《计算机辅助设计与制造》论文.doc

浅析CAPP系统的发展及其在制造业中的应用 姓 名： 学 号： 指导教师： 摘要：计算机辅助工艺设计(CAPP)彻底改变了传统手工设计的落后面貌；它在现代自动化集成制造系统中起着极其重要的作用。对CAPP系统模式的探讨和CAPP技术的研究是制造业的重要任务。本文总结了CAPP系统的概念和分类，总结了CAPP的发展趋势及存在问题，详细综述了CAPP系统在制造业信息化建设中的应用。 关键词：CAPP系统、发展概况、制造业应用 计算机辅助工艺设计(CAPP: Computer-aided process planning)是指在人和计算机组成的系统中，根据约束条件和资源条件，将零件的设计信息转换为制造零件所需的一系列加工操作，并人机交互或自动地生成零件的加工工艺规程，也即是将产品设计信息与制造环境提供的所有可能的加工能力信息进行匹配与优化的过程[1]。传统上CAPP是狭义的，它只面向零件，主要是机械加工工艺的设计，而且常常是车间一级的。后来逐步扩充到各种专业的工艺过程设计乃至工艺信息管理。 迄今为止，人们对CAPP的研究已进行了40多年，取得了许多重大的研究成果，获得了一定的经济效益，特别是将专家系统、神经网络和模糊逻辑等人工智能技术应用于CAPP之后，工艺知识获取、表达和运用的有效性和灵活性有了很大改观，CAPP系统的实用化和工程化水平得到了很大提高。 1．CAPP的发展概况 计算机辅助工艺设计的研究在国际上始于20世纪60年代后期，其早期意图就是建立包括工艺卡片生成、工艺内容存储及工艺规程检索在内的计算机辅助系统.它只是将计算机当作存储、整理、计算和提取信息的工具，以帮助减少工艺人员所做的事务性工作，从而节省工艺设计的时间。这样的系统因为没有工艺决策能力和排序功能，所以不具有通用性。 直到美国计算机辅助制造国际组织CAM-I于1976年开发出在CAPP发展史上具有里程碑意义的CAPP系统，计算机辅助工艺设计才正式命名为CAPP系统。1985年1月CIRP首次举行了CAPP专题研讨会，11月美国ASME冬季年会的主题定为“计算机辅助/智能工艺过程设计”，1987年6月CIRP又举行CAPP的专题学术研讨会[2]。经过这几次在国际上具有较大影响力的会议，使CAPP技术的研究工作在世界范围内广开来，进而掀起CAPP技术的研究高潮。 国内CAPP技术的研究是从80年代开始的，国内最早开发的CAPP系统是同济大学的修订式TOJICAP系统和北京航空航天大学的创成式BHCAPP系统[3]，在这之后西北工业大学、西安交通大学、南京航空航天大学等单位也研制成功了适用于特定类型零件的CAPP系统。 经过20多年的历程，国内外对CAPP技术已进行了大量的探讨与研究，无论在研究的深度上和广度上都不断取得进展。具有代表性的技术有:特征识别技术、成组技术、智能技术、专家系统技术、网络技术、数据库技术、集成技术等。近年来，除集成化、智能化继续受到重视外，实用化、工程化也已逐步受到人们的重视，而系统化、分布式、网络化已成为CAPP技术发展的新趋势。 2．典型CAPP系统 CAPP按照工艺生成原理可分为派生式和创成式；按照系统的开发模式可分为专用型和工具型。国内已开发的CAPP的基本形态有派生型、创成型、交互型及综合型等。 2.1创成式CAPP系统 创成型CAPP系统继承和应用的不是标准(典型)工艺，而是依靠系统中的决策逻辑与算法以及有关的制造工程数据信息，从无到有自动生成零件工艺规程，其系统如图1所示。首先输入零件的主要信息，如名称、材质、热处理等，然后分段输入零件部分的代码及要求，确定出各表面的加工方法，经过计算机判断、修改、形成整个零件的加工方法及加工过程，并确定及计算每道工序中的各个工步的内容、加工先后顺序、切削参数等[4]。系统开发的关键技术是工艺决策规则的制订和制造工程知识的合理描述及工艺知识库/数据库建立方式。国内CTCAPP属创成型CAPP系统。 创成型CAPP的特点是： （1）创成型CAPP系统适用于各种零件，因而对系统的要求也极高，它必须具有复杂的逻辑判断能力，能将零件用计算机易于识别的形式进行准确的描述，工艺知识库/数据库中必须包括工厂中所有加工方法的专业知识和经验，必须具备能生成可能后续工序的能力。 （2）工艺设计结果是在没有人工干预的条件下根据工艺知识库/数据库的信息创造出来的。设计过程自动化程度高，易实现工艺过程的优化，有生成必威体育精装版加工信息潜在可能性，工艺设计结果一致性好。 （3）从设计角度看，该方法接近人类解决问题的思维方式。但是由于工艺设计的复杂性，工艺设计理论的不成熟，工艺知识的不确定性，使得通用的、全自动化的创成型CAPP系统的开发遇到了极大的困难。目前已开发的系统大多只能解决特定环境下的某类零件。创成型LA