CAPP的基本概念

1、是產(chǎn)品從設(shè)計到制造的 這些工藝文件有工 尺寸及公差，表面粗糙度，材料類型及加 在工藝文件中，不僅要根據(jù)采用的加工方法 刀具，夾具的選擇，切削用量的選擇和工CAPP的基本概念工藝規(guī)程設(shè)計是機械制造生產(chǎn)過程中一項重要的技術(shù)準(zhǔn)備工作， 中心環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)生產(chǎn)中，工藝規(guī)程的設(shè)計是由工藝人員編制工藝文件， 藝規(guī)程卡和工序卡等。零件工程圖中規(guī)定的形狀， 工數(shù)量等，都是影響工藝規(guī)程設(shè)計的重要因素。 確定零件的加工順序和工序內(nèi)容，還須包含機床， 時定額的計算等。工藝設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計與車間生產(chǎn)的紐帶，是經(jīng)驗性很強且影響因素很多的決策過程。當(dāng) 前機械產(chǎn)品市場是多品種小批量生產(chǎn)起主導(dǎo)作用，傳統(tǒng)工藝設(shè)計方法已遠(yuǎn)不能適合當(dāng)

2、前機械制造行業(yè)發(fā)展的需要。隨著計算機在產(chǎn)品設(shè)計和制造工程中的普及應(yīng)用，應(yīng)用計算機進(jìn)行工藝的輔助設(shè)計已成為可能。計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計CAPP （Computer Aided Process Planning）受到愈來愈廣泛的重視。所謂 CAPP是指通過計算機輸入被加工零件的原始數(shù)據(jù)，加工條件和加工 要求，由計算機自動地進(jìn)行編碼，編程，繪圖直至最后輸出經(jīng)過優(yōu)化的工藝規(guī)程卡片。使用CAPP不僅克服了傳統(tǒng)工藝設(shè)計中的各項缺點，適應(yīng)當(dāng)前日趨自動化的現(xiàn)代制造環(huán)節(jié)的需 要，而且為實現(xiàn)計算機集成制造提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 2.1國內(nèi)外研究概況CAPP技術(shù)作為制造業(yè)信息化的重要組成部分

3、，是產(chǎn)品制造信息的集成地，也是先進(jìn) 制造系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)之一。CAPP系統(tǒng)作為產(chǎn)品設(shè)計/制造一體化的橋梁，是CAD/CACAPP技術(shù)M系統(tǒng)與PDM、MRP、ERP等其他企業(yè)管理軟件實現(xiàn)集成的關(guān)鍵，是企業(yè)管理信息化的 基礎(chǔ)。近年來，隨著計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS ）、并行工程（CE）、智能制造系統(tǒng)（I MS ）、虛擬制造系統(tǒng)（VMS ）、敏捷制造（AM ）等先進(jìn)制造系統(tǒng)的發(fā)展，對 從應(yīng)用的廣度與深度上，都提出了更高、更新的要求。Boeing、CAPP工程應(yīng)在國外，經(jīng)過十多年的努力，特別是以美國、法國為代表的西方制造廠商，女0 Airbus等著名公司在工藝與過程管理集成及優(yōu)化方面，開發(fā)和集成

4、了大量的CAD/用軟件和制造數(shù)據(jù)管理軟件，建立了各類工程數(shù)據(jù)庫、材料庫、設(shè)計和制造特征數(shù)據(jù)庫、典 型工藝庫、典型零件庫等，初步解決了產(chǎn)品技術(shù)準(zhǔn)備階段的信息集成與共享問題（如 CAPP/CAM 集成），制定了相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并成功地應(yīng)用于新型飛機的研制和型號 技術(shù)改造中，大大提高了設(shè)計質(zhì)量、縮短了研制周期、降低了開發(fā)成本。國內(nèi)對CAPP的研究始于80年代初，但發(fā)展很快，特別是在國家863/CIMS計劃的支CAPP持和指導(dǎo)下，近年來 CAPP技術(shù)已取得了很大的成績，在國內(nèi)得到一定程度應(yīng)用的系統(tǒng)有華中理工大學(xué)的開目CAPP，浙江大學(xué)的 GS-CAPP，清華大學(xué)的TH-CAPP等。經(jīng)過30多年的發(fā)

5、展，CAPP經(jīng)歷了檢索式、派生式、創(chuàng)成式的發(fā)展階段，在生產(chǎn)原理、系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)、決策方法等方面日趨合理、完善。但由于CAPP系統(tǒng)所涉及問題的復(fù)雜性和對企業(yè)應(yīng)用環(huán)境的依賴性，更由于近幾年國內(nèi)外對CAPP系統(tǒng)的研究過分追求決策自動化，使得所開發(fā)的CAPP系統(tǒng)的通用性和實用性很差。大多數(shù)系統(tǒng)仍停留在原型系統(tǒng)階段，主要存 在一下幾個問題：（1）CAPP系統(tǒng)研究與開發(fā)的目標(biāo)有很大的片面性。CAP利用計算摘要：本文首先對 CAPP的研究概況和今后的發(fā)展趨勢進(jìn)行了概述，指出了 P今后的研究發(fā)展方向，接著介紹了 CAPP在模具生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，并舉例說明了 P子系統(tǒng)的工作流程。關(guān)鍵詞：CAPP ;計算機輔助工藝設(shè)

6、計；模具；成本核算。CAPP計算機輔助工藝設(shè)計（Computer Aided Process Planning ）機技術(shù)輔助工藝人員設(shè)計零件從毛坯到成品的制造方法，是將企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的一種技術(shù)，它從60年代末誕生以來，其研究開發(fā)工作一直在國內(nèi)外蓬勃發(fā)展，而且逐漸引起越來越多的人們的重視。CAPP的基本概念工藝規(guī)程設(shè)計是機械制造生產(chǎn)過程中一項重要的技術(shù)準(zhǔn)備工作，是產(chǎn)品從設(shè)計到制造的中心環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)生產(chǎn)中，工藝規(guī)程的設(shè)計是由工藝人員編制工藝文件，這些工藝文件有工藝規(guī)程卡和工序卡等。零件工程圖中規(guī)定的形狀，尺寸及公差，表面粗糙度，材料類型及加工數(shù)量等，都是影響工藝規(guī)程設(shè)計的重要因

7、素。在工藝文件中，不僅要根據(jù)采用的加工方法確定零件的加工順序和工序內(nèi)容，還須包含機床，刀具，夾具的選擇，切削用量的選擇和工時定額的計算等。工藝設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計與車間生產(chǎn)的紐帶，是經(jīng)驗性很強且影響因素很多的決策過 程。當(dāng)前機械產(chǎn)品市場是多品種小批量生產(chǎn)起主導(dǎo)作用，傳統(tǒng)工藝設(shè)計方法已遠(yuǎn)不能適合當(dāng)前機械制造行業(yè)發(fā)展的需要。隨著計算機在產(chǎn)品設(shè)計和制造工程中的普及應(yīng)用，應(yīng)用計算機進(jìn)行工藝的輔助設(shè)計已成為可能。計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計CAPP （Computer Aided Process Planning）受到愈來愈廣泛的重視。所謂CAPP是指通過計算機輸入被加工零件的原始數(shù)據(jù)，加工條件和加工要求，由計算機

8、自動地進(jìn)行編碼，編程，繪圖直至最后輸出經(jīng)過優(yōu)化的工藝規(guī)程卡片。 使用CAPP不僅克服了傳統(tǒng)工藝設(shè)計中的各項缺點，適應(yīng)當(dāng)前日趨自動化的現(xiàn)代制造環(huán)節(jié) 的需要，而且為實現(xiàn)計算機集成制造提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢2.1國內(nèi)外研究概況CAPP技術(shù)作為制造業(yè)信息化的重要組成部分，是產(chǎn)品制造信息的集成地，也是先進(jìn)制造系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)之一。CAPP系統(tǒng)作為產(chǎn)品設(shè)計/制造一體化的橋梁，是CAD/CAM系統(tǒng)與PDM、MRP、ERP等其他企業(yè)管理軟件實現(xiàn)集成的關(guān)鍵，是企業(yè)管理信息 化的基礎(chǔ)。近年來，隨著計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS ）、并行工程（CE）、智能制造系統(tǒng)CAPP（IMS ）、虛擬

9、制造系統(tǒng)（VMS ）、敏捷制造（AM ）等先進(jìn)制造系統(tǒng)的發(fā)展，對 技術(shù)從應(yīng)用的廣度與深度上，都提出了更高、更新的要求。Bo在國外，經(jīng)過十多年的努力，特別是以美國、法國為代表的西方制造廠商，女0CAPP材料庫、設(shè)計和制造特征數(shù)據(jù)（如eing、Airbus等著名公司在工藝與過程管理集成及優(yōu)化方面，開發(fā)和集成了大量的工程應(yīng)用軟件和制造數(shù)據(jù)管理軟件，建立了各類工程數(shù)據(jù)庫、 庫、典型工藝庫、典型零件庫等，初步解決了產(chǎn)品技術(shù)準(zhǔn)備階段的信息集成與共享問題CAD/CA PP/CAM 集成），制定了相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并成功地應(yīng)用于新型飛機的研制 和型號技術(shù)改造中，大大提高了設(shè)計質(zhì)量、縮短了研制周期、降低了開發(fā)

10、成本。國內(nèi)對CAPP的研究始于80年代初，但發(fā)展很快， 特別是在國家863/CIMS計劃 的支持和指導(dǎo)下，近年來CAPP技術(shù)已取得了很大的成績，在國內(nèi)得到一定程度應(yīng)用的 CAPP系統(tǒng)有華中理工大學(xué)的開目CAPP，浙江大學(xué)的 GS-CAPP，清華大學(xué)的TH-CAPP等。經(jīng)過30多年的發(fā)展，CAPP經(jīng)歷了檢索式、派生式、創(chuàng)成式的發(fā)展階段，在生產(chǎn)原理、系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)、決策方法等方面日趨合理、完善。但由于CAPP系統(tǒng)所涉及問題的復(fù)雜性和對企業(yè)應(yīng)用環(huán)境的依賴性，更由于近幾年國內(nèi)外對CAPP系統(tǒng)的研究過分追求決策自動化，使得所開發(fā)的CAPP系統(tǒng)的通用性和實用性很差。大多數(shù)系統(tǒng)仍停留在原型系統(tǒng)階段，主要 存在一

11、下幾個問題：(1)CAPP系統(tǒng)研究與開發(fā)的目標(biāo)有很大的片面性。而不是輔長期以來，CAPP的目標(biāo)一直是開發(fā)一種能代替工藝人員的自動化系統(tǒng)，助系統(tǒng)，過分依賴人工智能技術(shù)，缺乏自己獨立的研究思想和發(fā)展主線，降低工藝人員主觀能動性的發(fā)揮，使人在工藝設(shè)計中只能被動地為系統(tǒng)服務(wù)，工藝人員的知識、經(jīng)驗和技能很難融入到設(shè)計過程中去，人的形象思維和創(chuàng)造性得不到充分發(fā)揮。(2) CAPP系統(tǒng)的通用性差，柔性不足。CAPP系統(tǒng)的開由于CAPP系統(tǒng)涉及問題的復(fù)雜性和對企業(yè)應(yīng)用環(huán)境的依賴性，發(fā)基本以零件為主體對象，且主要在機械加王工藝設(shè)計領(lǐng)域，缺乏從整個產(chǎn)品的角度研究和規(guī)劃CAPP的應(yīng)用與集成，使 CAPP與CAD和C

12、AM的集成變得非常困難，也使得所開發(fā)的系統(tǒng)通用性差、柔性不足，難以適應(yīng)現(xiàn)代化的生產(chǎn)模式。(3) CAPP系統(tǒng)開發(fā)方法與軟件生成模式研究不夠。在CAPP系統(tǒng)的發(fā)展過程中，盡管各種新概念、新方法、新技術(shù)在CAPP系統(tǒng)中不斷獲得應(yīng)用，一定程度上推動了CAPP的發(fā)展進(jìn)程，但概括起來都是主要針對各種工藝決策功能，而對 CAPP系統(tǒng)開發(fā)方法和軟件生成模式研究不夠。2.2 CAPP的發(fā)展趨勢1)集成化由于CAPP是CIMS各子系統(tǒng)信息匯集處，是實現(xiàn)CAD/CAM真正集成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以集成 CAPP系統(tǒng)是發(fā)展的必然趨勢。CAPP集成化的基礎(chǔ)是 CAPP的信息集成，開放式結(jié)構(gòu)、分布式網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是CAPP

13、集成化應(yīng)用的支撐環(huán)境。集成化 CAPP的研究主要包括兩個方面：CAPP系統(tǒng)信CAD/CA PP的集成。這種集成主要是系統(tǒng)信息的集成。它是克服息輸入困難的根本途徑，也是CAD/CA PP/CAM 集成成敗的關(guān)鍵。CAPP/PPS的集成。這種集成主要是系統(tǒng)功能的集成。其實現(xiàn)方法主要有非線性 工藝規(guī)劃、動態(tài)工藝規(guī)劃和準(zhǔn)時工藝規(guī)劃等，其實質(zhì)就是根據(jù)制造系統(tǒng)底層的狀態(tài)以及提供的信息生成適應(yīng)性淖鈑毆展娉獺？BR 2)智能化智能化也是CAPP發(fā)展的一個趨勢。CAPP的智能化，指的是人工智能技術(shù)(AI)和專家系統(tǒng)技術(shù)(ES)在CAPP中的應(yīng)用。工藝設(shè)計是一個典型的復(fù)雜工程問題，在很大程 度上依賴于具體制造資源

14、和設(shè)計者的經(jīng)驗和技巧。專家系統(tǒng)技術(shù)可以靈活和有效地處理工藝決策和領(lǐng)域?qū)＜抑R。專家系統(tǒng)采用獨立的知識庫，知識的擴充和修改與程序無關(guān)，使得CCAPAPP系統(tǒng)可以靈活地適應(yīng)各種具體場合，擴充功能。模糊理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在CAPP系統(tǒng)更具柔P中的應(yīng)用正受到越來越多的重視，它們與專家系統(tǒng)的有機結(jié)合，使得 性，能處理更為復(fù)雜的工藝過程設(shè)計問題。3）并行化并行CAPP是以并行設(shè)計理論為指導(dǎo)、在集成化和智能化的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步發(fā)展起來。并 行設(shè)計是并行工程（CE）的核心內(nèi)容。在傳統(tǒng)的串行模式中，工藝設(shè)計按照一個固定的串 行次序來進(jìn)行。他完全根據(jù)設(shè)計之后的零件信息生成工藝規(guī)程，一旦在制造中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計或工藝

15、設(shè)計上的缺陷，就必須重新返回來修改設(shè)計和工藝，這是一個設(shè)計上的大循環(huán)”。而在并行設(shè)計模式中，工藝設(shè)計的各個子過程是并行工作的，它強調(diào)在產(chǎn)品設(shè)計的同時， 考慮與制造相關(guān)的各種因素，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的與制造相關(guān)的問題，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時反饋，以保證產(chǎn)品的可制造性。這樣就可通過一個個串行的多次小循環(huán)”來避免產(chǎn)生 大循環(huán)”，在不斷的小循環(huán)中達(dá)到并行的效果，這正是并行設(shè)計的實質(zhì)。4）網(wǎng)絡(luò)化迅速發(fā)展的In ternet技術(shù)給CAPP應(yīng)用領(lǐng)域帶來了新的活力，網(wǎng)絡(luò)化 CAPP正是 在這種環(huán)境下提出來的。它著重強調(diào)的是數(shù)據(jù)交換和資源共享。隨著計算機集成制造系統(tǒng)、 敏捷制造和虛擬制造等新模式的出現(xiàn)，現(xiàn)代企業(yè)已越來

16、越趨向于群體化、協(xié)作化和國際化。因此，建立在開放式、分布式的CAPP系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、支持動態(tài)工藝設(shè)計的數(shù)據(jù)模型、支持開發(fā)工具的功能抽象方法和信息抽象方法、統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及協(xié)同決策機制和評價體系、 規(guī)范、方法等方面的研究已成為CAPP技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。5）人機一體化所謂人機一體化就是在人與計算機組成的系統(tǒng)中，采取以人為中心、人機一體的技術(shù)路線，人與計算機平等合作，各自完成自己最擅長的工作。 人類智能與人工智能相互補充， 以合理的代價實現(xiàn)較高的智能，進(jìn)而達(dá)到甚至超過人的能力乃至智能的水平。人機一體化CAPP系統(tǒng)就是基于 以人為中心的人機一體化 ”的思想，將人工智能和人類智能結(jié)合起來，由此開發(fā)CAP

17、P系統(tǒng)?？v觀CAPP發(fā)展的歷程，可以看到 CAPP的研究和應(yīng)用始終圍繞著兩方面的需要 而展開：一是不斷完善自身在應(yīng)用中出現(xiàn)的不足；二是不斷滿足新的技術(shù)、制造模式對其提出的新的要求。因此，未來CAPP的發(fā)展，將在應(yīng)用的范圍、應(yīng)用的深度和水平等方面進(jìn)行拓展，表現(xiàn)為以下的發(fā)展趨勢 .面向產(chǎn)品全生命周期的 CAPP系統(tǒng)。CAPP的數(shù)據(jù)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的重要組成部分，CAPP與PDM/PLM的集成是關(guān)鍵?；诖它c，支持產(chǎn)品生命周期的CAPP系統(tǒng)將是重要的發(fā)展方向。基于知識的CAPP系統(tǒng)。CAPP目前已經(jīng)很好的解決了工藝設(shè)計效率和標(biāo)準(zhǔn)化的 問題，下一步如何有效地總結(jié)、沉淀企業(yè)的工藝設(shè)計知識，提高CAPP的知識水

18、平，將會是CAPP應(yīng)用和發(fā)展的重要方向?；谌SCAD的CAPP系統(tǒng)。隨著企業(yè)三維 CAD的普及應(yīng)用，工藝如何支持基 于三維CAD的應(yīng)用，特別是基于三維 CAD的裝配工藝設(shè)計正成為企業(yè)需求的熱點?？萍?部在十五” 863現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)技術(shù)主題，將基于三維CAD的CAPP專門立項研究和推廣?？梢灶A(yù)見，基于三維 CAD的CAPP系統(tǒng)將成為研究的熱點。工藝的個性很強, 化和變化的需求。 展方向。基于平臺技術(shù)、可重構(gòu)式的CAPP系統(tǒng)。開放性是衡量 CAPP的一個重要的因素。 同時企業(yè)的工藝需求可能會有變化，CAPP必須能夠持續(xù)滿足客戶的個性基于平臺技術(shù)、具有二次開發(fā)功能、可重構(gòu)的CAPP系統(tǒng)將是重要

19、的發(fā)在模具生產(chǎn)中的應(yīng)用大批量成形零件的重要工藝裝備，在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。但是，模具決定了模具產(chǎn)品的制造毛坯制造、各種CAPP模具作為高效率、以上各環(huán)節(jié)基本都要進(jìn)行工藝 工藝流程卡、試模工產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及模具行業(yè)典型的單件小批量訂單式生產(chǎn)， 過程不同于一般的機械產(chǎn)品。模具產(chǎn)品制造過程復(fù)雜，涉及產(chǎn)品成形分析、 機加工過程、裝配調(diào)整、試模調(diào)整以及模具修理等多個環(huán)節(jié)。規(guī)程設(shè)計并產(chǎn)生大量的工藝資源，主要包括工藝路線信息、材料信息、 藝單、修模報告、工藝調(diào)整計劃、模具明細(xì)表和模具成本統(tǒng)計單等各種數(shù)據(jù)和文件。模具制造各環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的大量工藝數(shù)據(jù)，是產(chǎn)品生命周期中的寶貴資源，因此，對工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行有效

20、管理并與企業(yè)其它應(yīng)用系統(tǒng)有效集成，可以提高工藝設(shè)計質(zhì)量， 為企業(yè)生產(chǎn)提供快速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)源，確保模具制造過程的不同階段所需信息的準(zhǔn)確一致和實時有效， 使工藝不僅成為產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)制造的橋梁，更會成為企業(yè)制造技術(shù)和經(jīng)營管理實現(xiàn)集成的關(guān)鍵。模具CAPP特點有：模具種類繁多；必須與相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)機制相吻合； 必須符合企業(yè)（和行業(yè)）的標(biāo)準(zhǔn)化要求；能夠?qū)崿F(xiàn)信息的集成管理。模具CAPP系統(tǒng)設(shè)計的目的是：以通用模具的工藝設(shè)計為研究對象，與模具的生產(chǎn)管理機制相吻合，符合企業(yè)（和行業(yè)）的標(biāo)準(zhǔn)化要求，能夠?qū)崿F(xiàn)工藝信息的集成管理。在模具設(shè)計的過程中，利用 CAPP系統(tǒng)完成零件的工藝設(shè)計工作，可以大大的提 高模具設(shè)計

21、的效率，縮短模具生產(chǎn)的周期，降低模具的成本。同時利用CAPP系統(tǒng)的有效的信息和資源來完成模具其他的制造工藝信息，例如材料定額、工時定額、模具成本核算、 各種明細(xì)表等等。為企業(yè)生產(chǎn)提供快速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)源，確保模具制造過程的不同階段所需 信息的準(zhǔn)確一致和實時有效。如圖1所示，為CAPP系統(tǒng)中零件工藝設(shè)計、材料定額、成本核算、工時定額的一種集成。種BOM表都和零件的工藝設(shè)計密切相關(guān)的。 但是很少涉及工藝的所有工作， 的信息，縮短模具設(shè)計生產(chǎn)周期、 統(tǒng)的子系統(tǒng)來生成大量的報表， 系統(tǒng)，其工作過程如下：（1）根據(jù)模具類型進(jìn)行初步 CAPP設(shè)計，如果是常用類型（已入模具類型庫），調(diào) 用其對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)工序庫或

22、對其稍做修改；如果是新類型（模具類型庫中沒有記載），以人機交互的方式在一定的范圍內(nèi)選擇加工工序。從圖1可以看出，模具制造工藝信息中的材料定額、工時定額、成本設(shè)計以及各傳統(tǒng)的CAPP系統(tǒng)可完成工藝過程的設(shè)計工作，尤其是大量、煩瑣的工藝管理工作。為了有效利用設(shè)計工程 降低模具成本，擴充CAPP的功能。創(chuàng)建基于 CAPP系材料清單、模具成本核算系統(tǒng)等。例如，對于模具成本核算（2）按照初步定出的工序，針對不同零件特征，以人機交互方式提供加工數(shù)據(jù), 通過工時定額子系統(tǒng)計算出零件的工時定額。(3)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)工時費用庫，利用上一步算出的時間計算出制造費用。實際上應(yīng)將非制造成本攤派到工時費用中才能使最后估算值更

23、貼近實際，因此這里稱的制造費用”是為了簡單起見。(4) 根據(jù)特殊工序要求(淬火、調(diào)質(zhì)處理等)，按加工型面大小計算特殊處理費用。(5) 按照尺寸大小與所選材料，調(diào)用材料價格庫，計算出材料費用。如果模架和模塊采用標(biāo)準(zhǔn)件(外購)，調(diào)用外購件價格庫，得到外購標(biāo)準(zhǔn)件費用(6) 計算總和，即為預(yù)測成本。整個的核算過程如圖 2所示?？偨Y(jié)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)信息化建設(shè)的不斷深入，實用化、集成化和智能化是現(xiàn)代CAPP技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。在模具制造業(yè)中開發(fā)研究模具CAPP系統(tǒng)，將從根本上改變企業(yè)工藝設(shè)計方式，提高模具設(shè)計及制造工藝水平，從而提高模具制造企業(yè)的生產(chǎn)力。定義CAPP (Computer Aid

24、ed Process Planning )是指借助于計算機軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計算機進(jìn)行數(shù)值計算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機械加工工藝過程。借助于CAPP系統(tǒng)，可以解決手工工藝設(shè)計效率低、一致性差、質(zhì)量不穩(wěn)定、不易達(dá)到優(yōu)化 等問題。CAPP是將產(chǎn)品設(shè)計信息轉(zhuǎn)換為各種加工制造、管理信息的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是企業(yè)信息化建設(shè)中聯(lián)系設(shè)計和生產(chǎn)的紐帶， 同時也為企業(yè)的管理部門提供相關(guān)的數(shù)據(jù)，是企業(yè)信息交換的中間環(huán)節(jié)。CAPP :計算機輔助工藝過程設(shè)計(computer aided process planning)CAPP的開發(fā)、研制是從 60年代末開始的，在制造自動化領(lǐng)域， CAPP的發(fā)展是 最

25、遲的部分。世界上最早研究 CAPP的國家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出 世界上第一個CAPP系統(tǒng)AUTOPROS ； 1973年正式推出商品化的 AUTOPROS 系統(tǒng)。在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是CAM-I于1976年推出的CAM-1 SKutomated Process Planning系統(tǒng)。取其字首的第一個字母，稱為CAPP系統(tǒng)。目前對CAPP這個縮寫法雖然還有不同的解釋，但把CAPP稱為計算機輔助工藝過程設(shè)計已經(jīng)成為公認(rèn)的釋義。CAPP ( computer aided process利用計算機來進(jìn)行零件加工工藝過程的制訂，通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息(

26、形狀、planning,計算機輔助工藝過程設(shè)計)的作用是 把毛坯加工成工程圖紙上所要求的零件。它是尺寸等)和工藝信息(材料、熱處理、批量等)，由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過程計算機輔助工藝過程設(shè)計也常被譯為計算機輔助工藝規(guī)劃。國際生產(chǎn)工程研究會(CIRP )提出了計算機輔助規(guī)劃 (CAP-computer aided planning)、計算機自動工藝過程設(shè) 計(CAPP-computer automated process planning)等名稱，CAPP 詞強調(diào)了工藝過程自 動設(shè)計。實際上國外常用的一些，如制造規(guī)劃(manufacturingplanning)、材

27、料處理(material pro cess ing)、工藝工程(p rocess engin eeri ng)以及加工路線安排(mach ine routi ng)等在 很大程度上都是指工藝過程設(shè)計。計算機輔助工藝規(guī)劃屬于工程分析與設(shè)計范疇,是重要的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作之一。由于計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS-computer integrated manufacturing system)的 出現(xiàn)，計算機輔助工藝規(guī)劃上與計算機輔助設(shè)計(CAD-computer aided design)相接，下與計算機輔助制造(CAM-computer aided manufacturing )相連，是連接設(shè)計與制造

28、之間 的橋梁，設(shè)計信息只能通過工藝設(shè)計才能生成制造信息，設(shè)計只能通過工藝設(shè)計才能與制造實現(xiàn)功能和信息的集成。由此可見 CAPP在實現(xiàn)生產(chǎn)自動化中的重要地位。CAPP發(fā)展簡述自從1965年Niebel首次提出CAPP思想，迄今30多年，CAPP領(lǐng)域的研究得到 了極大的發(fā)展，期間經(jīng)歷了檢索式、派生式、創(chuàng)成式、混合式、專家系統(tǒng)、工具系統(tǒng)等不同 的發(fā)展階段，并涌現(xiàn)了一大批 CAPP原型系統(tǒng)和商品化的 CAPP系統(tǒng)。在CAPP工具系統(tǒng)出現(xiàn)以前， CAPP的目標(biāo)一直是開發(fā)代替工藝人員的自動化系因此讓計算機完全替代工藝人員 能夠部分得到應(yīng)用的至多是一 系統(tǒng)，還沒有能夠真正大規(guī)模推統(tǒng)，而不是輔助系統(tǒng)，即強調(diào)工

29、藝設(shè)計的自動化和智能化。但由于工藝設(shè)計領(lǐng)域的個性化、CAPP復(fù)雜性，工藝設(shè)計理論多是一些指導(dǎo)性原則、 經(jīng)驗和技巧， 進(jìn)行工藝設(shè)計的愿望是良好的， 但研究和實踐證明非常困難， 些針對特定行業(yè)、特定企業(yè)甚至是特定零件的專用 廣應(yīng)用的實用的 CAPP系統(tǒng)。在總結(jié)以往經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，開目公司在國內(nèi)率先提出了 CAPP工具化的思想：CAPP是將工藝人員從許多工藝設(shè)計工作中解脫出來的一種工具；自動化不是CAPP唯一的目標(biāo)；實現(xiàn)CAPP系統(tǒng)的以人為本的宜人化的操作、高效的工藝編制手段、工藝信息自 動統(tǒng)計匯總、與 CAD/ER P/PDM 系統(tǒng)的信息集成、具有良好的開放性與集成性是工具化APP系統(tǒng)研究和推廣

30、應(yīng)用的主要目標(biāo)。工具化CAPP的思想在商業(yè)上獲得了極大的成功，使得CAPP真正從實驗室走向了市場和企業(yè)。借助于工具化的CAPP系統(tǒng)，上千家的企業(yè)實現(xiàn)了工藝設(shè)計效率的提升，促進(jìn)了工藝標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，實現(xiàn)了與企業(yè)其它應(yīng)用系統(tǒng)CAD/ PDM/ER P 等的集成，有力地促進(jìn)了企業(yè)信息化建設(shè)。工具化CAPP以后，CAPP如何發(fā)展？在探討這個問題之前，不妨分析一下目前 CAPP應(yīng)用中存在的不足和問題。當(dāng)前CAPP應(yīng)用中存在的不足與問題a.應(yīng)用范圍偏窄的問題。目前絕大多數(shù)企業(yè)，CAPP的應(yīng)用集中在機械加工工藝的設(shè)熱表處理工藝、毛坯制造工藝等各類CAPP應(yīng)用應(yīng)從以零組件為主體對象的局工藝設(shè)計。CAPP在企業(yè)的應(yīng)

31、用缺乏應(yīng)有的廣度。計。實際上，在制造企業(yè)中，產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)的工藝設(shè)計通常涉及到產(chǎn)品裝配工藝、 機械加工工藝、鍛造工藝、鈑金沖壓工藝、焊接工藝、實現(xiàn)產(chǎn)品工藝設(shè)計與管理的一體化，建部應(yīng)用走向以整個產(chǎn)品為對象的全生命周期的應(yīng)用，立企業(yè)級的工藝信息系統(tǒng)。b.淺的問題。 目前絕大部分企業(yè) CAPP的應(yīng)用停留在工藝卡片的編輯、工藝信息的統(tǒng) 計匯總、工藝流程和權(quán)限的管理與控制方面，有效地提高了工藝設(shè)計的效率和標(biāo)準(zhǔn)化水平， 這是CAPP應(yīng)用的基礎(chǔ)。但 CAPP應(yīng)用的深度還不夠，還不能有效地總結(jié)行業(yè)工藝設(shè)計CAPP 系PP的有限智能, 計效率、標(biāo)準(zhǔn)化、CAPP應(yīng)用的現(xiàn)階段，CAPP的有待研究和突工藝的數(shù)據(jù)

32、是產(chǎn)制定采購計劃、生CAPP需要與企CAPP自身的管理功能和 PDM 角色權(quán)限管理、流程管理、理功能發(fā)生了沖突和矛盾, 重復(fù)投資。經(jīng)驗”和設(shè)計知識”從根本上解決企業(yè)有經(jīng)驗的工藝師匱乏的問題。目前通用的統(tǒng)還無法實現(xiàn)對工藝知識的總結(jié)、積累和應(yīng)用，如何提高CAPP系統(tǒng)的知識水平，實現(xiàn) CA是企業(yè)關(guān)心的問題，也是CAPP軟件廠商需要考慮的問題。解決了工藝設(shè)集成的問題，下一步如何幫助企業(yè)總結(jié)工藝知識和經(jīng)驗是 關(guān)鍵。CAD的工藝設(shè)計與管理問題。隨著三維CAD在國內(nèi)制造業(yè)的廣泛推廣應(yīng)C.基于三維用，三維CAD在不遠(yuǎn)的將來會成為我國企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的主流設(shè)計工具。隨著設(shè)計手段的變 革，工藝設(shè)計跟著需要變革。工藝如

33、何和三維CAD進(jìn)行集成，工藝如何基于三維 CAD進(jìn)行加工工藝設(shè)計和裝配工藝設(shè)計等等，目前在很多企業(yè)都有迫切的需求。應(yīng)用基本上基于二維 CAD進(jìn)行，與三維 CAD的集成應(yīng)用還處于起步階段， 破。d. CAPP系統(tǒng)與其它應(yīng)用系統(tǒng)的集成問題。工藝是設(shè)計和制造的橋梁，品全生命周期中最重要的數(shù)據(jù)之一，工藝數(shù)據(jù)同時是企業(yè)編排生產(chǎn)計劃、產(chǎn)調(diào)度的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在企業(yè)的整個產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)中起著重要的作用。業(yè)的各種應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成，包括CAD/PDM/ERP/MES 等等。由于不少企業(yè) CAD、CAPP、ERP的應(yīng)用是分階段、不同時期應(yīng)用的，目前還存在著信息的孤島，工藝數(shù)據(jù)的價值還 沒有得到有效的發(fā)揮和利用。e.

34、 CAPP與PDM中的管理功能沖突的問題。近年來，隨著CAPP功能不斷擴展，一些CAPP系統(tǒng)逐漸增加了工藝管理的內(nèi)容，包括權(quán)限管理、流程管理、更改管理，并在工藝部 門得到了一些應(yīng)用。隨著企業(yè)PDM的實施推廣應(yīng)用，隨之帶來的不可忽視的問題是：的管理功能發(fā)生了沖突。商品化的PDM系統(tǒng)本身提供了完善的任務(wù)管理等功能，因此CAPP的工藝管理功能已經(jīng)與 PDM中管 不僅造成了企業(yè)集成上的困惑，也造成了企業(yè)在信息化過程中的CAPP的發(fā)展趨勢縱觀CAPP發(fā)展的歷程，可以看到CAPP的研究和應(yīng)用始終圍繞著兩方面的需要而 展開：一是不斷完善自身在應(yīng)用中出現(xiàn)的不足；二是不斷滿足新的技術(shù)、制造模式對其提出的新的要求

35、。因此，未來 CAPP的發(fā)展，將在應(yīng)用范圍、應(yīng)用的深度和水平等方面進(jìn)行拓 展，表現(xiàn)為以下的發(fā)展趨勢：a.面向產(chǎn)品全生命周期的 CAPP系統(tǒng)。CAPP的數(shù)據(jù)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的重要組成部分，CAPP與PDM/PLM的集成是關(guān)鍵。基于 PDM/PLM，支持產(chǎn)品全生命周期的CAPP系統(tǒng)將是重要的發(fā)展方向。b.基于知識的CAPP系統(tǒng)。CAPP目前已經(jīng)很好的解決了工藝設(shè)計效率和標(biāo)準(zhǔn)化CAPP的知識水平，將的問題，下一步如何有效地總結(jié)、沉淀企業(yè)的工藝設(shè)計知識，提高 會是CAPP應(yīng)用和發(fā)展的重要方向。C.基于三維CAD的CAPP系統(tǒng)。隨著企業(yè)三維 CAD的普及應(yīng)用，工藝如何支持基 于三維CAD的應(yīng)用？特別是基于三維

36、 CAD的裝配工藝設(shè)計正成為企業(yè)需求的熱點?？萍疾吭谑濉?863現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)技術(shù)主題，將基于三維CAD的CAPP專門立項研究和推廣?？梢灶A(yù)見，基于三維 CAD的CAPP系統(tǒng)將成為研究的熱點。國內(nèi)開目、金葉等幾家軟 件公司正在進(jìn)行研究，并且開目公司目前已經(jīng)推出了原型的應(yīng)用系統(tǒng)。d.基于平臺技術(shù)、可重構(gòu)式的 CAPP系統(tǒng)。開放性是衡量 工藝的個性很強，同時企業(yè)的工藝需求可能會有變化，CAPP化和變化的需求?；谄脚_技術(shù)、具有二次開發(fā)功能、可重構(gòu)的 展方向。CAPP深化應(yīng)用的內(nèi)容及解決方案CAPP的一個重要的因素。必須能夠持續(xù)滿足客戶的個性CAPP系統(tǒng)將是重要的發(fā)根據(jù)上述分析的 CAPP發(fā)展趨

37、勢，開目公司提出了 CAPP深化應(yīng)用的內(nèi)容及相應(yīng)的解 決方案。解決方案內(nèi)容包括：a.基于知識的CAPP系統(tǒng)參數(shù)化工藝設(shè)計平臺?；谥R的 CAPP系統(tǒng)，解決了 企業(yè)工藝知識的積累、 優(yōu)化的問題，極大的提高了工藝設(shè)計的效率和水平， 確保了工藝設(shè)計 的質(zhì)量。基于知識的 CAPP系統(tǒng)，在上海鍋爐廠有限公司得到了成功的應(yīng)用。b基于三維CAD的加工工藝設(shè)計系統(tǒng)。 提供基于三維 CAD的加工工藝設(shè)計工具， 可以 基于3D模型定義加工工藝特征（孔、外圓、鍵槽、中心孔等），自動獲取加工特征信息， 可以基于特征加工知識進(jìn)行輔助工藝決策，可以建立3D工藝裝備庫（機床、卡盤、頂尖、定位銷、支撐釘?shù)龋?，可以生?3D工序簡圖，實現(xiàn)可視化的工藝裝夾規(guī)劃等。 到了十五”國家863課題專項支持，目前已開發(fā)出原型系統(tǒng)。c.基于三維CAD的可視化裝配工藝設(shè)計。提供可視化的裝配工藝設(shè)計工具。 獲取三維裝配結(jié)構(gòu)信息，可以可視化的指定零部件的裝配路徑和先后順序，此項研究得可以自動可以生成三維裝配工序