摘要：簡述變異式CAPP和創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)及其工作過程。并介紹了CAPP集成開發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求以及由哪些最基本構(gòu)件組成。關(guān)鍵詞：變異式CAPP，創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，CAPP集成開發(fā)平臺(tái)1、 變異式CAPP1.1結(jié)構(gòu)原理變異式CAPP系統(tǒng)是利用成組技術(shù)原理，將零件按幾何形狀及工藝相似性分類、歸族，每一族有一個(gè)典型樣件，根據(jù)此樣件建立典型工藝文件，存入工藝文件庫中。當(dāng)需設(shè)計(jì)一個(gè)新的零件工藝規(guī)程時(shí)，按照其成組編碼，確定其所屬零件族，由計(jì)算機(jī)檢索出相應(yīng)零件族的典型工藝，再根據(jù)零件的具體要求，對(duì)典型工藝進(jìn)行修改，最后得到所需的工藝規(guī)程。變異式CAPP系統(tǒng)又可稱作派生型、修訂型CAPP系統(tǒng)。1.1.1成組技術(shù)（1） 概述成組技術(shù)是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)。利用事物相似性，把相似問題歸類成組，尋求解決這一類問題相對(duì)統(tǒng)一的最優(yōu)方案，從而節(jié)約時(shí)間和精力以取得所期望的經(jīng)濟(jì)效益。在生產(chǎn)系統(tǒng)中，成組技術(shù)可以應(yīng)用于不同領(lǐng)域。對(duì)零件設(shè)計(jì)來說，由于許多零件具有類似的形狀，可將它們歸并為設(shè)計(jì)族，設(shè)計(jì)一個(gè)新的零件可以通過修改一個(gè)現(xiàn)有同族典型零件而形成。應(yīng)用這個(gè)概念，可以確定出一個(gè)主樣件作為其它相似零件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，它集中了全族的所有功能要素。通常，主樣件是人為地綜合而成的。為此，一般可從零件族中選擇一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件為基礎(chǔ)，把沒有包括同族其它零件的功能要素逐個(gè)疊加上去，即可形成該族的假想的零件，即主樣件。對(duì)加工來說，GT所發(fā)揮的作用有更進(jìn)一步的，形狀不同的零件也有可能要求類似的加工過程。由于同族零件要求類似的工藝過程，可以組建一個(gè)加工單元來制造同族零件，對(duì)每一個(gè)加工單元只考慮類似零件，就能使生產(chǎn)計(jì)劃工藝及其控制變得容易些。所以GT在工藝設(shè)計(jì)中的核心問題就是充分利用零件上的幾何形狀及加工工藝相似性組織生產(chǎn)，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。（2） 零件分類編碼系統(tǒng)零件編碼系統(tǒng)是由代表零件的設(shè)計(jì)和（或）制造的特征符號(hào)所組成，這些符號(hào)代碼可以是數(shù)字，也可以是字母，或者兩者都有。在一般情況下，大多數(shù)分類編碼系統(tǒng)只使用數(shù)字，在成組技術(shù)實(shí)際應(yīng)和中，在三種基本編碼結(jié)構(gòu)。1）層次結(jié)構(gòu)在層次結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)后級(jí)符號(hào)的決心義取決于前級(jí)符號(hào)的值。這種結(jié)構(gòu)亦稱為單碼結(jié)構(gòu)或樹狀結(jié)構(gòu)。由層次代碼組成的層次結(jié)構(gòu)具有相對(duì)密實(shí)性，能以有限個(gè)位數(shù)傳遞大蜈有關(guān)零件信息。2）鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)在鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中，那些有序符號(hào)的意義是固定的，與前級(jí)符號(hào)無關(guān)，這種結(jié)構(gòu)亦可稱為多碼結(jié)構(gòu)。它要復(fù)雜些，因而可以方便地處理具有特殊屬性的零件，有助于識(shí)別具有工藝相似要求的零件。3）混合結(jié)構(gòu)工業(yè)上大多數(shù)商業(yè)零件編碼系統(tǒng)都是由上述兩種編碼系統(tǒng)組合而成的，形成混合結(jié)構(gòu)?；旌辖Y(jié)構(gòu)具有單碼結(jié)構(gòu)和多碼結(jié)構(gòu)共同的優(yōu)點(diǎn)。典型的混合結(jié)構(gòu)都由一系列較小的多碼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這些結(jié)構(gòu)鏈中的數(shù)字都是獨(dú)立的，但整個(gè)混合代碼中，需要有一個(gè)或幾個(gè)數(shù)字用來表示零件的類別，這和層次結(jié)構(gòu)一樣?；旌辖Y(jié)構(gòu)能最好地滿足設(shè)計(jì)和制造的需要。CAPP（computeraidedprocessplanning,計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)）的作用是利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行零件加工工藝過程的制訂，把毛坯加工成工程圖紙上所要求的零件。它是通過向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的幾何信息（形狀、尺寸等）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過程。1.2工作過程變異式CAPP系統(tǒng)的工作過程如下:1） 用編碼及零件輸入模塊，完成對(duì)所設(shè)計(jì)零件的描述和輸入。2） 檢索及判斷新零件是否屬于某零件族，如屬于則調(diào)出，否則返回。3） 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行刪改，形成所設(shè)計(jì)零件的工藝規(guī)范。4） 對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果存儲(chǔ)和輸出。零件輸入

編碼零件族< <——H—-標(biāo)準(zhǔn)搜索零件族-珞索土工￡卜ZZZZZ零件族< <——H—-標(biāo)準(zhǔn)2、創(chuàng)成式C啰」、—出―創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是一個(gè)能夠綜合運(yùn)用零件加工信息，自動(dòng)地為一個(gè)新零件創(chuàng)造工藝規(guī)程的系統(tǒng)。其原理與派生式不同，派生式是以原有的工藝規(guī)程為基礎(chǔ)的，而創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件中收集了大量的工藝數(shù)據(jù)和加工知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上建立了一系列的決策邏輯，形成了工藝知識(shí)庫和各種工藝數(shù)據(jù)庫。當(dāng)編制新零件的工藝規(guī)程時(shí)，首先輸入零件的有關(guān)信息，然后創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)能夠根據(jù)工藝知識(shí)庫和各種工藝數(shù)據(jù)庫的信息，在沒有人干預(yù)的條件下，自動(dòng)產(chǎn)生零件所需要的各個(gè)工序和加工順序，自動(dòng)提取制造知識(shí)，自動(dòng)完成機(jī)床，刀具的選擇和加工優(yōu)化，通過運(yùn)用決策邏輯，模擬工藝設(shè)計(jì)人員的決策過程，自動(dòng)創(chuàng)成新的零件加工工藝規(guī)程。2.1工作原理1） 被加工零件的特征識(shí)別；2） 建立標(biāo)準(zhǔn)的加工工藝方法（為各種特征）；3） 工藝決策，確定切削用量等工藝參數(shù)；4） 排序。創(chuàng)成式CAPP的流程圖2.2工作過程1） 特征識(shí)別從零件幾何信息中提取加工特征；2） 建立標(biāo)準(zhǔn)的加工工藝方法針對(duì)零件的幾何特征，賦予標(biāo)準(zhǔn)的加工工藝方法;3） 工藝決策根據(jù)加工工藝方法和加工中心，確定出對(duì)應(yīng)的加工工序（工步）、切削用量等工藝參數(shù)；4） 排序按照工藝規(guī)則和邏輯順序，排列每道加工工序（工步）在工藝文件（工序）中的順序；5）編輯修改對(duì)所生成的工藝文件進(jìn)行修正，完善后按指定格式輸出工藝文件。3、 集成開發(fā)平臺(tái)[5]3.1集成開發(fā)平臺(tái)的主要設(shè)計(jì)要求平臺(tái)，是以綜合軟件環(huán)境和工具全面支持系統(tǒng)開發(fā)過程的CASE方法。面向CIMS/CAPP集成開發(fā)平臺(tái)是一個(gè)支持CAPP系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、應(yīng)用集成和應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行的軟件平臺(tái)。它將比我們?cè)瓉硌兄频腃APP系統(tǒng)開發(fā)工具功能更完善，支持面更廣。最終目的：不僅提供面向CIMS/CAPP系統(tǒng)開發(fā)過程中一些可行的工具，以便能為不同生產(chǎn)企業(yè)和不同產(chǎn)品類型的CAPP系統(tǒng)開發(fā)提供更好的集成運(yùn)行支撐環(huán)境，提供更有力、更全面的支持。為了解決目前CAPP系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用中存在的問題，根據(jù)上述開發(fā)平臺(tái)的概念，我們擬出了面向CIMS/CAPP集成開發(fā)平臺(tái)的主要設(shè)計(jì)要求：1） 提供應(yīng)用開發(fā)工具2） 提供數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫設(shè)計(jì)及管理工具3） 提供部分應(yīng)用基礎(chǔ)接口4） 提供原型系統(tǒng)運(yùn)行、調(diào)試環(huán)境5） 提供開發(fā)CAPP系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)積累機(jī)制6） 提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下CAPP應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行管理機(jī)制。3.2集成開發(fā)平臺(tái)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)整個(gè)集成開發(fā)平臺(tái)按照層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，通信服務(wù)CS處于平臺(tái)的最底層，為其它層次提供基本應(yīng)用服務(wù)，全局信息系統(tǒng)建立在通信服務(wù)之上，維護(hù)面向CIMS/CAPP系統(tǒng)與其它分系統(tǒng)共享信息的完整性和一致性。一組應(yīng)用開發(fā)工具，即各子平臺(tái)是整個(gè)平臺(tái)的核心部分，提供CAPP系統(tǒng)開發(fā)中各子系統(tǒng)信息及知識(shí)的獲取、組織和功能模塊集成的基本框架。通過平臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)可對(duì)各子平臺(tái)的運(yùn)行進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)，對(duì)系統(tǒng)中重要資源進(jìn)行共享管理。面向CIMS/CAPP集成開放平臺(tái)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖所示。CAPP系統(tǒng)集成開發(fā)平臺(tái)CAPP裝配子平臺(tái)1） 設(shè)計(jì)文檔預(yù)處理模塊：提供瀏覽已有設(shè)計(jì)文檔功能，經(jīng)過修改，可快速生成新應(yīng)用系統(tǒng)的各種文檔，以實(shí)現(xiàn)對(duì)開發(fā)任務(wù)書、軟件需求說明書、初步設(shè)計(jì)等文檔的重用及經(jīng)驗(yàn)的積累。2） 建立系統(tǒng)功能描述庫：用戶根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用系統(tǒng)的需求，通過人機(jī)交互選擇功能項(xiàng)內(nèi)容，可以快速完成新應(yīng)用系統(tǒng)的功能菜單內(nèi)容設(shè)計(jì)。3） 應(yīng)用系統(tǒng)生成及仿真運(yùn)行：根據(jù)開發(fā)任務(wù)書內(nèi)容及在系統(tǒng)功能描述庫中選定內(nèi)容，通過構(gòu)件庫管理系統(tǒng)調(diào)用機(jī)制，能按功能、按層次由基本構(gòu)件集成為功能構(gòu)件，由功能構(gòu)件集成為子系統(tǒng)各功能模塊，最終迅速裝配成新的CAPP原型系統(tǒng)，并可以直接在集成平臺(tái)環(huán)境下運(yùn)行與仿真，用戶可以對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)及調(diào)試，經(jīng)不斷修改，直至滿意為止。4） 提供對(duì)CAPP應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù)與項(xiàng)目管理工具：可以完成對(duì)系統(tǒng)的備份和對(duì)系統(tǒng)各類文件目錄進(jìn)行增、改、刪等操作。CAPP系統(tǒng)信息資源管理子平臺(tái)1） 提供全局?jǐn)?shù)據(jù)字典設(shè)計(jì)與管理工具：保證CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)定義一致性。2） 設(shè)計(jì)CAPP系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)集中管理工具：對(duì)制造環(huán)境資源、工藝裝備、工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等全部庫文件提供具有統(tǒng)一數(shù)據(jù)操作的界面及一致性的維護(hù)功能，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入、修改、查詢、刪除、瀏覽、初始化、備份等功能，便于用戶自己參與CAPP前期開發(fā)工作和后期維護(hù)工作。3） 研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下CAPP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)共享問題。CAPP系統(tǒng)構(gòu)件應(yīng)用及管理子平臺(tái)1） 提供能覆蓋回轉(zhuǎn)類和非回轉(zhuǎn)類零件CAPP應(yīng)用開發(fā)的一組構(gòu)造工具，其主要內(nèi)容包括：a） 具有共性的一組人機(jī)界面：如驅(qū)動(dòng)界面、信息反饋界面、用戶系統(tǒng)封面設(shè)計(jì)界面等。b） 零件描述及輸入模塊構(gòu)造工具：由總體信息描述，回轉(zhuǎn)類與非回轉(zhuǎn)類形面特征描述和形面特征定義及重構(gòu)工具組成。用于幫助用戶快速完成零件總體信息及全部形面特征描述及輸入模塊的設(shè)計(jì)。c） 工藝生成構(gòu)造工具：完成創(chuàng)成式、半創(chuàng)成式、變異式、實(shí)例式和人機(jī)交互式5種工作方式的工藝生成原型樣板。原型樣板是按功能需求，基于可重用構(gòu)件裝配而成，能體現(xiàn)規(guī)范化的程序格式和實(shí)現(xiàn)方法。平臺(tái)提供對(duì)原型樣板的瀏覽、評(píng)價(jià)及調(diào)試環(huán)境。這樣用戶可以按照零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、相似性，選擇部分或全部原型樣板，快速構(gòu)成同一體系結(jié)構(gòu)下，基于統(tǒng)一工藝設(shè)計(jì)原理的多工作模式并存的CAPP系統(tǒng)。d） 工藝管理構(gòu)造工具：完成對(duì)工藝文件檢索、存儲(chǔ)及編輯的原型樣板，供用戶開發(fā)時(shí)直接調(diào)用。同時(shí)，為了適應(yīng)面向CIMS/CAPP系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們正研究面向產(chǎn)品的工藝信息管理構(gòu)造工具，其內(nèi)容除了對(duì)零件工藝信息管理外，還增設(shè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的可視化管理，研究工藝BOM表的組成及維護(hù)，從而有利于用戶按產(chǎn)品匯總工時(shí)定額、材料定額、工藝路線等數(shù)據(jù)，便于在CIMS環(huán)境下將CAPP系統(tǒng)生成的結(jié)果傳遞到MRPII等分系統(tǒng)中去，也有利于用戶按產(chǎn)品能對(duì)各類工藝文件的審核及完成情況進(jìn)行全面的管理，從長遠(yuǎn)利益看，也為企業(yè)今后采用PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理打下基礎(chǔ)。e） 工藝輸出構(gòu)造工具：按工藝文件類別，進(jìn)行輸出內(nèi)容的轉(zhuǎn)換及輸出格式的定義，利用報(bào)表生成器完成各種工藝文件打印程序，利用平臺(tái)子系統(tǒng)與AUTOCAD的應(yīng)用集成接口切換機(jī)制，完成工序圖瀏覽、繪制及輸出的集成運(yùn)行環(huán)境。2） 提供集成環(huán)境下對(duì)構(gòu)件的重用管理：將通用模塊（界面）、基本構(gòu)件、功能構(gòu)件錄入構(gòu)件庫，統(tǒng)一管理，并具有開放性和可擴(kuò)充性特點(diǎn)，隨著CAPP系統(tǒng)功能擴(kuò)展，用戶也可以添加新的功能構(gòu)件及構(gòu)造工具，以達(dá)到平臺(tái)功能擴(kuò)展和性能提高的目的?；诳芍赜脴?gòu)件技術(shù)，用戶可以大大簡化應(yīng)用程序的開發(fā)。CAPP系統(tǒng)知識(shí)庫管理子平臺(tái)提供集知識(shí)描述與維護(hù)為一體的構(gòu)造工具，完成對(duì)工藝決策時(shí)需調(diào)用的各級(jí)知識(shí)庫中知識(shí)的獲取與管理，其內(nèi)容簡介如下：1） 特征一加工鏈知識(shí)庫：以回轉(zhuǎn)類和非回轉(zhuǎn)類形面特征為對(duì)象，用產(chǎn)生式規(guī)則的形式，分別組織與加工特征相對(duì)應(yīng)的工步集。2） 工步知識(shí)庫：以工步為對(duì)象，組織工步內(nèi)容及相關(guān)刀、量具等有關(guān)信息。3） 工序知識(shí)庫：以工序?yàn)閷?duì)象，組織相關(guān)工步序列及機(jī)床、夾、輔具等有關(guān)信息。4） 工藝決策集知識(shí)：用成組技術(shù)思想指導(dǎo)，以相似零件組為對(duì)象，用產(chǎn)生式規(guī)則的形式，組織與特征相對(duì)應(yīng)的工序決策集。通過以上4級(jí)工藝知識(shí)庫的構(gòu)造過