Capp系统的发展趋势2

Capp系统的发展趋势2 摘要：计算机辅助工艺过程设计（Computer Aided Process Planning，简称CAPP）是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程，即工艺规程。是连接CAD系统和CAM系统的桥梁，在产品设计和制造整个过程的重要角色。本文介绍了国内外的CAPP的发展历程，CAPP的基本组成部分和关键技术以及目前存在的问题。 关键词：计算机辅助工艺规程设计（CAPP），工艺决策，成组技术 1.CAPP的基本概念 计算机辅助工艺规程设计（Computer Aided Process Planning，简称CAPP） 是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程，即工艺规程。通常是指机械产品制造工艺过程的计算机辅助设计与文档编制。CAPP系统的主要任务是通过计算机辅助工艺过程设计完成产品设计信息向制造信息的传递、是连接CAD与CAM的桥梁。 CAPP就是计算机的信息处理和信息管理优势，采用先进的信息处理技术和智能技术，帮助工艺设计人员完成工艺设计中的各项任务，如选择定位基准、拟订零件加工工艺路线、确定各工序的加工余量、计算工艺尺寸和公差、选择加工设备和工艺装置、确定切削用量、确定重要工序的质量检测项目和检测方法、计算工时定额、编写各类工艺文件等，最后生成产品生产所需的各种工艺文件和数控加工编程、生产计划制定和作业计划制定所需的相关数据信息，作为数控加工程序的编制、生产管理与运行控制系统执行的基础信息。 CAPP是将产品设计信息转换为各种加工制造、管理信息的关键环节，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。在企业生产中，工艺设计处于产品设计和加工制造的接口处，必须分析和处理大量信息。既要考虑产品设计图样上有关零件结构形状、尺寸公差、材料及批量等方面的信息，又要了解加工制造中有关加工方法、加工设备、生产条件、加工成本及工时定额、甚至传统习惯等方面的信息，因此，工艺设计是一个典型的复杂问题。此外，工业设计受到诸如企业的生产环境、产品类型、制造资源、生产批量、工艺习惯、工艺方法、工艺师工艺水平等因素的影响，甚至受到组织与管理方式的制约。因此，工艺在各个方面都有其“个性”。 工艺设计是机械制造生产过程的技术准备工作的一个重要内容，是产品设计与车间的实际生产的纽带，是经验性很强且随环境变化而多变的决策过程。当前，机械产品市场是多品种小批量生产起主导作用，传统的工艺设计方法远不能适应当前机械制造行业发展的要求，其主要表现为： （1）传统的工艺设计是人工编制的，劳动强度大，效率低，是一项繁琐的重复性工作； （2）设计周期长，不能适应市场瞬息多变的需求； 阅读会员限时特惠 7大会员特权立即尝鲜 网络化设计与制造课程论文 计算机辅助工艺规程设计（CAPP）概述 2 （3）工艺设计是经验性很强的工作，它是随产品技术要求、生产环境、资源条件、工人技术水平、企业及社会的技术经济要求而多变，甚至完全相同的零件，在不同的企业，其工艺也可能不一样，即使在同一企业，也因工艺设计人员的不同而异。工艺设计质量依赖于工艺设计人员的水平； （4）工艺设计最优化、标准化较差，工艺设计经验的继承性也较困难。 随着机械制造生产技术的发展及多品种、小批量生产的要求，特别是计算机辅助设计及制造（CAD&CAM）系统向集成化、智能化方向的发展，传统的工艺设计方法已远远不能满足要求。计算机辅助工艺规程设计也应运而生。计算机辅助工艺设计的重要意义在于： （1）可以将工艺设计人员从大量繁重的重复性的手工劳动中解放出来，使他们能将主要精力投入到新产品的开发、工艺装备的改进及新工艺的研究等具有创造性的工作中； （2）可以大大缩短工艺设计周期，保证工艺设计的质量，提高产品在市场上的竞争能力； （3）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； （4）能够适应当前日趋自动化的现代制造环节的需要，并为实现计算机集成制造系统创造必要的技术基础。2. CAPP 发展历程 APP是在20世纪60年代后期出现的一个新的技术领域。第一个CAPP 系统是挪威在1969 年推出的AUTOPROS 系统，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来制定相应的零件规程， 1973 年正式推出商品化AUTOPROS 系统。美国是20 世纪60 年代末70 年代初开始研究CAPP 的，并于1976 年由CAM-I 公司推出颇具有影响力的CAM-IS Automated ProcessPlanning 系统，成为CAPP 发展史的里程碑。以上早期的CAPP 软件采用的都是所谓的“标准工艺法”，即派生式（Variant）CAPP 系统。70 年代中期开始了创成式(Generative)系统的研究和开发，而且很快被认为是最有前途的方法，理想的创成式CAPP 系统是通过决策逻辑效仿人的思维，在无需人工干预的情况下自动生成工艺。1977年Wysk首次提出了一个创成式CAPP 系统APPAS.可是经过多年的努力，这种理想的CAPP 系统也未能达到真正意义上的创成式。因此有人提出了半创成式系统，即综合派生法和创成法，在多数情况下使用派生法，在没有典型工艺的情况下使用创成法生成工艺。这种半创成式系统目前被认为是最有前途的发展方向之一。 我国对CAPP 的研究始于20 世纪80 年代初，1982 年上海同济大学正式推出了我国第一个CAPP系统TOJICAP. 在此之后，国内掀起了研究CAPP的热潮。特别在“九五”期间随着机械设计“甩图板”工程和计算机辅助技术的应用，企业对CAPP的需求更加迫切。近几年来，我国市场上出现了几种有代表性的CAPP 软件，包括武汉开发CAPP 软件，上海思普SIPM/CAPP 软件系统和清华天河CAPP 软件系统等，这在一定程度上满足了国内企业的需求。CAPP的发展历史 在前面的内容中，已经涉及到了CAPP的发展历史和发展过程，下面主要介绍CAPP系统在我国的发展历程和现状。80年代我国开始了在CAPP方面的研究和应用，到现在的近二十年时间里，CAPP系统经历了如下几代产品的演变和发展： 第一代产品：19821995年期间，基于智能化和专家系统思想开发的CAPP系统。这段时间的研究片面强调工艺设计的自动化，忽略人在工艺决策中的作用。 第二代产品：1995年目前，基于低端数据库（FoxPro等）开发的CAPP系统。这种CAPP系统所处理的数据和生成的数据必须都是基于数据库的，但因为开发技术所限，不是交互式设计方式，直观性较差。工艺卡片的生成是由程序来完成或是在CAD中生成，系统的实用性存在较大的问题。 第三代产品：1996年目前，基于AutoCAD或自主图形平台开发的CAPP系统。采用CAD技术开发了一些CAPP系统，它解决了实用性问题，但却忽视了最根本的问题：工艺是以相关的数据为对象的，而不是以卡片为对象的。此类CAPP是基于文件系统CAD技术开发的，特别是自主CAD平台软件，文件格式采用了非标准的自定义格式，信息的交换存在一定的问题。 第四代产品：1998年目前，完全基于数据库，采用交互式设计方式、注重数据的管理与集成的综合式平台CAPP系统。此类系统集中了第二、第三两代系统的优点，是国内外CAPP学者公认的最佳开发模式，同时满足了特定企业、特定专业的智能化专家系统的二次开发需要。CAPP发展趋势国内外制造业有一个共同的趋势：熟练的、有经验的工艺设计人员越来越少，而机械制造业的市场以多品种小批量生产方式起主导地位越来越强烈。企业为适应市场瞬息多变的要求，缩短产品设计和生产准备周期是极其关键的环节。计算机辅助工艺过程设计就是在这种情况下应运而生的。CAPP技术在国外起源于60年代末期，而在我国也有10多年历史了，这些研究都是孤岛式的CAPP。由于制造技术的发展，先进制造技术的深入应用，尤其是先进制造技术的基础技术，从建立企业工艺标准化体系到计算机软硬件及网络通信技术的发展，以及企业应用计算机从单一系统向集成化系统发展，加上企业正面对新经济时代的市场竞争，在这样的新基础、新形势下，CAPP的发展趋势将是： (1)为适应企业进入新经济时代，解决T、Q、C、S问题，在优化产品设计的同时，必须优化工艺设计，才能为优化管理打好基础。因此，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C APP系统提高工艺设计的优化、标准化水平（标准化不仅仅是文件格式的标准化，而是内容的标准化），以指导生产过程与生产管理，获得良好的效果，包括实施ERP、JIT、CIMS等的应用效果，使企业经营进入良性循环的轨道。(2)应用相似性原理、成组技术、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性，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，使企业工艺工作适应市场经济的发展。绝对不能牺牲开发应用CAPP的根本目的优化生产管理与优化操作解决T、Q、C、S，来开发所谓的 “商品化” 系统。 一个企业的实用的、可行的C APP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C APP技术方式的应用系统，包括目前条件下可能实现的专家系统、半自动生成系统、派生式系统、样件系统等。对于那些暂时不能用以上方式解决的，可采用一些较为基础的方式。 (4)在应用C APP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。用 系统工程的原理与方法对企业工艺系统的全部工作进行系统分析、设计，形成完整的工艺信息系统，不但使工艺工作实现信息化，同时为企业工作的信息化提供坚实的基础，明确CAPP与CAD、PDM、ERP的关系。 为了实现以上的目的，CAPP系统必须在以下几个方向进一步发展：（1） 集成化 计算机集成制造是现代制造业的发展趋势，作为集成系统中的一个单元技术，CAPP系统集成化也是必然的发展方向。在并行工程思想的指导下实现CADCAPPCAM的全面集成，进一步发挥CAPP在整个生产活动中的信息中枢和功能调节作用，这包括：与产品设计实现双向的信息交换与传送；与生产计划调度系统实现有效集成；与质量控制系统建立内在联系。 （2） 工具化 为了能使CAPP系统在企业中更好的推广应用，CAPP系统应提供更好的开发模式。传统专用型CAPP系统虽然针对性强，但由于开发周期长，缺乏商品化的标准模块，适应性差，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。而应用面广、适应性强的平台型（工具式）CAPP系统，已经成为开发和应用的趋势。 （3）智能化 CAPP系统必将在获取、表达和处理各种知识的灵活性和有效性上有进一步的发展。企业技术部门计算机应用现状:近几年，在国家科委C