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機(jī)床CAPP技術(shù)的發(fā)展歷程和CAPP系統(tǒng)的類型
日期：2010年01月05 來(lái)源：沈陽(yáng)第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：機(jī)床
(一)CAPP技術(shù)的發(fā)展歷程
對(duì)CAPP的研究始于20世紀(jì)60年代中期，機(jī)床1969年挪威發(fā)表了第一個(gè)CAPP系統(tǒng)AUTOPROS，1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)。AUTOPROS系統(tǒng)是根據(jù)成組技術(shù)原理，搖臂鉆床利用零件的結(jié)構(gòu)和工藝相似性，通過(guò)檢索和修改標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程，而生成相應(yīng)零件的工藝規(guī)程。AUTOPROS系統(tǒng)的出現(xiàn)，引起世界各國(guó)的普遍重視。在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是美國(guó)的CAM—I公司于1976年推出的CAM—I’SAutomatedProcessPlanning系統(tǒng)。取其字首的第一個(gè)字母，稱為CAPP系統(tǒng)。對(duì)CAPP這個(gè)縮寫(xiě)法雖然還有不同的解釋，但把CAPP稱為計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)已經(jīng)成為公認(rèn)的釋義。CAM—I公司的CAPP系統(tǒng)是一種可在微機(jī)上運(yùn)行的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小型程序機(jī)床系統(tǒng)，其工作原理也是基于成組技術(shù)原理。
我國(guó)對(duì)CAPP的研究始于20世紀(jì)80年代初，我國(guó)CAPP技術(shù)的發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷以下三個(gè)階段。
1．CAPP系統(tǒng)發(fā)展的搖臂鉆床第一階段
1982—1995年，目標(biāo)為工藝設(shè)計(jì)自動(dòng)化，即自動(dòng)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的CAPP系統(tǒng)。在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，CAPP系統(tǒng)一直以實(shí)現(xiàn)能代替工藝人員的自動(dòng)化系統(tǒng)為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)工藝決策的自動(dòng)化，開(kāi)發(fā)了若干派生式(variant)、創(chuàng)成式(generative)以及綜合式(hybrid)的CAPP系統(tǒng)。早期CAPP系統(tǒng)中，無(wú)論是派生式或創(chuàng)成式，都以利用智能化和專家系統(tǒng)方法，自動(dòng)或半自動(dòng)編制工藝規(guī)程為主要目標(biāo)。至今為止國(guó)機(jī)床內(nèi)外還沒(méi)有兼具實(shí)用性和通用性、真正商品化的、能自動(dòng)完成工藝設(shè)計(jì)的CAPP系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，主流的CAPP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者已基本停止了這類系統(tǒng)的研制。
2．CAPP系統(tǒng)發(fā)展的第二階段
1995—1999年，出現(xiàn)了基于服務(wù)顧客、優(yōu)先解決事務(wù)性、管理性工作為理念而開(kāi)發(fā)的CAPP工具系統(tǒng)。這類系統(tǒng)以解決工藝管理問(wèn)題為主要目標(biāo)。20世紀(jì)90年代中后期，CAPP工具系統(tǒng)在實(shí)用性、通用性和商品化等方面取得了突破性進(jìn)展。這類CAPP工具系統(tǒng)在認(rèn)真分析顧客需求的基礎(chǔ)上，以解決工藝設(shè)計(jì)中的事務(wù)性、管理性工作為首要目標(biāo)，首先解決工藝設(shè)計(jì)中資料查找、表格填寫(xiě)、數(shù)據(jù)計(jì)算與分類匯總等繁瑣、重復(fù)而又適合使用計(jì)算機(jī)輔助方法的工作。
這一階段研究開(kāi)發(fā)的CAPP系統(tǒng)對(duì)企業(yè)需求進(jìn)行了認(rèn)真分析搖臂鉆床，針對(duì)隨企業(yè)的產(chǎn)品不同、生產(chǎn)模式不同，工藝規(guī)程差異很大這一特點(diǎn)，將CAPP軟件開(kāi)發(fā)成一種工具化的產(chǎn)品，能夠通過(guò)定制或配置機(jī)床，滿足企業(yè)工藝部門(mén)的特殊需求。企業(yè)的加工設(shè)備、工藝裝備、工藝手段、典型工藝等是企業(yè)的重要工藝資源，而大部分企業(yè)對(duì)工藝資源缺乏管理。為滿足工藝部門(mén)對(duì)工藝資源的管理要求，CAPP軟件必須提供一種工具，將企業(yè)的工藝資源有效地管理起來(lái)。針對(duì)工藝設(shè)計(jì)由許多不同性質(zhì)的子任務(wù)組成，涉及到多個(gè)部門(mén)和人員，這類CAPP軟件提供一種角色轉(zhuǎn)換和權(quán)限控制機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品級(jí)的工藝編制功能和零件級(jí)的工藝編搖臂鉆床制功能。
這類系統(tǒng)的實(shí)用性和通用性較好，對(duì)推動(dòng)企業(yè)信息化進(jìn)程、培養(yǎng)企業(yè)的CAPP人才起到了良好作用，是CAPP系統(tǒng)發(fā)展階段中的一個(gè)必由階段。但這一階段開(kāi)發(fā)的CAPP系統(tǒng)在將工藝專家的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)集中起來(lái)指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)、為工藝設(shè)計(jì)人員提供合理的參考工藝方案、與CAD機(jī)床、CAM、PDM(ProductDataManagement，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、ERP(Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源規(guī)劃)等系統(tǒng)共享信息等方面都有所局限。
3．CAPP系統(tǒng)發(fā)展的第三階段
1999年至今，主要致力于研究能直接由二維或三維CAD設(shè)計(jì)模型獲取工藝信息，基搖臂鉆床于知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用交互式設(shè)計(jì)方式并提供參考工藝方案的CAPP工具系統(tǒng)。此類系統(tǒng)在保持解決事務(wù)性、管理性工作優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，在更高的層次上致力于加強(qiáng)CAPP系統(tǒng)智能化工具的能力。
隨著CAD／CAM技術(shù)向集成化、智能化方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)集成制造(Computer IntegratedManufacturing，CIM)、并行工程(ConcurrentEngineering，CE)、敏捷制造(AgileManUfacturing，AM)、虛擬制造(機(jī)床VirtualManufacturing，VM)等先進(jìn)制造模式的出現(xiàn)，CAPP的內(nèi)涵也在不斷的變化。CAPP技術(shù)已從早期面向零件的工藝規(guī)程編制發(fā)展成為面向產(chǎn)品的工藝過(guò)程編制，對(duì)CAPP術(shù)語(yǔ)中的“pp'’的理解也從過(guò)去單純的加工工藝過(guò)程編制(ProcessPlanning)拓寬成為生產(chǎn)過(guò)程編制(ProductionPlannin搖臂鉆床g)。為實(shí)現(xiàn)這一功能，就要求CAPP軟件系統(tǒng)一方面能與數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)相連接，為數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)提供所需要的工藝數(shù)據(jù)；另一方面能成為企業(yè)資源規(guī)化(ERP)系統(tǒng)的重要技術(shù)數(shù)據(jù)來(lái)源，為企業(yè)的生產(chǎn)向生產(chǎn)規(guī)劃最優(yōu)化以及生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃最優(yōu)化方機(jī)床向發(fā)展，為敏捷制造、虛擬制造等新的生產(chǎn)模式的發(fā)展打下基礎(chǔ)。
隨著企業(yè)信息化進(jìn)程的不斷深入，已將CAPP技術(shù)與系統(tǒng)視為企業(yè)信息化集成軟件中的一環(huán)，CAPP成為CAD／CAE／CAPP／CAM／PDM集成系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。現(xiàn)有的CAPP系統(tǒng)在解決事務(wù)性、管理性任務(wù)的同時(shí)，在自動(dòng)工藝設(shè)計(jì)和信息化軟件系統(tǒng)集成方面也已經(jīng)開(kāi)展了一些工作，如兼容某些典型零件的派生式工藝設(shè)計(jì)、基于設(shè)計(jì)模型可視化工藝尺寸鏈分析等工作。
在各種CAX系統(tǒng)集成方面，CAPP系統(tǒng)需要與其他系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展，如基于特征的工機(jī)床藝設(shè)計(jì)要求CAD系統(tǒng)基于特征的造型。隨著國(guó)內(nèi)三維CAD的發(fā)展和成熟，基于三維特征造型的CAPP系統(tǒng)將是一個(gè)重要的發(fā)展方向。
(二)CAPP系統(tǒng)的類型
計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)按其工作原理可分為檢索式、派生式、創(chuàng)成式、綜合式等。
(1)檢索式工藝規(guī)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝的，將設(shè)計(jì)好的零件標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行編號(hào)，搖臂鉆床存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，當(dāng)需要制訂某個(gè)零件的工藝規(guī)程時(shí)，可根據(jù)輸入的零件信息進(jìn)行搜索，查找出合適的標(biāo)準(zhǔn)工藝。
(2)派生式工藝規(guī)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)是利用“零件結(jié)構(gòu)形狀具有相似性，結(jié)構(gòu)相似的零件有相似的工藝過(guò)程”這一原理，通過(guò)檢索相似的典型零件的工藝規(guī)程，加以增刪或編輯而派生出一個(gè)新零件的工藝規(guī)程。
(3)創(chuàng)成式工藝規(guī)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)和派生式系統(tǒng)不同，它是根據(jù)輸機(jī)床入的零件信息，依靠系統(tǒng)中的工程數(shù)據(jù)和決策方法自動(dòng)生成零件的工藝規(guī)程。
(4)綜合式工藝規(guī)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用派生與自動(dòng)決策相結(jié)合的方法生成工藝規(guī)程，兼顧了派生式CAPP與創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)兩者的優(yōu)點(diǎn)。
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