计算机辅助工艺规程设计（）

工艺设计是生产技术准备工作的第一步，也是连接产品设计与产品制造之间的桥梁。工艺规程是进行工装设计制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据，对组织生产、保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，是生产中的关键工作。

传统手工设计工艺规程存在以下几个问题。

（1）每个工艺人员的经验有限，习惯不同，技术水平也不一样，因此，由人工设计工艺规程一致性差、质量不易稳定。

（2）手工设计工艺规程效率低，存在大量的重复劳动。

（3）手工设计工艺规程不便于计算机进行统一管理和维护。

（4）手工设计工艺规程不便于将工艺专家的经验和知识集中起来加以充分利用。

21.2.1 计算机辅助工艺设计的基本概念

计算机辅助工艺设计（computer aided process planning，CAPP）是根据产品设计所给出的信息进行产品的加工方法和制造过程的设计。一般认为，CAPP系统的功能包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定和工时定额计算等。

高速发展的计算机科技为工艺设计的自动化奠定了基础。计算机能有效地管理大量的数据，进行快速、准确的计算，进行各种形式的比较和选择、自动绘图、编制表格文件和提供便利的编辑手段等。计算机的这些优势正是工艺设计所需要的，于是计算机辅助工艺设计（CAPP）便应运而生。

21.2.2 CAPP系统的基本结构

尽管CAPP系统的种类很多，但其基本的结构都离不开零件信息的输入、工艺决策、工艺数据／知识库、人机界面与工艺文件输出／编辑等五大部分。

1.零件信息的输入

零件信息是系统进行工艺设计的对象和依据，计算机目前还不能像人一样识别零件图上的所有信息，所以在计算机内部必须有一个专门的数据结构来对零件信息进行描述，如何输入和描述零件信息是CAPP最关键的问题之一。

2.工艺决策

工艺决策是系统的控制指挥中心，它的作用是：以零件信息为依据，按预先规定的顺序或逻辑，调用有关工艺数据或规则，进行必要的比较、计算和决策，生成零件的工艺规程。

3.工艺数据／知识库

工艺数据／知识库是系统的支撑工具，它包含了工艺设计所要求的所有工艺数据（如加工方法、余量、切削用量、机床、刀具、夹具、量具、辅具及材料、工时、成本核算等多方面的信息）和规则（包括工艺决策逻辑、决策习惯、经验等众多内容）。如何组织和管理这些信息并便于使用、扩充和维护，使之适用于各种不同的企业和产品，是当今CAPP系统需要迫切需要解决的问题。

4.人机界面

人机界面是用户的工作平台，包括系统菜单、工艺设计的界面、工艺数据／知识的输入和管理界面，以及工艺文件的显示、编辑与管理界面等。

5.工艺文件管理与输出

一个系统可能有成百上千个工艺文件，如何管理和维护这些文件是CAPP系统的重要内容。包括工艺文件的格式化显示、存盘、打印等。

21.2.3 CAPP现状和发展趋势

我国对CAPP的研究始于20世纪80年代初，近年来，特别是在国家863／CIMS计划的资助和推动下，取得了很大的成绩。但还存在一些问题有待解决或完善。其中，主要表现在以下几个方面。

1.CAPP系统零件信息的描述与输入问题

实践证明，在CAD（计算机辅助设计）系统绘出图纸后，由CAPP系统使用者对照已有零件图再次输入零件信息的方法十分繁琐、费时。实际上，就是要解决CAD与CAPP的集成的问题。

2.CAPP系统的通用性问题

工艺设计是一项个性很强的工作，各个工厂甚至一个工厂的不同车间，由于产品不同，零件批量不同，加工环境不同，工艺设计方法都可能不一样。另外，由于工艺决策问题本身的复杂性，其制约因素太多且不易把握，致使CAPP的应用受到很大的限制。

3.工艺决策数据与知识的获取、表达和相应数据库与知识库的建造问题

工艺决策所用的数据有加工方法、余量、切削用量、机床、刀具、量具、辅具以及材料、工时、成本核算等多方面的信息，因此，CAPP系统所需的工艺知识等众多内容的收集与整理是建立CAPP专家系统最基本和最重要的工作之一。

4.工序尺寸的自动确定和工序图自动生成问题

工序间尺寸的计算与确定（包括毛坯尺寸的确定），以及参数化的基于特征的工序图生成方法，也是当今CAPP要解决的重要问题。

面临这么多的问题，CAPP系统的完善和推广还有很多工作要做，目前，CAPP系统主要朝着集成化（与CAD、CAM集成）、通用化及智能化方向发展。