CAPP系統(tǒng)及發(fā)展歷程

摘 要：計算機輔助工藝過程設(shè)計（Computer Aided Process Planning）即CAPP，通常指機械產(chǎn)品零件制造工藝過程的計算機輔助設(shè)計與文檔編制。它是連接產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品制造的橋梁，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)，是制造系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：CAPP；系統(tǒng)；組成

中圖分類號：TP391.72 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 14-0000-01

一、CAPP系統(tǒng)的基本構(gòu)成

視CAPP系統(tǒng)的工作原理、產(chǎn)品對象、規(guī)模大小不同而有較大的差異。CAPP系統(tǒng)基本的構(gòu)成模塊，包括：（1）控制模塊。控制模塊的主要任務(wù)是協(xié)調(diào)各模塊的運行，是人機交互的窗口，實現(xiàn)人機之間的信息交流，控制零件信息的獲取方式；（2）零件信息輸入模塊。當(dāng)零件信息不能從CAD系統(tǒng)直接獲取時，用此模塊實現(xiàn)零件信息的輸入；（3）工藝過程設(shè)計模塊。工藝過程設(shè)計模塊進行加工工藝流程的決策，產(chǎn)生工藝過程卡，供加工及生產(chǎn)管理部門使用；（4）工序決策模塊。工序決策模塊的主要任務(wù)是生成工序卡，對工序間尺寸進行計算，生成工序圖；（5）工步?jīng)Q策模塊。工步?jīng)Q策模塊對工步內(nèi)容進行設(shè)計，確定切削用量，提供形成NC加工控制指令所需的刀位文件；（6）NC加工指令生成模塊。NC加工指令生成模塊依據(jù)工步?jīng)Q策模塊所提供的刀位文件，調(diào)用NC指令代碼系統(tǒng)，產(chǎn)生NC加工控制指令；（7）輸出模塊。輸出模塊可輸出工藝流程卡、工序卡、工步卡、工序圖及其它文檔，輸出亦可從現(xiàn)有工藝文件庫中調(diào)出各類工藝文件，利用編輯工具對現(xiàn)有工藝文件進行修改得到所需的工藝文件；（8）加工過程動態(tài)仿真。加工過程動態(tài)仿真對所產(chǎn)生的加工過程進行模擬，檢查工藝的正確性。

二、CAPP系統(tǒng)：

20世紀(jì)90年代以來，CAPP的實用化問題引起研究者和企業(yè)技術(shù)工作者的重視，以實現(xiàn)工藝設(shè)計的計算機化為目標(biāo)或強調(diào)CAPP應(yīng)用中計算機的輔助作用的實用化CAPP系統(tǒng)成為新的主題。這些實用CAPP系統(tǒng)或是專用開發(fā)或是基于商品化系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)，大致可分為以下兩大類。

（一）基于Word/Excel/AutoCAD及其他圖形系統(tǒng)的工藝卡片填寫系統(tǒng)。由于以自動化為目標(biāo)的修訂/創(chuàng)成式CAPP應(yīng)用存在的問題，許多企業(yè)自行基于Word/Excel/AutoCAD等通用軟件開發(fā)工藝卡片填寫系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，很多只是基于簡單模板的計算機卡片，僅取得了一定的應(yīng)用效果，但也有不少是企業(yè)在工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的基礎(chǔ)上花費大量人力、物力所開發(fā)出來的，取得了很好的應(yīng)用效果。

1997年以來，國內(nèi)推出了幾個商品化CAPP系統(tǒng)，其中許多是基于AutoCAD和其他一些圖形系統(tǒng)的工藝卡片填寫工具系統(tǒng)。這類系統(tǒng)片面強調(diào)工藝設(shè)計的“所見即所得”，完全以文檔為核心，忽視企業(yè)信息化中產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的重要性，存在難以保證產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、一致性和進行工藝信息集成的致命問題。

（二）基于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的CAPP系統(tǒng)。從信息系統(tǒng)開發(fā)角度，分析產(chǎn)品工藝文件中所涉及的數(shù)據(jù)/信息，建立結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型，并以模型驅(qū)動進行工藝設(shè)計。一些企業(yè)開發(fā)的專用CAPP系統(tǒng)基本屬于該類系統(tǒng)，大都采用通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行開發(fā)。CAPPFramework作為商品化CAPP應(yīng)用框架，以面向?qū)ο蠓治雠c信息建模為基礎(chǔ)，采用ODBC技術(shù)來適應(yīng)各類關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并實現(xiàn)了模型驅(qū)動下的“所見即所得”工藝設(shè)計界面，為工藝信息的可靠、有效集成和CAPP的深入應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

三、CAPP的產(chǎn)生及發(fā)展歷程

CAPP——計算機輔助工藝設(shè)計（Computer Aided Process Planning）利用計算機技術(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。

CAD的結(jié)果能否有效地應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，CAD與CAM能否真正實現(xiàn)集成，都與工藝設(shè)計的自動化有著密切的關(guān)系，于是，計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計（CAPP，Computer Aided Process Planning）就應(yīng)運而生，并且受到愈來愈廣泛的重視。工藝規(guī)程設(shè)計的難度極大，因為要處理的信息量大，各種信息之間的關(guān)系又極為錯綜復(fù)雜，以前主要靠工藝師多年工作實踐總結(jié)出來的經(jīng)驗來進行。因此，工藝規(guī)程的設(shè)計質(zhì)量完全取決于工藝人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗。這樣編制出來的工藝規(guī)程一致性差，也不可能得到最佳方案。另一方面熟練的工藝人員日益短缺，而年輕的工藝人員則需要時間來積累經(jīng)驗，再加上老工藝人員退休時無法將他們的“經(jīng)驗知識”留下來，這一切原因都使得工藝設(shè)計成為機械制造過程中的薄弱緩解。CAPP技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展使利用計算機輔助編制工藝規(guī)程成為可能。對CAPP的研究始于60年代中期，1969年挪威發(fā)表的第一個CAPP系統(tǒng)AUTOPROS，它是根據(jù)成組技術(shù)原理，利用零件的相似性去檢索和修改標(biāo)準(zhǔn)工藝過程的形式形成相應(yīng)零件的工藝規(guī)程。AUTOPROS系統(tǒng)的出現(xiàn)，引起世界各國的普遍重視。接著于1976年，美國的CAM-Ⅰ公司也研制出自己的CAPP系統(tǒng)。這是一種可在微機上運行的結(jié)構(gòu)簡單的小型程序系統(tǒng)，其工作原理也是基于成組技術(shù)原理。

國內(nèi)自80年代初就開始CAPP的應(yīng)用研究，雖然經(jīng)過了二十年的發(fā)展歷程，但至今仍是計算機輔助技術(shù)領(lǐng)域的薄弱環(huán)節(jié)和企業(yè)實施推廣制造業(yè)信息化技術(shù)的瓶頸所在。究其原因，傳統(tǒng)CAPP過分強調(diào)對零件信息的自動獲取，強調(diào)工藝決策的自動化。近幾年，CAPP的研究開始注重工藝基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及基本設(shè)計功能，開發(fā)重點從注重工藝過程的自動生成，轉(zhuǎn)向從整個產(chǎn)品工藝設(shè)計的角度，為工藝設(shè)計人員提供輔助工具，同時為企業(yè)的信息化建設(shè)服務(wù)。這直接導(dǎo)致了CAPP軟件產(chǎn)品的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了人機交互為主的新一代CAPP工具系統(tǒng)，并在企業(yè)實際應(yīng)用中取得了良好的成效。

四、結(jié)束語

CAPP在現(xiàn)代制造業(yè)中，具有重要的理論意義和廣泛迫切的實際需求。因為CAPP系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以提高工藝規(guī)程設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量，縮短技術(shù)準(zhǔn)備周期，為廣大工藝人員從繁瑣、重復(fù)的勞動中解放出來提供了一條切實可行的途徑，而且可以保證工藝設(shè)計的一致性、規(guī)范化，有利于推進工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。更重要的是工藝BOM（Bill of Material，物料清單）數(shù)據(jù)是指導(dǎo)企業(yè)物資采購、生產(chǎn)計劃調(diào)度、組織生產(chǎn)、資源平衡以及成本核算等的重要依據(jù)，CAPP系統(tǒng)的應(yīng)用將為企業(yè)數(shù)據(jù)信息的集成打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]寧德仁.計算機輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)綜述?成組生產(chǎn)系統(tǒng)[J].成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化，1986（02）.

[2]西南交通大學(xué).工藝及工裝的機輔設(shè)計，1985.

[作者簡介]施偉斌（1993-），男，福建泉州人，現(xiàn)為鄭州大學(xué)機械工程學(xué)院2011級本科生。