齿轮类零件CAPP系统研究与实现

齿轮类零件CAPP系统研究与实现专业：机械诶设计制造及其自动化2005.06论文目录第1页共34页摘要………………….4英文摘要（Abstract）..…………………..4第一章．绪论………….51-1CAPP的概念………51-2CAPP技术的发展综述……………51-2-1传统工艺设计技术…………51-2-2CAPP技术……………………61-2-3CAPP技术研究发展历史与现状……………71-3CAPP技术研究存在的问题………71-3-1CAPP技术当前存在的问题………………71-4CAPP技术的商品化………………81-5目前国内企业应用CAPP技术的现状……………81-6CAPP技术研究发展的方向………101-6-1CAPP的新技术……………101-6-2CAPP的发展方向…………第二章．课题来源及其研究目标…….12第三章．系统设计的总体方案……….133-1系统总体设计思想及优选方案确定……………133-1-1CAPP系统的构成……………133-1-2应用型CAPP系统的特点…………………143-1-3CAPP系统的研究开发模式…………………143-1-4本CAPP系统总体设计思想…………………15第2页共34页3-2系统总体框架………163-2-1系统的功能要求……………163-2-2SHZ-CAPP系统构成及运行原理……………173-3关键技术及主要研究任务…………183-3-1系统涉及的关键技术………183-3-2系统的主要研究任务………183-4系统的开发环境……………………19…...………….194-1基于编码的零件信息模型…………194-1-1编码的定义及分类…………194-1-2CAPP系统中的零件信息模型………………204-2零件信息的描述和集成……………204-2-1零件信息的描述方法(特征编码技术)……204-2-2零件信息的集成和匹配……214-3齿轮类零件信息的输入及软件实现(人机接口设计)……………22第五章．CAPP系统中的数据库技术……225-1为什么CAPP系统必须基于数据库…………………225-2CAPP系统中的数据及其处理………245-3数据库技术…………245-3-1数据库基础知识……………245-3-2CAPP系统数据库的数据模型………………255-4CAPP系统中数据库的建立…………25第3页共34页5-4-1基础数据库…………………255-5数据库的管理与调用……………265-5-1数据库的管理………………265-5-2数据库与主程序的接口及调用……………26第六章．工艺决策方法研究…………..276-1工艺决策基本方法………………276-2工艺决策的关键技术……………296-2-1工艺设计的自动化技术………29第七章．本系统工艺文件输出方法研究…………….297-1工艺文件输出的基本要求………297-2工艺卡片的设计…………………30第八章．结论和工作展望…………………328-1结论……………328-2工作展望…………32摘要CAPP(计算机辅助工艺设计，ComputerAidedProcessPlanning)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。其中，工序设计第4页共34页又可包含装夹设备选择或设计、加工余量分配、切削用量选择以及机床、刀具和夹具的

选择、必要的工序图生成等。对生产组织、产品质量、生产率、产品成本、生产周期等有着极大的影响。长期以来，依靠工艺人员根据个人的经验以手工方式进行的工艺设计，由于其固有的缺陷(效率低、

应用计算机辅助工艺设计(CAPP)，才能迅速编制出完整、详尽、优化的工艺方案和各种

工艺文件，从而极大地提高工艺人员的工作效率，缩短工艺准备时间，加快新产品的投产。此外，应用CAPP可以获得符合企业实际条件的优化的工艺方案、给出合理的工时定

额和材料消耗。CAPP还可以为企业管理提供必要的数据。因此，CAPP的研究和应用，对改革我国工艺设计的现状、促进企业的发展，提高企业的适应能力和竞争能力，有着重

要的作用。数据库,编程。TheCAPP(ComputerAidedProcessPlanning)designisaproductprocessingmethodandmanufactureprocessdesigningaccordingtothegivenmessagesforproductsdesign.wethinkthefunctionsofincludesthesemi-finishedmaterialsdesign,processingmethodschoice,workingproceduredesign,craftrouteformulationandman-houroffixedquantitycomputation,etc.Amongthem,workproceduredesignincludestheattireclampchoiceordesign,processingremainderassignment,cuttingremainderchoice,thechoiceofmachines,cuttingtoolsandclamps,necessaryworkingprocedurechartproduction,etc.designisoneoftheimportantworksinmanufactureenterprisetechnologydepartment;Thequalityanddesigningtheproductionorganization,qualityofproducts,producingproductcostandproductioncycle,etcForalongtime,peoplemaketechnologicaldesignbyhandaccordingtopersonalexperience,becauseofitsinherentfaults(thelowlydifferentmethodformpersontoperson,thedifficultytomakeabestcraft,etc),itistoadaptthedemandsofproducingdevelopment.Onlybyadetailed,optimizedcraftplanandproceedingfilescanbemadesoitincreasetheworkers’shortenthepreparingforcraft,andfastenthegoesintoproductionofnewproducts.Inaddition,wecangettheoptimizedcraftmethodsconformingtotheenterpriseactualcondition,reasonableman-houroffixedquantityandmaterialconsumption,CAPPprovidesnecessarydataforbusinessmanagementtoo.SothestudyandapplyofCAPPhasanimportantfunctioninchangingthepresentsituationofcraft第5页共34页designinchina,promotingthedevelopmentofenterprise,enhancingtheenterprisetheadaptivenessandthecompetitiveKeywords:Gearclasscomponents,components,Comprehensivedecision-making,Craftdecision-makingmethod,Informationmodel,CharacteristicDatabase,Programming第一章．绪论1-1CAPP的概念计算机辅助工艺过程设计(ComputerAidedProcessPlanning)即CAPP,通常是指机CAPP技术进行工艺设计可以是连接CAD和CAM,实现CAD/CAM真正集成的关键环节，是计算机集成制造系统(CIMS)的重要技术基础之一。1-2CAPP技术的发展综述1-2-1传统工艺设计技术传统上，工艺设计应由具有丰富生产经验的工程师负责。作为一个好的工艺设计工程师必须具备：具有丰富的生产经验；熟知企业各种设备使用情况；熟知企业内各种生产工艺方法；

熟知企业内各种与生产加工有关的规范；熟知与生产管理有关的各种规章制度；能与有关各方保持友好协作。具有丰富经验的工艺工程师在发达国家常常感到人数不足。在美国，工艺设计人员一般年龄在4055传统的工艺设计都是由人工进行的，这就不可避免地存在一些缺点：1.对工艺设计人员要求高传统的工艺设计是由工艺人员手工进行设计的，工艺文件的合理性、可操作性以及编制时间的长短主要取决于工艺人员的经验和熟练程度。这样就不可避免地会导致工艺

文件的设计周期和质量不易保证。因此，传统的工艺设计要求工艺人员具有丰富的生产经验。2．工作量大，效率低下第6页共34页工艺设计需要生成大量的工艺文件，这些工艺文件多以表格、卡片的形式存在。手

工进行工艺规程设计一般要经过以下步骤：由工艺人员按零件设计工艺过程；填写工艺卡片、绘制工序草图等；校对；审核；眷写、描图；晒图；装订成册。另外，工艺人员

还要进行大量的汇总工作，如：工装汇总、设备汇总等。这些工作的工作量很大，需要

花费很长时间。3．无法利用CAD的图形、数据随着国家科委甩图板工程的实施，二维CAD技术在企业中的应用已很普及，各部门之间通过电子图档进行交流，然而由于工艺设计部门仍采用人工方式进行设计，这样就

无法有效利用CAD的图形及数据。4．难以保证数据的准确性工艺设计需要处理大量的图形信息、数据信息，并通过工艺设计产生大量的工艺文

因此处理起来繁琐、易出错。

5．信息不能共享随着企业计算机应用的深入，各部门所产生的数据可以通过计算机进行数据交流和

共享，如果工艺部门仍采用手工方式，其他部门的数据就只能通过手工查询，工作效率低且易出错；所产生的工艺数据也无法方便地与其他部门进行交流和共享。目前，计算机技术的应用已深入到工厂企业的各个领域，在进行工艺设计时，如应用计算机进行工艺的设计，必然大大提高工艺部门的工作效率、工作质量，提高信息处CAPP设计能快速作出响应；工艺人员的经验能够得到充分的积累和继承；减小编制工艺文件的工作量和产生错误的可能性并为建立计算机制造系统打下基础。1-2-2CAPP技术传统上CAPP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。工艺过程设计是连接产品设计与制造的桥梁，是整个制造系统中的重要环节，对产CAPP事务性工作中解脱出来，迅速编制出完整而详尽的工艺文件，缩短生产准备周期，提高

产品制造质量，进而缩短整个产品的开发周期。从发展看，CAPP可以从根本上改变工艺过程设计的'个体'劳动与'手工'劳动性质，提高工艺设计质量，并为制定先进合理的工时定额，改善企业管理提供科学依据；同时还可以逐步实现工艺过程设计的自动化及工

艺过程的规范化、标准化与优化。CAPP被公认为是CAD/CAM真正集成的关键，是许多先进制造系统的技术基础之一。CAPP的发展提出了更新更高的要求。1-2-3CAPP技术研究发展历史与现状六十年代末，人们就开始了CAPP的研究与开发，最早研究CAPP技术的国家有挪威及前苏联等。但在CAPP发展史上具有里程碑意义的是设在美国的国际性组织CAM-I于1976年开发的CAPP(CAM-I'sAutomatedProcessPlanning)系统。国内最早开发的

CAPP系统是同济大学的修订式TOJICAP系统和西北工业大学的创成式CAOS的时间都在80年代初。国内最早开展CAD/CAPP/CAM智能集成化研究与原型系统开发的第7页共34页CIMS于国家CIMS实验工程的回转体零件,1987-1993突出社会和经济效益的智能集成化FA-CAD/CAPP/CAM系统则是由西北工业大学、航空部

625FA-CAPP分系统是完全自动决策的创成式专家系统，该智能集成系统已从原来的工作站平台移植

到微机WINDOWS平台（1998-2000年）。依据工艺决策方式，人们将CAPP系统划分为两大类：修订式(Variant、亦称派生

式)CAPP系统，和创成式(Generative、亦称生成式)CAPP系统。根据技术发展及实际开发需求，也有兼容上述两种方法的混合式系统，以及影响更大的应用人工智能（AI）及

专家系统（ES）技术的CAPP专家系统，近期则有交互式（或智能交互式）系统出现。CAPP的深度上和广度上都不断取得进展。例如：·在设计对象上，所涉及的零件从回转体零件、箱体类零件、支架类零件到复杂的飞机结构件等；钣金工艺、热处理工艺、数控测量机检测过程设计等；·在系统功能上，从独立的计算机辅助技术"孤岛"，到满足集成系统环境需求的集成化系统；·在系统设计上，从单一的修订式或创成式模式，到应用专家系统(ExpertSystem：ES)等人工智能技术，并具有检索、修订、创成等多种决策功能的综合/智能化系统模式；·在系统开发上，从单纯的学术性探索、和技术驱动的原型系统开发，逐步走向以应用和效益驱动的实用化和商品化系统开发。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。1-3CAPP技术研究存在的问题1-3-1CAPP技术当前存在的问题迄今为止，国内外在CAPP技术的研究与系统的开发上已投入大量的资金与力量，

已开发出为数众多的CAPPCAPPCAPP取得的实际效益和投入的力量很不相称；国内外的重点研究方向和当前的实际需求相去

甚远。表现在：开发多，应用少；开发投入多，应用维护几乎无投入；原型系统多，得CADCAMMISPDM等相关计算机辅助技术相比，差距相当大。究其原因可大致概括为以下几个方面。①CAPP研究与开发的目标具有很大的片面性

长期以来，CAPP的目标一直是开发代替工艺人员的自动化系统，而不是辅助系统，

即过份强调了工艺决策的自动化。致使：*推广应用；*容易出错；*性、一致性；第8页共34页CAPP()(局限性大)，

缺乏适应生产环境变化的灵活性和适用性。为了解决上述问题，国内外不断地在开发工具（包括专家系统开发工具）的开发及

面向对象(O-O)技术的应用上进行探索，但未能有效推进CAPP的实用化。

②CAPP系统的应用范围过于狭窄由于CAPP系统涉及问题的复杂性和对应用企业具体环境的依赖性,更由于对决策自

动化的目标定得过高，CAPP工工艺设计领域，每一种系统只适用于少数几种零件。普遍认为难以、甚至不可能开发通用化系统,并未认识到工艺基本数据结构及基本功能的普遍性、通用性。这种缺乏从整个产品的角度研究CAPP的应用和集成问题，而且忽视工艺管理功能

的研究与开发，难以适用于企业中的大多数零件，更难以满足先进制造系统对CAPP的

应用和发展需求，甚至在计算机应用比较广泛一些的企业中也会失去应有的重要价值。③对CAPP的系统化、实用化、工程化研究重视不够尽管各种新概念、新方法、新技术在CAPP中不断获得应用，但主要是针对各种决

策功能，而始终缺乏对CAPP的系统化、实用化、工程化的研究，缺乏各种技术之间及

技术与管理、与人之间的集成，使得新技术、新概念、新方法的采用对CAPP的发展所

起作用甚小，也使得CAPP的整体发展缺乏坚实的实践基础和动力。1-4CAPP技术的商品化从1994-1995年以来，国内相继出现了一些商品化CAPP系统，主要包括

CAPPFrameworkCAPPTHCAPPCAPP系统

的共同特点是以实用为本，面向所有机械制造企业，致力于帮助工艺编制人员"甩钢笔"、

"甩手册"，帮助企业实现工艺信息的多系统共享与集成化。此类系统的出现，有些是由于研究开发者在多年的实践中深深感受到上述问题的严

重性和企业现代化需求的迫切性，才下决心在一定的时期重点开发以交互式为主的工程

化、商品化软件，同时也继续将其在创成式和智能化方向上取得的成果与交互式软件平台相结合（如CAPPFramework统。但无论如何，这类CAPP系统在国内越来越多的企业得到应用，短短几年已取得相

当显著的效果。国内商品化CAPP系统的开发模式有的是基于微机CAD的则基于各种计算机平台和知识库、数据库系统，更有利向集成化、智能化、网络化方

向发展。1-5目前国内企业应用CAPP技术的现状目前，国内商品化的CAPP系统可分为以下几种：1ExcelAutoCAD或再开发的CAPPCAPP系统所生成的工艺文件是以文本文件的形式存在的，无法生成工艺数据，更谈不上工艺数据的管理。2FormReport或在AutoCAD上绘制卡片

的CAPP系统。此类CAPP系统所生成的工艺卡片是由程序设计生成的，工艺卡片

的填写无法实现所见所得，如果企业的卡片形式需要更新的话就需要更改原程序3CAPPCAPP系统的第9页共34页工艺数据是分散在各个工艺卡片当中的，很难做到对工艺数据的集中管理。

4CAPPPDM产品的工艺数据，并为MRPⅡ、MIS等系统提供有效的生产和管理用的工艺数据。通过对国内部分设计院、企业所做的调研，大部分企业对CAPP系统的应用情况并

不令人乐观。企业应用CAPP系统最具代表性的情况有如下几种：1.大部分企业的工艺设计仍然采用手工设计的方式，CAPP的应用仍是空白。较偏

CAPP状况也令人担忧。2.部分企业在计算机技术和的应用较为普及以后，工艺设计成为企业的薄弱

环节。有些企业自己在、Excel或AutoCAD上绘制出工艺卡片的空白表格，在

此，也可称做CAPP，但此类CAPP所生成的工艺规程是以文本文件的形式存在的，工艺部门只生成文本文件，企业无法对工艺数据进行有效地管理。3.部分企业已充分认识到工艺设计的重要性，并购买了部分商品化的CAPP系统，

但由于企业对CAPP的认识还存在一些误区，因此，CAPP的应用还不尽人意。目前大部分企业都已意识到了CAPP技术应用的必要性，但企业在CAPP系统的选

择和应用上还存在较多的误区和较大的盲目性；主要表现在盲目追求设计自动化、最优

化，而不注重基础数据的准备，基础技术的稳固发展和人员素质的提高。误区之一：认为CAPP就是由计算机自动生成工艺规程。首先，工艺设计是一个典型的复杂问题，所涉及的因素是大量的，而且是错综复杂

的，它涉及到零件信息、制造资源、工艺专家知识等众多信息（数据）的组织和管理，CAPP

且工艺设计中许多工艺知识不具备精确的定义和严密的数学模型，许多问题是非确定性

的，至今工艺设计仍处于经验决策阶段，这就导致工艺设计的动态性和经验性。正是由于以上原因，自动化的CAPP系统目前只能针对某种特定零件，如回转体；通用的自动

化的CAPP系统还只能处于研究阶段，而无法应用到实际当中。目前CAPP当中的A是

辅助（Aided）而不是自动化（Automatic误区之二：认为CAPP基于零件即可，而不必基于产品结构。在企业中，所有生产活动都是围绕着产品结构而展开的，一个产品的生产过程实际

中

的产品设计数据自动带入到CAPP系统中。因此，基于产品结构的CAPP系统更适应企

业的生产环境。误区之三：认为CAPP只是解决工艺卡片的填写和生成，而不注重工艺数据的生成和管理。工艺卡片的填写和生成是CAPP系统必须要解决的问题，但在计算机集成制造系统

中，CAPP是连接与之间的桥梁与纽带。集成化的CAPP系统应能直接接收

息依据，经过适当的后置处理，生成程序，从而实现CAD/CAPP/CAM的系统的集第10页共34页成，其核心是数据库。因此，CAPP系统必须能够生成工艺数据并进行管理而不只是完成工艺卡片的填写。PDM完成的工作

由CAPP系统完成。CAPP前国内企业的制造环境而言，设计事后数据的管理、传输等最适宜由PDM系统来解决。

总之，CAPP计人员从大量繁琐、重复的劳动中解放出来，但企业应充分考虑自身的实际情况选择CAPP软件。综上所述，适应于目前企业生产情况的CAPP系统应具备如下特点：从设计、管理、集成等多方面解决企业的工艺设计问题；采用所见所得的交互式操作方式，符合的使用风格和习惯；

能够智能化地利用企业制造资源，解决工艺数据的利用和管理；

采用开放的体系结构，方便用户进行二次开发；基于数据库，能与其它系统集成，共享产品数据库和权限数据库。企业在选择CAPP系统时，不但应考虑系统应具备的功能，还应考虑到企业的具体情况统一规划、分步实施，确保资金的有效利用。1-6CAPP技术研究发展的方向1-6-1CAPP的新技术(1)并行CAPP1)CAPP与的并行主要体现在CAPP能在提供产品设计工艺性反馈，对设计方案和结果进行可制造性分析和评价，尽早发现设计中的问题，确保设计的合理性，减少设计反复。目前主要的方法是建立可制造性综合评价功能模块或子系统，根据零件信息、制造资源信息，在一定工艺原则指导下，建立评价函数，对零件结构工艺性、加工工艺性等进行分析评价。2)CAPP与车间作业计划的并行集成非线性工艺设计：通过产生被加工零件的多个具有不同优先级的可供选择的工艺方案，为车间调度提供一定程度的柔性；闭环工艺设计：通过接收车间资源信息的动态反馈，产生实时优化的工艺方案；

分布式工艺设计：通过划分阶段，如预设计阶段、详细设计阶段等，在不同的阶段分别实现CAPP所采用的阶段划分、分布、并行的方法，被认为是一种理想的集成方法。(2)智能CAPP80年代专家系统被引入专家系统反映智能技术中的符号主义，通过符号处理

和推理机制实现人类的逻辑推理能力。CAPP艺决策过程模型及算法。多年来专家系统技术不仅在创成式系统中得到广泛应用，而且在修订式系统中也得到一定程度的应用，比如基于实例的推理技术就是其一。

人工神经网络则反映智能技术中的连接主义，模拟人的大脑结构，构造人工神经元

和神经元连接网络，通过训练获取知识，适合于用来实现人类的形象思维能力。人工神经网络CAPP主要研究神经元网络的结构形式、设计学习算法和训练样本等。第11页共34页发挥各自的优势，以获得更高的智能；以及多智能体技术的应用等。

此外，遗传算法、模糊推理技术也在若干原型系统中得到采用。(3)分布式CAPP

纵向分布式:CAPP统，称为纵向分布。在这种系统中，工艺路线设计及原材料、毛坯计划由厂级计算机完成；而工序设计、特别是编程由车间级计算机系统完成。各级计算机系统是通过网

络互连的，且工程数据库及工艺知识库是分布式共享的。这种情况下的工艺设计过程是

动态的，可以提供反馈功能；系统结构具有柔性，对于不同复杂程度或不同特点的生产

环境可以采用不同形式的设计系统。横向分布式:实际生产环境中，零件类别是多种多样的，不同类别的零件所适用的

CAPP的分布式CAPP系统。系统通过测定零件类别，选择最合适的设计方法，各子系统可以

通过公用数据库相互联系，共同完成设计任务。纵向分布式系统基本上还处于有意义的设想阶段，而横向分布式已在国内外的一些

系统中得到不同程度的体现。1-6-2CAPP的发展方向通过以上的分析，可以看出，目前CAPP技术的发展方向存在两种趋势：

一种趋势是，在原有CAPP的开发模式、体系结构框架内，结合现代计算机、信息

等相关技术的进展，采用新的决策算法、发展新的功能，并已在并行、智能、分布、面向对象等方面进行着有益的尝试，这是一种技术趋势。另一种趋势，则是跳出几十年来延续下来的CAPP传统模式，面向具体生产环境，面向实际应用，面向最基本的需求，利用成熟的技术，建立各种计算机辅助功能模块，帮助工艺人员更快、更好的完成工艺任务，意在通过广泛的实际应用促进其方展，这是一种实用化趋势。实用化CAPP系统的发展趋势，看上去好象是回退到CAPP系统发展的初级阶段，

但实际上并非如此。目前实用化CAPP系统在开发应用过程中，其目与传统目标有很大

的不同，它不仅要完成机加工工艺设计，还要完成其它各种专业的工艺设计，同时还要完成工艺数据的管理、制造资源的管理，在此基础上，实现与CAD、ERP、MIS等的集

成，它面向整个产品的工艺活动过程。所以可以说，目前的实用化CAPP是相对于传统

CAPPCAPP实际上是CAPP技术在经过20当然实用化CAPP技术的发展也不应该仅仅满足于单纯交互式的"所见即所得"，忽

视或排斥在智能化方向的努力（包括人工智能技术的应用、以及各阶段各种有效的智能

的条件和基础，并使两种趋势能够更好地结合起来，推进CAPP技术快速有效地向前发展。另一方面，工艺过程设计是典型的复杂问题，包含了分析、选择、规划、优化等不

同性质的各种功能要求，所涉及的范围十分广泛，用到的信息量相当庞大，又与具体的CAPP的研究开发忽视了对工艺准备活动所涉及的基础任务、方法和数据的深入研究和探索，缺乏一种对工艺业务活动的整体把握，过多的局限于某些局部环节，从而造成开发、实施具体应用系统的困难，也使新第12页共34页概念、新技术、新方法的采用一直缺乏应用和理论基础。因而，从现代制造业整个产品

生命周期对工艺工作的需求出发，以未来虚拟企业和网络化全球制造为背景，加强对工艺基础理论、工艺流程和基础数据分析，以及软件系统结构和方法的研究，才能使上述

两种趋势结合起来迈出更为坚实的步伐，希望致力于上述两种技术趋势研究开发者都能

对这方面给予足够的重视。第二章．课题来源及其研究目标该课题来源于科研生产实际。尽管CAPP技术经过多年研究取得了很大进展，也开发出一些CAPP系统，但仍存在许

多问题和缺陷，特别是由于系统的适应性与通用性之间的矛盾一直未得到很好的解决，

使得CAPP技术的实用性受到影响，因而在企业生产一线的应用受到了极大的限制。实际

上适应性和通用性这二者是矛盾的统一体，既相互关联、又相互制约，通过关键技术的

研究和宏观、微观开发策略的实施，可以有效地或在一定程度上解决这个问题，实现系

统的适应性、通用性兼具，实用性提高的目标。因此，本课题拟以提高系统的先进性和实用性以及高效，灵活为基本原则，对CAPP

的总体构成策略及其关键技术进行深入地分析和优化，处理好适应性与通用性的矛盾，

即宏观上充分体现系统性和通用性，微观上切实体现针对性和适应性，技术上实现二者

的协调统一;采用基于数据库的综合开发工具模式，开发一个综合式、模块化、开放式、

具有二次开发和一定集成功能的CAPP系统。实现这一目标涉及许多关键技术问题，如:信息描述、系统构架、决策模式(方法)、

输入输出模式等。其中最关键的也是最难解决的问题是工艺决策方法及其相关技术如零

件信息描述的研究。因为工艺决策方法不仅决定着系统的总体布局，也决定了系统的通

用性、适应性和可靠性，而零件信息描述是工艺决策的基础和依据。一般生产企业中，典型零件所占的比例非常大，有些企业可达90%以上，而且，工

艺设计的主要对象也是典型零件。典型零件的加工工艺路线在不同的企业基本上己经形

成相对固定的模式，为一个新零件编制的工艺，一般是在这个模式的框架内进行修订、CAPP面可以使要研究的工艺决策知识和规则比较简化、规范便于计算机程序的实现;另一方面

可以使系统能够满足更多生产企业的需要，提高系统的先进性和实用性。经过广泛的调查研究，收集整理了大量的来自生产一线的工艺文件，通过对这些工

艺文件的分析研究发现，一般企业(即使是不同的企业)的典型零件（如齿轮类零件）加

工都具有相似的工艺特征，结构简单的典型零件其工艺基本上是相同的。因此，我们可

以利用典型零件及其工艺的这一相似性，根据典型零件的相似程度和复杂程度，面向不

同层次的“对象任务”，运用GT和特征技术有机结合的特征编码技术，实现典型零件的

于知识规则的操作，并通过修订式和创成式工艺决策的有机综合，实现典型零件工艺的

我们把这种基于面向对象特征技术及典型零件加工工艺路线模式化特点提出的CAPP系统

工艺路线决策方法叫做面向对象特征的模板式工艺决策方法。息描述和工艺决策中“共性”与“个性”的统一。这在零件信息描述和工艺决策两个关第13页共34页键环节上体现的尤为突出。在典型零件的信息描述中，特征编码技术实现了零件信息描

CAPP系统既吸收了修订式的类比高效的特点又具有适应性的创成功能，使工艺决策的效

率和实用性得到提高。同时，通过建立一套实用有效的零件信息输入体系，设计一种有效的工艺文件输出

机制，开发出一个先进的实用、高效的CAPP系统。第三章．系统设计的总体方案本着先进、实用、高效，灵活的基本开发原则，以典型零件(齿轮类零件)为基本研

究处理对象，从研究典型零件的加工工艺特征入手，采用基于数据库的综合开发工具模式，运用系列先进技术的交叉和综合，深入分析和优化CAPP的总体构成及其关键技术的

应用，处理好适应性与通用性的矛盾，旨在开发综合式、模块化和一定集成功能的实用

型CAPP系统。本章的主要任务是在明确系统基本任务和总体构成的基础上，分析系统设计所涉及的关键技术及主要研究内容，优化确定系统总体方案。3-1系统总体设计思想及优选方案确定3-1-1CAPP系统的构成尽管世界各国推出了许多面向不同对象、面向不同应用，采用不同方式，基于不同制造环境的CAPP系统，但是综合比较和分析结果表明，这些类型繁多的CAPP系统，其构成基本不变，即工艺路线的生成部分、工艺尺寸的确定部分、工艺参数决策部分、工序图的生成和绘制部分、工时定额的计算部分、工序卡的输出部分等。此外，CAPP系统还必须有零件信息获取的功能。结合其研究对象及其特点，CAPP系统的构成一般包括以下基本部分(见图):零件信息输入工艺路线设计模块

工艺数零件信息库工序设计模块据库模块输出模块工步设计模块典型工艺文件库图3-1CAPP系统的构成(1)工艺数据库模块:为工艺过程卡的生成提供必要的工艺数据和计算结果。

(2)零件信息获取模块:零件信息输入方式可以在人工交互输入。(3)工艺路线设计模块:决策并生成工艺过程卡。

(4)工序设计模块:决策并生成工序卡。

(5)工步设计模块:决策并生成工步卡。第14页共34页(6)输出模块:辑工具对现有文件进行修改后得到所需的工艺文件。上述CAPP系统结构是一个一般意义的CAPP系统，实际上，并不一定所有CAPP系统都只有这些内容。实际系统组成可以根据

实际生产的需要而调整。3-1-2应用型CAPP系统的特点如前所述，CAPP系统的实施应能提高工艺设计的质量，缩短生产准备周期，并将工

艺设计人员从大量繁琐、重复的劳动中解放出来。但是企业在选择使用CAPP系统时还应充分考虑自身的实际情况。一般情况，适应于目前企业生产情况的应用型CAPP系统应具

有如下特点:问题一系统性;艺设计问题一信息化;惯一可视性;(4)能够智能化地利用企业传统工艺设计等智力资源一智能性:性和适应性问题一开放性;理、工艺等数据一集成性。3-1-3CAPP系统的研究开发模式制造业信息化的飞速发展，呼唤并促进着应用型CAPP的研发进程。因此，CAPP系统及其应用开发技术在经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展之后，目前已经形成了几种典型的开发模式，如下我国CAPP技术发展历程主要有以下四类：1．第一代产品：1982-1995期间--基于智能化和专家系统思想开发的CAPP系统此类CAPP系统片面强调工艺设计的自动化，但因工艺设计的特点决定了自动化的CAPP系统存在很大的局限性，无法满足企业对通用CAPP系统平台的需求。近年来，以自

动化为唯一目标的CAPP研究开发状况已经使人们对CAPP研究与开发现状产生怀疑。到目前为止国内尚没有真正商品化的CAPP专家系统问世，很多研究机构已停止了此种模式的开发。2．第二代产品：1995-目前--基于低端数据库（FoxPro等）开发的CAPP系统。

这一类CAPP软件已经注意到CAPP需要以工艺数据为对象解决企业的工艺设计问题，而不应该以卡片（一般的解决途径是采用CAD技术，是一个文件系统）为基础。基于FoxPro等低端数据库的CAPP系统所处理的数据和生成的数据都是基于数据库

的，但因为开发技术所限很难做到“所见所得”，系统的实用性很差。因此工艺卡片的

管理的特点，但因为不是交互式设计方式，不能作为平台类软件，实用性不强，推广和另外，近几年以中高端数据库为平台开发了一些CAPP系统，但因为开发技术和实力

所限一直没有实用化。3．第三代产品：1996-目前--基于AutoCAD或自主图形平台开发的CAPP系统。

第15页共34页是以相关的数据为对象的，而不是以卡片（图形数据）为对象的。此类CAPP是基于文件系统的CAD技术开发的，特别是自主CAD平台软件，文件格式采

用了非标准的自定义格式，信息的交换存在严重的问题。工艺文件作为图形信息保存，描述的是工艺文件的图形拓扑关系，其数据是分散在各个卡片中的，很难集中管理，且

它的集成和二次开发必须依赖自身的系统。4．第四代产品：1998-目前--综合式平台类CAPP系统此类系统完全基于数据库，采用交互式设计方式满足实用化要求，同时注重数据的管理与集成，它集中了第2、第3两代系统的优点，是国内外CAPP学者公认的最佳开发模

天河THCAPP2000是此类系统的典型代表。结合本课题的研究目标，考虑CAPP系统开发要以先进性和实用性为最基本原则，综

合分析以上几种开发模式的特点，本课题拟采用第四种模式进行系统的开发设计。3-1-4本CAPP系统总体设计思想通过查阅国内外的相关技术资料，以及对国内外典型CAPP系统的研究分析，结合课题的研究目标和任务，确定如下总体设计思想:1,综合决策的概念全面体现在系统总体布局中为了充分发挥派生式和创成式CAPP系统的优点，突出系统的先进性和实用性设计，本课题在总体布局上采用了综合式CAPP系统结构，主要表现在:(1)信息描述的综合思想和信息输入的多种方式:典型零件具有相对固定的(相似的)解决了典型零件的信息特征描述问题，实现了信息描述中“共性”(相似性)与“个性”(特性)的有机统一，是一种具有综合思想的信息描述方法。信息输入则采用人工交互和为CAD文档且工艺信息比较清晰规范，或者是CAD与CAPP采用并行设计方式，我们就采用自动提取方式由产品库直接获得零件信息;当用户提供的零件设计资料为传统图纸资料输入。(2)综合式工艺决策方法的应用:从研究典型零件的加工工艺入手，利用其相似性制作工艺模板，将专家系统方法、面向对象方法和特征技术结合在一起，构造了一种基于

面向对象特征技术及典型零件加工工艺路线模式化特点的CAPP系统工艺路线决策方法--

一面向对象特征的、可操作的模板式工艺决策方法。这种方法面向不同层次的“对象任务”，借助综合式信息描述技术，通过修订式和创成式工艺决策的有机综合，实现了工艺决策中“共性”与“个性”的统一，从而实现了典型零件工艺的综合决策。该方法既

吸收了修订式的类比高效的特点又具有适应性的创成功能，使工艺决策的效率和实用性

得到提高。(3)工艺规程生成的多种模式:在系统中同时建立有标准工艺库，模板工艺库和工艺

规则库，其中工艺规则库不仅为模板工艺的决策编辑提供“规则”，而且为标准工艺的

固定的标准工艺库”以及“人工干预”协调互补、相辅相成。工艺规程生成方式可以选

择是调用标准工艺库进行标准工艺检索还是进入工艺生成模块进行工艺决策，也可以选

择人工交互的方式生成工艺规程，三种方式的灵活应用可以使系统的通用性和适应性大

大加强。第16页共34页(4)多样化的输出方式:生成后的工艺文件有二种输出方式:一是直接打印输出工艺

技术文件，二是建立工艺文档资料库以便以后调阅。这样即满足了用户当前生产需要，又使系统得到不断扩展、补充和提高。

2、基于数据库的开放系统模板工艺库、工艺规则库、工艺文档资料库等。采用基于数据库的开发模式，系统设计、管理、运行、维护都很方便。基础数据和

工艺参数以及工艺规则等都以数据库的形式存在系统中，由控制模块(主程序)通过对数也可把通过交互或决策得到的结果作为新记录添加到数据库中去，这样一来系统就具有

了学习功能，用户经过一段时间的使用就会使越来越多的记录符合自己的需要，使系统

最终成为操作方便的“用户”系统。3、开发工具思想和个性化系统设计思想在系统中的体现系统结构设计注重功能性，主要建立各功能模块之间的联系。为适应不同企业制造

并提供相应的接口，使系统具有二次开发功能，用户可以根据自己的需要建立相应的标准工艺库、工艺模板库和工艺规则库以及相应的输入、输出模式和规范。3-2系统总体框架3-2-1系统的功能要求根据系统的总体设计思想和开发模式，从系统涉及的主要研究内容和开发设计的难第二阶段是拓展和完善功能实现。1、基本功能要求该阶段重点考虑实现总体设计思想所必需的功能要求，在几个关键技术环节上进行研究和实践，通过系统控制模块的连接实现局部正常运转，以检验关键技术的可行性和可靠性。具体包括以下功能:(1)建立零件信息描述和输入机制，实现零件信息的人工交互输入功能;(2)建立模板工艺库及其调用管理机制〔工艺规则库)，实现模板工艺库的调用和自动化工艺决策;卡的功能;(4)具有工艺卡检查、人工修改的功能;(5)具有存储工艺文件，输出(打印)工艺卡的功能;(6)用户能够对系统的数据库记录进行补充、修改和扩展;(7)具有较好的用户界面，实现“所见既所得”的交互操作功能。2、拓展的功能要求在第一阶段基本功能较好实现的基础上，以方便用户、突出实用为目的，对系统进

行功能拓展(即高一级的开发)，进而实现完善的功能要求。具体要求实现以下功能:

取两种方式并存互补;(2)建立比较完善的标准工艺库，实现标准工艺的自动检索;第17页共34页(3)建立功能完备的工艺设计模块，形成多种工艺生成方式(标准工艺检索、人工交

互、自动工艺决策)共存的模式;(4)具有工艺卡检查，实现人工修改的功能;(5)具有以不同形式存储、输出、管理工艺文件的功能;(6)具有用户自主对系统内容补充、修改、扩展改造的功能。3-2-2SHZ-CAPP系统构成及运行原理1．CAPP系统构成和运行原理CAPP系统的构成，主要考虑系统功能的实现，要完成第一阶段基本功能，其基本构成应包括以下模块(见图3-2)控制模块信息输工艺路线工艺工输出入模块设计模块具模块模块图3-2SHZ-CAPP系统的基本构成及运行原理(1)控制模块:协调各模块的运行，实现人机之间的信息交流。(2)零件信息输入模块:零件信息输入方式采用人机交互输入。(3)工艺路线设计模块:进行工艺路线决策，生成工艺过程卡。(4)工艺工具模块:为工艺过程生成提供必要的工艺数据和计算工具。(5)输出模块:输出工艺卡和工序卡。要实现第二阶段完善的系统功能，CAPP系统构成应包括以下模块(见图3-3):(1)控制模块:协调各模块的运行，实现人机之间的信息交流，控制零件信息的获取方式。(2)CAD系统:与以即系统集成。系统中直接获取两种方式。(4)工艺路线设计模块:进行加工工艺路线的决策，生成工艺卡。(5)工序设计模块:生成工序卡。(6)工步设计模块:生成工步卡。(7)输出模块:输出工艺卡、工序卡及工步卡、工序图等文档。(8)系统维护模块:对系统各功能模块进行补充、修改、扩展改造和维护。控制模块信息工艺工序工步信息输入设计设计设计输出模块模块模块模块模块第18页共34页系统维护模块图3-3完善功能的SHZ-CAPP系统构成系统运行原理系统运行原理框图如图3-2。系统运行流程图如图3－4。3-3关键技术及主要研究任务3-3-1系统涉及的关键技术从系统拓展功能构成和系统运行原理图可以看出，SHZ-CAPP系统是一个内容繁多、结构复杂的庞大系统。为实现系统的功能，必须要对所涉及的关键技术进行深入研究。SHZ-CAPP系统所涉及的关键技术主要包括:(1)数据模型及数据库管理技术；(2)零件信息的描述及信息输入机制一人机接口技术；(3)工艺决策方法及工艺编辑的相关技术；(4)工艺规程的输出机制及管理技术；(5)系统整体的开发、运行、维护技术。3-3-2系统的主要研究任务结合对系统基本功能要求，本论文要主要研究任务有以下几方面:(1)构造SHZ-CAPP系统的总体框架；(2)研究开放式数据库的结构及建立方法；(3)建立基础数据库、典型零件（齿轮类零件）工艺数据库、工艺规则数据库和文档资料数据库；(4)建立各种适合工作需要的数据查询系统。(5)研究零件编码信息的描述方法及信息输入方式；(6)分析齿轮类零件的信息特征，确定齿轮类零件信息描述和输入的方式建立齿轮类零件的信息模型:(7)研究工艺决策的原理及实现方法；(8)总结齿轮类零件工艺，设计齿轮类零件工艺模板，研究齿轮类零件工艺生成规则；

(9)研究工艺文件生成模型及输出方法。开始人工输入典型工艺库零件信息输入NY工艺检索

工艺设计输出工艺规程第19页共34页工序设计工步设计文档管理基础数据库结束图3－4SHZ-CAPP系统运行流程3-4系统的开发环境系统采用VisualOffice2000

自带的MicrosoftAccess建立数据库，采用AutoCAD进行零件信息提取和图形编辑。系统采用VB进行程序编制便于进行可视化设计，实现“所见既所得”的交互式操作

方式;采用Access建立数据库主要考虑VB和Access这两种语言具有较好的通用性和兼容性;采用AutoCAD进行零件信息提取和图形编辑便于与CAD集成。第四章．零件信息的描述与输入方法研究零件信息描述对于CAD/CAPP/CAM的集成起关键作用，一直是CAD/CAPP/CAM集成的瓶于特征识别和基于特征技术的描述。基于成组技术的编码方法比较适合于回转体零件。基于特征识别方法虽然能够获得零件完整的几何信息描述，但是缺乏工艺信息，由于特开发特征库，零件设计基于制造特征进行。而简明、准确地描述零件信息，以适合计算机的处理并与实际生产应用相一致，是实现CAPP的前提条件，同时对于CAPP系统的输出质量和运行效率也具有决定性的影响。因此，在CAPP系统中必须首先解决零件信息的描述和输入问题。在本系统中，采用了基于成组技术的零件分类编码的方法来描述零件信息。4-1基于编码的零件信息模型4-1-1编码的定义及分类目前，较为成功的零件分类编码系统有：联邦德国阿亨工业大学奥匹兹教授研制的Opitz分类编码系统；

日本开发的零件分类编码系统KK-3；我国的JLBM-1零件分类编码系统。第20页共34页我国企业在应用成组技术时可用JLBM-1零件分类编码系统作为自己的分类编码系

统。JLBM-1系统是我国机械工业部门为机械加工中推行成组技术而开发的一种零件分类编码系统。这一系统经过先后四次修订，已于1984年正式为我国机械工业部的技术指导

两个码位相互关联，为零件的名称类别码、第一码位为零件名称类别粗分类，第二码位

为零件名称类别细分类。第三～九码位相互独立，为零件的形状及加工码，彼此之间也相互独立，分别对材料、毛坯原始形状、热处理、主要尺寸、精度等进行编码。每个码

位都有0～9共10个码值。如图4-1。图4-1是JLBM-1系统的基本结构图4-1-2CAPP系统中的零件信息模型CAPP系统对零件信息的需求有以下三方面:的表面特征、结构特征，零件的尺寸，基本几何形体在零件上所处的位置及表面要素的

度等。因此，本文以特征分类为前提，以特征为基本单元，建立层次化零件特征模型。4-2零件信息的描述和集成4-2-1零件信息的描述方法(特征编码技术)零件的信息描述是输入的基础，在CAPP系统中起着重要的作用，针对不同的零件和应用环境，常用的零件信息描述方法有:对零件图上的信息进行编码，并将GT代码输入计算机，这种GT代码所表达的是计算机能

够识别的。这种方法简单易行，用其开发一般的派生式CAPP系统较方便。但这种方法对

零件的描述过粗，对零件的具体形状、尺寸精度等无法描述的十分清楚，当代码位太长时编码效率很低，容易出错，不便于CAPP系统与CAD的直接集成。第21页共34页先用这种语言规定的词汇、语句和语法对零件进行描述，然后由相应的计算机编译系统对描述结果进行编译，形成计算机能够识别的零件信息代码。这种方法需要用户学习语

言，而且描述过程繁琐。这种方法与特征技术相结合，并与CAD集成自动或半自动产生知识才更有意义。

一定顺序逐个地输入到计算机中去，输入过程由计算机界面引导，并将这些信息按事先

确定的数据结构进行组织，在计算机内部形成所谓的零件模型。这种方法能够详细描述零件的形状、尺寸、精度、和材料等制造特征信息，能比较好地满足CAPP系统的需要。

系统中提取，它也是CAD/CAPP集成的关键技术，但目前此项技术还不成熟，实际应用的

很少。由于同类典型零件的结构具有比较明显相似特点和相对集中(或相对固定)的特征集

合，又由于相似的结构往往对应着相似的加工工艺，因此，可以采用特征描述和代码描述相结合的方式对零件的制造特征信息进行描述。这样一来使信息描述既相对简单又比较全面。具体做法就是研究典型零件的特征信息和相应的加工工艺，分析哪些特征集合能够

直接影响零件的加工工艺，在考虑到特征独立性的同时将这些特征集合尽可能的集中描

述，也就是将那些同时影响加工工艺某一特征的分散的细微__的零件特征集合看作一个

特征进行描述。例如齿轮零件的“定位面精度”特征实际上就是包含了所有定位面的形

状精度和表面精度，要一个个分别描述信息量就会很大，而且它们对加工工艺的影响本

来就是统一的，因此，可以把“定位面精度”作为一个特征进行描述。为使计算机“读懂”特征信息，便于系统查询，调用各功能模块的数据库，需要设

计一个信息代码库，就是将特征信息文本转化为简单的代码，我们叫编译解释器。我们

把这种方法叫做基于特征的编码描述法(特征编码技术)，这种方法体现了零件特征信息

(特性)的有机统一，同时也为后续面向对象特征的模板

式工艺决策方法的运用提供了基础和依据。4-2-2零件信息的集成和匹配这里所说的零件信息集成是为了与系统其他功能模块中的数据库关系相对应而建立的一系列特征信息的特定集合。这些集合(信息集成)的信息构成要与系统其他功能模块

的需要相匹配，要事先(设计或修改、扩展各功能模块时)设计，建立信息模型库。在信

息输入完成后，由计算机经过编译解释器转换成信息代码，自动将输入信息读入信息集成库。如:标准工艺检索过程需要与零件特征信息全集(齿轮类零件就应当如此)或主特征

所需要的条件信息为一部分特征信息，信息集成库中就应该设计有与这一部分特征信息匹配的数据表。4-3齿轮类零件信息的输入及软件实现(人机接口设计)本论文输入子系统采用人机交互方式进行，通过菜单选择、人机对话、文字提示等第22页共34页方式输入零件信息。模式，即按信息特征的从属关系，由外向内的分层输入，在每层中根据该层信息特征的

不同种类，分别进行输入。每层、每类信息输入后都要经过确认才能进行下步输入。成信息代码，自动生成各项信息集成，为后续工艺决策做好准备。如零件具体尺寸，但在进行工序设计，工装选择等方面，还是需要这些量化信息的，因

此我们还是应该尽可能全地输入信息。齿轮零件由于加工工艺路线有明显的特点，决定总体加工路线的因素既不是集中在

着齿轮加工工艺的基本路线:(1)齿轮精度;(2)定位面精度;(3)齿面硬度;(4)齿轮模数;

(5)齿轮材料;(6)生产批量。第五章．CAPP系统中的数据库技术CAPP的数据，同时CAPP系统内部各模块之间也存在大量的数据交换，没有很好的数据管理

技术，就会使某些算法变得十分复杂，效率不高，甚至难以实现既定的任务。为了提高数据交换的速度和效率，保证数据交换的完整性、可靠性，必须采用有效的数据管理技CAPP集成化应用的支撑环境。因此，我们应用数据库技术建立了有关大量的数据库，包括产品基本数据库、标准工艺库、基础数据库、工艺规则库、工艺模板库和工艺文档资料库

等。5-1为什么系统必须基于数据库CAPP系统围绕工艺数据来解决企业的工艺设计问题。CAPP系统中产生的大量工艺数

据要提供给设备部门、劳资部门、生产部门、财务部门等等。由这些管理部门依据工艺数据来安排和组织生产，因此在CAPP系统中工艺数据是致关重要的。而作为工艺数据表

现形式的工艺卡片应该是可以改变]、可有、可无的。作为企业信息化建设中的一部分，CAPP应从设计、管理、集成等多方面来解决企业的工艺设计问题。

1．何谓真正基于数据库的CAPP系统真正基于数据库的CAPP系统，不是简单地把一些企业资源数据放在数据库内。重要的是必须：1）描述企业工艺设计各专业的工艺数据类型（数据字段）要存储在数据库中；

2）表现企业各专业工艺数据的卡片要存储在数据库中；

3）系统生成的工艺文件要存储在数据库中；第23页共34页4）工艺文件中的工艺数据要存储在数据库中；5）供其它系统使用的工艺BOM数据要存储在数据库中；6）典型/标准工艺要存储在数据库中；7）供其它系统浏览、打印的工艺文件图象数据要存储在数据库中；8）CAPP的权限数据要存储在数据库中；

2．从工艺设计的对象讲：数据之间都是有关系的，这正好用关系型数据库来表达。关系型数据库技术是数据库技术的主流，是当前数据库技术的国际标准。

3．从二次开发的角度讲：工艺设计过程中，目前所有的CAPP系统在功能上（工艺文件的填写、编辑、管理功

企业工艺设计、管理的实际要求来说，仅仅实现这些功能是远远不够的，必须由用户按

照实际情况进行相应的二次开发。数据库编程是目前最流行、最通用、最简单、最实用的编程技术，一般的工艺技术人员学习几天就可以对其进行编程。

4．从系统管理的角度讲：企业实施CAPP系统的根本目的是为企业管理系统实时地、动态地提供正确的、有效的工艺数据，也就是说，要满足企业信息化建设对集成的要求。应允许管理系统在不进数据。CAPP是企业信息化建设的龙头和关键，工艺数据是指导企业生产经营活动的依据，

供基础数据，而这些系统都是基于关系型数据库的，因此CAPP系统必须是基于关系型数

据库的，否则就谈不上数据的无缝和动态集成。5．从企业投资风险讲：基于特定文件格式的文件系统CAPP的二次开发需要由软件供应商进行，受到软件供

就已经暴露出来了，应当引起企业的高度重视。基于数据库的CAPP系统的二次开发不必依赖于软件供应商，大中型企业计算中心和

工艺部门的相关人员采用主流的开发工具与技术就可开发、维护适合企业情况的更加智

能化的CAPP系统，从根本上保护用户的投资。6．从软件设计的角度讲：采用标准的关系型数据库技术，是当前和今后软件编程技术的主流。

前几年的CAPP系统尤其是从DOS系统移植到WINDOWS的CAPP系统，因为软件开发技术

成熟，基于DCOM/CORBA等软件接口技术的完善，为开发实用化的基于数据库的CAPP系统

只有这样才能保证企业信息化建设的各种系统能够无缝集成，否则企业信息系统的各分

系统就有可能成为相互独立的信息孤岛。7．从CAPP技术的发展方向讲：根据CAPP及集成技术的发展和企业对CAPP应用需求，CAPP业界认为，CAPP的集成与

应用应从以零组件为主体对象的局部集成和应用走向以整个产品为对象的全面集成与应

用，CAPP的集成化应是一个多层次、分阶段应用与集成的渐进发展过程。其目标是：全

面实现企业产品工艺设计和管理的计算机化和信息化，并逐步实现与PDM、MIS等系统对第24页共34页产品工艺信息的全面集成和产品设计、工艺设计、生产计划调度的全过程集成。

集成的角度来认识CAPP的地位和作用，集成化成为CAPP应用的方向。CAPP集成化的基础

是CAPP的信息集成，开放式、分布式网络和数据库系统是CAPP集成化应用的支撑环境。CAPP应用的规划与建设中，必须考虑CAPP系统的开放性、适用性及先进性，以适应

企业信息集成的需求。面向产品信息共享的CAPP工艺数据是产品数据的重要组成部分，也是企业生产信息的汇集处。因此，CAPP不仅是PDM、MIS等的数据来源之一，也是CIMS

中产品设计制造和生产经营管理实现信息集成的关键性环节。以集成化为方向，采用基于数据定义的工艺设计技术，通过分布式网络和数据库，

可广泛与MIS、PDM、CAD等进行集成。5-2CAPP系统中的数据及其处理CAPP系统在设计和运行过程中要利用和生成大量的工程数据，这些数据包括:

(1)工程设计和分析数据。其中一部分是各种设计规范和标准以及产品的技术参数，

这些数据是供设计过程选用的静态数据。另一部分是设计过程中生成的数据，如产品的图形、尺寸公差、技术要求、材料热处理等。(2)产品模型数据。包括基本体素，产品零部件的几何/拓扑信息，零部件的整体几何变换信息和其它特征信息等。这类数据量大，数据结构复杂。(3)专家知识和推理规则。主要包括智能CAPP系统中专家的经验知识和推理规则。大量的加工数据，这些数据具有动态性。由此可见，在CAPP系统中不但存在着大量的静态数据，而且也存在着大量的动态数据，且这些数据关系复杂，图、文、数字混杂，为方便CAPP系统与其它制造系统的有效集成，且使工艺设计者能方便快捷地检索到所需的数据，我们应用数据库技术对CAPP系统中所涉及到的数据进行处理，建立了大量相关的数据库。5-3数据库技术5-3-1数据库基础知识

1、数据库数据库(Database,DB)是某一组织中各种应用所需要保存和处理的数据集合。数据库具有集中管理数据、数据冗余度小、数据独立、数据共享、有利于保持数据的完整性和安全性等优点。以数据库为中心的数据库管理系统，是当代数据管理的主要方式。它

克服了文件系统的弊病，是一种较完善的高级数据管理方式。随着计算机技术的迅速发

展，数据技术的发展得到有力的支持，许多新型数据库系统的产生为人们提供了更大的应用空间。更多的计算机应用系统采用了基于数据库的方式进行开发。2.数据模型组成数据库的数据模型大体上可分为两大类:基于记录的逻辑模型(Record-BasedLogicalModels)，基于对象的逻辑模型(Object-BasedLogicalModels)。前者是传统的类型，后者是更高层次意义上的概念模型，目前应用较多的还是前者。基于记录的逻

作为基本的数据结构。第25页共34页有向树。层次模型具有两个突出的问题，首先，在层次模型中具有一定的存取路径，它

仅允许自顶向下的单向查询。由于路径问题的存在，给用户带来了不必要的复杂性。其

次，层次模型比较适合于表示数据记录之间的一对多联系，而对于多对多、多对一的联系，会出现较多的数据冗余。此外，层次模型还存在数据依赖性强，语义完整性差等问

题。的模型，从图论的观点看，它是一个不加任何条件的无向图。网状模型在结构上比层次模型复杂，因此它在查询方式上要比层次模型优越。网状模型的主要缺点是数据结构本

身及其相应的数据操作语言极为复杂，给数据库设计带来困难。表表示。在关系模型中，通常把二维表称为关系，数据的关系模型是由若干个关系模式

组成的集合。关系模型具有描述的一致性、利用公共属性连接、结构简单直观、有严格的理论基

础、语言表达简练等优点，因此关系数据模型和关系数据库系统己成为当代数据库技术

的主流。5-3-2CAPP系统数据库的数据模型且CAPP是企业信息化的龙头和关键，工艺数据是指导企业生产经营活动的依据，CAPP要为企业信息化建设的其它系统(如PDM,MIS,MRPII,ERP等)提供基础数据，而这些系统都是基于关系型数据库的，因此，为便于CAPP系统与其它制造系统的有效集成，且使工艺设计者能方便快捷地检索到所需的数据，我们所建造的CAPP系统中的数据库也采用关系型数据库，并采用MicrosoftAccess数据库管理系统开发。MicrosoftAccess是目前最言，从而提供了强大的数据处理能力和通用性，该数据库是一个功能强大而且易于使用的桌面关系型数据库管理系统和应用程序生成器。5-4CAPP系统中数据库的建立由前面叙述可知，系统所涉及的数据库包括产品库、标准工艺库、基础数据库、信

息集成库、工艺模板库、工艺规则库和工艺文档资料库。其中，产品库属于与系统集成

毛坯制造工艺单元、热处理工艺单元、典型表面的加工方法、齿轮标准工艺等。这类数

据库的记录由工艺设计的一般原则和用户(企业)工艺习惯特点确定。工艺文档资料库主

要是己生成的工艺文件以合理的方式实现存储，既要解决工艺文件记录与工艺卡分离存储问题，以减小存储空间，又要有利于存储文件的正确调用。对前述的几种数据库本论文不做论述，本论文主要就基础数据库、信息集成库、工艺模板库、工艺规则库的设计

方法、数据处理方式等进行讨论。5-4-1基础数据库分析工艺设计过程中所涉及的基础工程数据，可以分为三类:1、机械设计方面的数据主要是那些在零件设计过程中确定的体现设计技术要求同时又对加工工艺具有影响第26页共34页的数据，此类数据原则上可以与CAD系统共享，但是由于CAD系统与CAPP系统的集成还不

能顺利进行，因此CAPP系统还必须建立自己的数据库。此类数据库主要包括:

(1)与形状特征有关的数据库(形状特征、尺寸参数、图形参数等)(2)与精度有关的数据库(形状精度、位置精度、表面粗糙度、表面处理要求);

(3)与零件设计规范有关的标准参数库(齿轮参数、键连接、螺纹、锥面等标准)。

2、加工制造方面的数据主要是那些加工过程中涉及的工艺、设备、工装等方面的资料。此类数据是工艺设

计的主体内容。此类数据库主要包括:(1)工装数据库(机床、刀具、夹具、量具等)(2)切削参数库(加工余量、切削用量等)(3)典型工艺库(基本表面加工方法、毛坯制造工艺、热处理工艺、典型工步，材料加工性等)3、生产管理方面的数据5-5数据库的管理与调用5-5-1数据库的管理基本数据库和工艺规则库，典型工艺库均采用开放式结构，用户在使用中对系统不断完善，系统在运行中不断“学习”，最终成为用户“自己”的系统。数据库管理与调用均在MicrosoftAccess的完善功能支持下，数据库具有二次开发功能，但是开发与维护数据库都必须遵守使用原则。5-5-2数据库与主程序的接口及调用数据库的调用则应用VB和数据库系统提供的各种管理功能，根据CAPP系统功能的要求对数据库中的表进行必要的查询、拆表、并表等操作，实现系统功能。在VB中，要创建和管理数据库有以下3种方式:和管理。(2)远程数据对象方式(RDO)方式，该方式主要用于远程数据库的创建与管理。(3)ODBCDirect方式，该方式直接通过一种称为开放数据库接口(ODBC)的驱动层，

使DAO方式能够管理其它各种形式的数据库。该方式也可用于网络数据库的管理，与RDO

方式相比，它的功能和安全性要差一些。供的功能最多，安全性最好。DAO方式是建立在Jet引擎上的一种对象化关系型数据库管

理系统，Jet引擎来源于MicrosoftAccess数据库，VB能够直接通过Jet引擎操作Access

数据库的代码如下:strProvider="Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;"

strDataSource=App.PathstrDataBaseName="数据库文件名（包括路径）;"strDataSource="DataSource="&strDataSource&strDataBaseName

strConnect=strProvider&strDataSource第27页共34页SetconnConnection=NewADODB.Connection

connConnection.CursorLocation=adUseClient

connConnection.OpenstrConnectSetrsRecordSet=NewADODB.RecordsetrsRecordSet.CursorType=adOpenStatic

rsRecordSet.CursorLocation=adUseClient

rsRecordSet.LockType=adLockPessimisticrsRecordSet.Source="Select*From数据表名"

rsRecordSet.ActiveConnection=connConnection

rsRecordSet.Open第六章．工艺决策方法研究工艺决策就是要采用一定的方法和技术，进行工艺规程、工序和工步设计，生成工艺文档。工艺决策是一项复杂的、多层次、多任务的决策过程，这个过程涉及到多项关键技术。由于工艺决策涉及的面较广，影响的因素也较多，实际应用中的不确定性也较大，因此工艺决策技术的研究和优化一直是CAPP系统开发设计的重点和难点，同时也是决定系统是否有效的重要因素。6-1工艺决策基本方法调用、检查修改、输出结果等过程，实现工艺规程的设计过程其工艺设计流程见图5-1，这一部分本文不作进一步研究。图6-1派生式CAPP系统的工艺