺设计 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,4,2.1 CAPP概述,工艺设计的主要工作 根据产品图，分
2、析产品零件的结构特点及技术要求 了解生产纲领及批量 根据企业的实际情况，具体确定机床设备、切削用量、工艺装备及工时定额 选择加工方法及采用的机床、刀具、卡具和其他工艺装备 安排合理的加工顺序 选择基准，确定加工余量和毛坯，计算工序尺寸和公差 编制工艺文件,5,2.1 CAPP概述,工艺设计的特点 工艺设计是一个经验性很强且影响因素很多的决策过程。随企业资源及工艺习惯的不同有很大差别，在相同的资源及约束条件下，不同的工艺设计人员可能制订出不同的工艺规程。,6,2.1 CAPP概述,2.1.1.2 传统的工艺设计 传统工艺设计的过程 设计工艺过程 填写工艺卡 绘制工序图 校核、审批 复印，装订成册
3、,7,2.1 CAPP概述,传统工艺设计的缺点 人工编制，劳动强度大，效率低，繁琐重复性工作 设计质量主要依赖工艺设计人员的水平，很难做到最优化、标准化 设计周期长 不便于将工艺专家的经验和只是收集加以充分利用 工艺设计人员主要进行重复繁琐的工作，缺少创新 不便于工艺文件的管理与维护 信息不能共享，无法实现集成制造,8,2.1 CAPP概述,2.1.1.3 当前的时代背景 产品更新换代频繁，多品种、小批量生产；随着制造业信息化的进程，先进生产模式（CIMS、并行工程、敏捷制造）的出现，传统的工艺设计已不能适应机械制造业的发展需要 计算机软硬件技术的发展，以及人工智能技术的日趋成熟，为解决传统工
4、艺设计存在的问题提供了有效手段,CAPP的出现使得工艺设计自动化成为可能,9,小批生产与大批生产的比较,单件小批生产方式与大量大批生产方式都是典型的生产方式。大量大批生产以其低成本、高效率与高质量取得的优势，使得一般中等批量生产难以与之竞争。单件小批生产却以其产品的创新性与独特性在市场中牢牢地站稳了脚跟。究其原因主要有三个： 1、大量大批生产中使用的各种机械设备是专用设备，专用设备是以单件小批生产方式制造的。 2、随着技术的飞速进步和竞争的日益加剧，产品生命周期越来越短、大量研制新产品成了企业赢得竞争优势的关键。新产品即使是要进行大量大批生产，但在研究与试制阶段，其结构、性能、规格还要作各种改
5、进，只能是单件小批生产方式。 3、单件小批生产制造的产品大多为生产资料、如大型船舶、电站锅炉、化工炼油设备、汽车厂的流水线生产设备等，它们是为新的生产活动提供的手段。,10,TruLaser Tube 7000 小批量生产,11,2.1 CAPP概述,2.1.1.4 CAPP的概念 CAPP计算机辅助工艺设计（Computer Aided Process Planning），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），其输出就是零件的
6、工艺文件。,12,2.1 CAPP概述,2.1.1.5 计算机辅助工艺设计的优点 将工艺设计人员从大量重复、繁琐的工作中解放出来，从事新工艺的研究 大大缩短工艺设计的周期 有利于工艺设计的最优化和标准化 有助于对工艺设计人员的经验进行总结和继承 为实现CIMS等先进的生产模式创造条件,13,2.2 CAPP的工作原理及分类,2.2.1 CAPP系统的工作原理 将经过标准化或优化的工艺，或者编制工艺的逻辑思想，通过CAPP系统存入计算机，在进行工艺设计时，计算机读取零件的信息，然后识别并检索一个标准工艺和相关工序，经过编辑修改，或按工艺决策逻辑进行推理生产零件的工艺。,14,2.2 CAPP的工
7、作原理及分类,2.2.2 CAPP系统的分类 按适用范围分： 通用CAPP系统 专用CAPP系统 按工作原理分： 派生式CAPP系统 创成式CAPP系统 基于知识的CAPP系统（CAPP专家系统）,15,2.2 CAPP的工作原理及分类,16,2.2 CAPP的工作原理及分类,17,2.2 CAPP的工作原理及分类,CAPP专家系统示意图,18,2.2 CAPP的工作原理及分类,19,2.2 CAPP的工作原理及分类,从实现方式分 在AutoCAD等软件平台上二次开发的CAPP系统 交互式填表加工艺数据管理的综合式CAPP系统,20,CAD二次开发,21,从适应平台分 单机版CAPP系统 基于
8、局域网的CAPP 系统 基于Web的协同式 CAPP系统,22,2.2 CAPP的工作原理及分类,按CAPP系统的功能划分 交互式CAPP系统 基于并行工程的CAPP系统 基于PDM(产品数据管理)的CAPP系统 基于敏捷制造的CAPP系统 集成化的CAPP系统 智能化的CAPP系统 分布式CAPP系统 工具型CAPP系统,23,2.2 CAPP的工作原理及分类,2.2.3 CAPP在CIMS中的地位和作用 CIMS的关键是集成，CAD/CAPP/CAM的集成是实施CIMS的基础环节，CAPP对CAD/CAM的有效集成具有关键作用 CAPP系统与MIS系统息息相关，是CAD/CAM与PDM以及
9、ERP(企业资源计划)等系统集成的基础,CAPP的发展为CIMS的实现创造条件,24,ERP,25,2.2 CAPP的工作原理及分类,2.2.4 CAPP在企业信息化中的作用 企业信息化企业利用信息技术改善企业的经营、管理、生产的各个环节，提高生产效率和产品质量，降低成本，以提高企业的核心竞争力。,26,2.2 CAPP的工作原理及分类,企业信息化的特征,管理数字化,设计数字化,制造装备数字化,企业数字化,27,2.2 CAPP的工作原理及分类,企业信息化的三个层次： 在生产过程中广泛运用信息技术，实现生产自动化 企业数据的信息化 更高层次的辅助管理、辅助决策系统。 企业信息化的几个阶段： 单
10、独的计算机应用 局域网环境下的计算机应用 网络数据库支持下的计算机应用 广域网、因特网环境下的企业间计算机应用,CAPP是企业信息化建设中连接设计和生产的纽带，同时也为企业的管理部门提供相关的数据,28,企业信息化,29,2.3 CAPP的发展概况及效益,2.3.1 CAPP发展概述 1969年挪威推出了世界上第一个CAPP系统AUTOPROS，1973年商品化； 1976年美国CAM-I（计算机辅助制造组织）推出了CAM-I，s Automated Process Planning系统； 从20世纪60年代至今，先后推出了检索型CAPP、交互式CAPP、派生式CAPP和智能型CAPP；,30
11、,2.3 CAPP的发展概况及效益,归纳如下： 由派生式CAPP系统向生成式CAPP系统发展 从孤立的CAPP系统向CAD/CAPP/CAM集成方向发展 从专用CAPP系统进展到工具型通用CAPP方向发展,31,2.3 CAPP的发展概况及效益,2.3.2 我国CAPP的发展状况 我国CIMS研究计划跟踪世界先进制造技术，从中国实际情况出发，以CAPP研究成果指导CAPP系统的推广应用 20多年的研究多是孤岛式的CAPP,32,2.3 CAPP的发展概况及效益,世界上90%以上科技投入、科技人员、科技活动集中少数发达国家 高昂代价的知识产权、品牌、专利,工业发达国家,发展中国家,加工、制造、装
12、配,33,美国着眼未来鼓励青少年科技创新,34,加快产业结构调整 构建新型工业化格局,35,2.3 CAPP的发展概况及效益,2.3.3 CAPP需要着力研究的几个方面 CAPP不能是简单的用计算机代替手工填写工艺卡，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，适应ERP、PDM等技术的应用。 应用成组技术和标准化技术开展工艺标准化工作，建立标准化工作，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应用软件的通用化、商品化打下基础,36,2.3 CAPP的发展概况及效益,研究开发在企业目前条件下实用可行的CAPP系统 在应用CAPP工艺设计系统的同时，开展工艺信息管理系统的开发与应用，连接计算机辅助设计与制造,37,2.3 CAPP的发展概况及效益,2.3.4 CAPP技术的发展趋势 集成化 工具化、平台型 智能化 并行化,38,2.3 CAPP的发展概况及效益,2.3.5 CAPP系统应用的社会经济效益 将有经验的工艺师从重复繁琐的劳动中解放出来，从事研究新工艺的工作 充分发挥计算机高速处理信息的能力，将工艺专家的集体智慧融合在CAPP系统中，保证了工艺设计的质量 应用CAPP系统可以获得综合的经济效益,39,2.3 CAPP的发展概况及效益,应用CAPP系统的部分效益,根据表中数据计算，采用CAPP可使零件生产成本降低12.46%,