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1、西 南 交 通 大 学本科毕业设计（论文）活塞辅助工艺设计年 级:2 0 0 8级学 号：2 0 0 8 1 5 0 9姓 名：曹俊记专 业:热能与动力工程指导老师:彭宇明副教授2 0 1 2年0 6月西南交通大学本科毕业设计（论文）第I页院系 机械工程学院 专 业 热能与动力工程年 级 2008级 姓 名 曹俊记题 目 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 活塞辅助工艺设计_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _指导教师评 语 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
2、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _指导教师（签章）评 阅 人评 语_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _评阅人（签章）成 绩 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _答辩委员会主任（签章）年月日西南交
3、通大学本科毕业设计(论文)第n页毕业设计(论文)任务书班 级 08热 能 一 班 学生姓名 曹俊记 学 号 20081509发题日期：年 月 日 完成日期：月 日题 目 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 活塞辅助工艺设计_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1、本论文的目的、意义 本毕业设计是利用计算机辅助工艺设计(CAPP)来实现活塞工艺规程的制定，并结合AutoCAD二次开发，实现工艺过程卡片的参数化绘制。通过半创成型CAPP系统与传统的机械加工工艺规程制定方法的对比，明白CAPP更适合当今生产发展的
4、需要，本设计对于改革我国工艺现状、促进企业发展、提高企业竞争力具有参考价值2、学生应完成的任务_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(1)热能与动力工程专业综合设计;(2)实习，查相关资料掌握CAPP的技术准备和设计流程，掌握Visual Basic语汽，翻译英文文献;(3)对选定的活塞进行工艺分析，制定加工方案;(4)基于AutoCAD的二次开发，通过V B语言编写程序，模拟并实现一个较优的半创成式CAPP系统。(5)撰写说明书，准备
5、答辩西南交通大学本科毕业设计（论文）第山页3、论文各部分内容及时间分配：（共1 2 周）第一部分 热能与动力工程专业综合设计（5周）第二部分 毕业设计实习（1周）第三部分 查阅相关资料，握 CAPP的技术准备和设计流程，掌握Visual Basic 语言（2 周）第四部分 对程序进行需求分析和功能模块的设计，构建主程序框架。编写主程序。（2 周）第五部分 对选定活塞进行工艺分析。基于AutoCAD的二次开发，编写工艺过程卡片的参数化程序。实现一个较优的半创成式CAPP系统（4周）评阅及答辩 撰写毕业设计说明书，准备答辩_（1 周）备 注指导教师：年 月 日审 批 人：年 月 日西南交通大学本科
6、毕业设计（论文）第 IV 页摘要随着机械制造业的不断发展，产品的工艺规程设计量越来越大，以往的纯手工设计不但设计周期长、效率低下，而且不同的人设计出来的工艺过程不同，很难统一，所以手工设计很难满足目前的商业需求。随着计算机在机械制造业的运用，将计算机用于产品的工艺规程设计映入人们的视线，CAPP系统应运而生。CAPP系统不仅能利用工艺人员的经验知识与各种工艺数据进行科学的决策、自动生成工艺规程，而且还能自动计算工序尺寸、绘制工序图、选择切削参数与对工艺设计结果优化等，从而设计出一致性良好的、质量高的工艺规程，大大的提高了工艺设计的效率。活塞作为发动机燃烧室的重要零件，活塞原本工艺设计就比较复杂
7、与繁琐，随着发动机技术的不断发展，活塞的种类也越来越多，对加工工艺要求也越来越高，传统的工艺设计很难跟上技术的发展，所以研究活塞计算机辅助工艺势在必行。本文以活塞的计算机辅助工艺设计为例，为大家介绍半创成式C A P P系统在工艺设计中的应用。以A u t o C A D 2 0 0 7为软件基础，通过对C A D的二次开发，在V B A中实现参数化绘图，以及工序卡的输出。文中设计三种活塞类型：6 1 1 0柴油机活塞、4 1 0 5柴油机活塞和4 1 0 0柴油机活塞，通过燃烧室类型的变换，输出相应的工序卡片。通过程序的运行结果，让大家直观的看到C A P P系统相对于传统工艺设计的优势。并
8、得出结论：C A P P系统的前景广阔，非常适合现代企业的发展。本文设计的半创成式C A P P系统相对简单，但也可以实现工艺规程的制定和工艺卡片的参数化绘制。可能直接用于生产还有一定差距，但可以体现出C A P P系统相对于传统工艺设计的优势所在。关键词：活塞 C A P P系 统 计 算 机 辅 助 工 艺 设 计 A u t o C A D二次开发西南交通大学本科毕业设计（论文）第V页A b s t r a c tWith the continuous development of mechanical manufacturing,the process planningof produ
9、cts is more and more big,the previous manual design not only design cycle islong,the efficiency is low,but also different people design disserent process planning,and united very hard,so it is difficult to meet the business needs.With the computer usedin mechanical manufacturing,the application of c
10、omputer used for the process planning ofproducts came into the line of sight of people,CAPP system came into being.CAPP system not only can make use of knowledge and experience of technologistand all kinds of process datas make scientific decision,automatic generating processplanning,and still can a
11、utomatically calculate the sizes,rendering process diagram,choose the cutting parameters and results of process design optimization,thus designedconsistency good,quality high technical process,greatly improve the efficiency of theprocess design.The piston as major parts of the engine combustion cham
12、ber,the process design of thepiston originally was very complex and trival,with the development of enginetechnology,the type of piston is more and more,the requirements of processingtechnology is also more and more strict,the traditional process design is hard to keepup with the development of techn
13、ology,so it is imperative to study the piston computeraided processoIn this paper the computer aided process design,for example,to introduce the halfgenerative type CAPP system in the process design of application.With AutoCAD 2007for software foundation,through to the CAD second development,realize
14、 the VBAparametric drawing,and the output of the process card.This paper designs three kinds ofpiston:6110 diesel engine piston,4105 diesel engine piston and 4100 diesel engine piston,through the combustion chamber type of transform,output corresponding process card.Through the process of the operat
15、ion results,let everybody intuitive see the advantage ofCAPP system compared with the traditional process design.And come to the conclusionthat the CAPP system of prospects,very suitable for the development of modern enterprise.In this paper the design of half generative type CAPP system is relative
16、ly simple,but it can西南交通大学本科毕业设计（论文）第 V I页realize process planning formulation and process card parameterized drawing.May bethere still is a gap to directly used for production,but compared with the traditionalprocess design it can show CAPP systems advantage.Key words:Piston CAPP system Computer Ai
17、ded Process Design AutoCAD SecondaryDevelopment西南交通大学本科毕业设计（论文）第VH页目录第1章 绪 论.11.1 CAPP系统的产生与发展.11.2 有关活塞工艺设计的一些问题.31.3 半创成式活塞计算机辅助工艺.5第2章理论基础.72.1 CAPP原理和分类.72.2 成组技术G T的原理与应用.132.2.1 成组技术定义.132 2 2成组技术的发展现状.142.2.3 成组技术的分类方法.142 2 4成组技术的应用.152.3 零件信息描述.16第3章 活塞工艺特点分析.203.1 活塞的结构特点及其材料.203.1.1 活塞的工作
18、条件及结构.203.1.2 活塞的材料.213.2 活塞的加工技术要求.213.3 活塞的加工分析与工艺过程.223.3.1 基准的选择.223.3.2 加工方法的确定及工序安排.243.3.3 加工工序的安排.28第4章 半创成式CAPP系统在V BA中实现.304.1 软件介绍.304.2 程序代码简介.314.3 VBA编程思路及实现.32第5章 半创成CAPP系统的运行及评价.335.1 系统运行实例.335.1.1 柴油机6110型活塞.335.2 半创成式CAPP系统的评价.47第6章 结 论.486.1半创成式CAPP系统原理.48致谢.51参考文献.52附录：.53西南交通大学
19、本科毕业设计（论文）第1页第 1 章绪论1.1 CAPP系统的产生与发展机械制造行业中，产品会不断的换代更新，这样就产生大量的工艺规程设计工作。传统工艺规程都是经有经验的工艺人员手动设计的，就算有经验的设计人员，他们的工作效率还是不能满足产品不断变化对工艺规程设计不断更新的需。，因为，手工设计不仅工作效率低，设计出来的工艺也多种多样，而且工艺设计工作过于重复繁琐，质量也参差不齐。这种状况导致制造业的生产周期偏长，很难适应市场竞争机制。为了缩短制造行业的生产准备周期，提高工艺文件的质量，并使得广大工艺人员从繁琐及重复的劳动中解放出来，只能寻求新的技术。随着计算机的日益普及，计算机在工艺设计中被广
20、泛应用，人们开始开发和推广应用计算机辅助工艺设计（CAPP）。应用CAPP系统，不但可以大大提高工艺规程的生成速度和质量，而且可以CAPP系统操作人员对工艺设计的熟练程度的要求可以降低，这样一来工艺经验较少的工艺人员也能够借助于CAPP系统设计出高质量的工艺规程。CAPP（Computer Aided Process Planning）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断以及推理等的功能来制定一些零件机的械加工工艺过程。借助于CAPP系统，可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化等问题。CAPP的开发和研制是从60年代末开始的，在制造自动
21、化领域，CAPP的发展是最迟的部分。世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始 于1969年，并 于1969年正式推出世界上第一个CAPP系 统AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系统。在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM-I于1976年推出的CAM-f S Automated Process Planning系统。取其字首的第一个字母，称为CAPP系统。目前对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释，但 把CAPP称为计算机辅助工艺过程设计已经成为公认的释义。CAPP的研究开始于20世 纪60年代，第一个CAPP系统挪威在1969年推出的AUTOPRS系统。达目前为止，
22、CAPP的研究在工业界与学术界的双重推动下，已经有了大量的系统问世。由于CAPP覆盖范围较广，这里主要介绍机械制造业中有关零件加工工艺CAPP（计算机辅助工艺过程设计）的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。它是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（形状、尺寸等）和 工 艺 信 息（材料、热处理、批量等），由计算机自西南交通大学本科毕业设计(论文)第2页动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。计算机辅助工艺过程设计也常被译为计算机辅助工艺规划。国际生产工程研究会(CIRP)提出了计算机辅助规划(CAP-computer aided plann
23、ing)、计算机自动工艺过程设计(CAPP-computer automatedprocess planning)等名称，CAPP一词强调了工艺过程自动设计。实际上国外常用的一些，如制造规划(manufacturing planning)材料处理(material processing)、工艺工程(process engineering)以及加工路线安排(machine routing)等在很大程度上都是指工艺过程设计。计算机辅助工艺规划属于工程分析与设计范畴，是重要的生产准备工作之一o 由于计算机集成制造系统(CIMS-computer integrated manufacturing sy
24、stem)的出现，计算机辅助工艺规划上与计算机辅助设计(CAD-computer aided design湘 接，下与计算机辅助制造(CAM-computer aided manufacturing)相连，是连接设计与制造之间的桥梁，设计信息只能通过工艺设计才能生成制造信息，设计只能通过工艺设计才能与制造实现功能和信息的集成。由此可见CAPP在实现生产自动化中的重要地位。经过了 20多年的发展，CAPP系统在生成原理、系统结构、决策方法等方面都已经取得了很大的进展，正向着集成化和柔性化的方向发展。集成化是指CAPP系统和其他集成化系统之间信息的及时传输与共享。在工程设计领域，一般指和CAD与C
25、AM系统之间的集成如果推广到整个工厂范围，则还包括和生产管理、质量保证等系统的集成。CAPP系统和其他系统的集成，从局部自动化发展向全面自动化是自动化技术发展的必然趋势。柔性化是指CAPP软件经过一定程度上的修改和调整之后，就能用于不同零与不同的生产环境。这种修改与调整越容易，柔性化程度就越高，当前国内外所开发的CAPP系统都是针对具体的生产环境的，一般不具有通用性。造成这个原因的主要问题是工艺设计对生产制造环境具有较强烈的依赖性，环境不一样或者类型不同，必然致使工艺设计的结果不同，所以，要开发一个通用的CAPP系统几乎是不可能的。为此，国内外的不少研究人员正致力于如何提高CAPP系统的柔性化
26、程度，让用户经过简单的二次开发就能实际的应用，柔性化也有利于CAPP早日走上商品化的道路。工艺设计必须分析处理大量的信息，不但要考虑产品设计图上有关结构形状、尺寸公差、材料和热处理以及批量等方面的信息，而且要了解加工制造中有关的加工方法、加工设备、生产条件、加工成本和工时定额，甚至传统习惯方面的信息。工艺设计的内容包括查阅资料与手册，确定零件的加工方法，安排工艺路线，选择设备、工装(必要时还要设计工装)、切削参数、计算工序的尺寸、绘制工序图、填写工艺卡片与表格文件等工作。纯手工设计工艺规程会存在一下几个方面的问题；1.由于每一个工艺人员的经验有限，习惯不相同，经验水平也不一样，所以由手工设计的
27、工艺规程一致性差、质量不稳定、很难达到优化目标，不便于工艺规程的标准化。国外也曾有人做过实验，将一个最简单的零件交给四个拥有不同经验的工艺人西南交通大学本科毕业设计（论文）第 3 页员设计工艺规程，得出四种不同的工艺方案。2.人工设计工艺规程的设计效率低下，存在大量的重复劳动。其主要表现在:（1）当工厂制造一个产品是，每一个零件往往都需要单独制定一个工艺规程，当更换产品是，原来的规程就不再使用了，必须再重新设计一套产品的工艺规程，就算是新产品中某些零件和过去生产的零件相同，也必须重新设计，工艺设计人员不能充分利用过去设计的工艺规程。（2）手工制作的工艺规程不能利用成组技术的优势。按照成组技术的
28、原理，各种机械产品的零件在一定程度上都具有相似性，因此它们的工艺规程也具有相似性，所以不是每个零件都必须对应着一个工艺规程。（3）工艺设计的重复还会导致工装设备的设计与制造的重复。（4）由于每个工艺规程都要用手工编写,花费在写工艺表格上的时间就占3 0%左右，此外，若发现书写错误或要更改原有工艺时，往往需要重新书写工艺文件，它的效率低下的就可想而知了。3.手工设计的工艺规程不利于计算机对工艺文件进行统一的维护与管理。4 .手工设计工艺规程不能讲工艺专家的经验和知识集中起来并加以充分的利用。5 .当今的机械制造领域中，新工艺和新技术的飞速发展，社会的需求趋向多样化,传统的手工艺已经不能满足日益增
29、长的需求。CAPP系统不仅能利用工艺人员的经验知识与各种工艺数据进行科学的决策、自动进行生成工艺规程，而且还能自动计算工序尺寸、绘制工序图、选择切削参数与对工艺设计结果优化等，从而设计出一致性良好的、质量高的工艺规程，大大的提高了工艺设计的效率。随 着C A D、C A PP、C A M单元技术日益成熟，同时又由于C I M S及I M S的提出和发展，促 使C A PP向智能化、集成化和实用化方向发展。当前，研 究 开 发C A PP系统的热点问题有：1）产品信息模型的生成与获取；2）C A PP体系结构研 究 及C A PP工具系统的开发；3）并行工程模式下的C A PP系统；4）基于分布
30、型人工智能技术的分布型C A PP专机系统；5）人工神经网络技术与专家系统在C A PP中的综合应用；6）面向企业的实用化C A PP系统；7）C A PP与自动生产调度系统的集成。1.2有关活塞工艺设计的一些问题活塞是组成内燃机燃烧室的重要零件，是发动机的“心脏”，它承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之 一。活塞的功用是西南交通大学本科毕业设计(论文)第4页承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬 时 温 度 可 达2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度
31、很高，顶部高 达600700K,且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽 油 机 高 达35M Pa,柴 油 机 高 达69M Pa,这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(812m/s)往复运 动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。因此活塞对材料性能的要求较 高，目前使用较多的有：铝合金、铸铁和组合活塞。随着发动机型号的不断发展，活塞的种类和型号也越来越多。1.按使用的燃料来分，可分为汽油机活塞
32、、柴油机活塞、天燃气活塞。2.按制造活塞的材料来分，可分为铸铁活塞、钢活塞、铝合金活塞及组合活塞。3.按制造活塞毛坯的工艺来分，可分为重力铸造活塞、挤压铸造活塞、锻造活塞。4.按活塞的工作状况来分，可分为非增压活塞和增压活塞两大类。5.按活塞的用途来分，可分为轿车活塞、卡车活塞、摩托车活塞、船用活塞、坦克活塞、拖拉机活塞、剪草机活塞等。不同型号及种类的活塞对应不同的工艺规程，如果人工为每种活塞制定工艺规程，不仅工作繁琐、效率低下，而且生产周期会被延长，这样很难适应市场的快速变化。活塞是各类内燃机的主要易损零件之一,包括主机配套与维修保养,活塞每年的社会需求量极大。各类活塞结构、尺寸的细部形状特
33、征虽有很大差异，但其基本组成与加工的基本工艺过程类似之处颇多。随着活塞种类及加工设备的具体条件不同,各个活塞生产厂家采用的活塞加工具体工艺有所不同.但在同一工厂中往往已经形成了比较成熟与相对稳定的活塞加工工艺规程。因此，活塞种类多、批量大而加工工艺又相对规范化的特点决定了活塞加工是一种比较适宜于采用CAPP技术,也是比较迫切要求采用CAPP技术的一类零件。本文介绍一个在微机上实现的活塞CAPP系统,可自动生成包括工艺规程、工序卡在内的完整工艺文件，并自动设计出相应的刀、夹、量具,技术经济效益显著。活塞从工艺的观点来看，基本上是一个回转体。活塞的主要组成要素，如外圆、环槽、止口等都是某一特定母线
34、绕某回转中心回转生成的。因此，活塞的加工工艺基本上是在车床、磨床上完成的，具有以粗车一精车一磨削为主干的典型回转体零件加工工艺特点。另一方面，活塞虽然体积较小，但其细部结构又是很复杂的。活塞外形、西南交通大学本科毕业设计（论文）第5页内腔形成的裙部壁以及带有档圈槽、内外倒角、螺孔等结构要素的销孔体系，要求很高的尺寸精度、位置精度、形状精度和表面粗糙度，可以视为一个具有高精度同心孔系的小型壳体类零件。1.3半创成式活塞计算机辅助工艺计算机辅助工艺过程设计（CAPP）系统按其工作原理可分为检索式、派生式、创成式等。（1）检索式工艺过程设计系统是针对标准工艺的，将设计好的零件标准工艺进行编号，存储在
35、计算机中，当制定零件的工艺过程时，可根据输入的零件信息进行搜索，查找合适的标准工艺。（2）派生式工艺过程设计就是利用零件有相似性，相似的零件有相似的工艺过程”这一原理，通过检索相似典型零件的工艺过程，加以增删或编辑而派生一个新零件的工艺过程。（3）创成式工艺过程设计系统和派生式系统不同，它是根据输入的零件信息，依靠系统中的工程数据和决策方法自动生成零件的工艺过程。而半创成式CAPP是将派生式与创成式结合起来，即采取派生与自动决策相结合的工作方式。如需对一个新零件进行工艺设计时，先通过计算机检索它所属零件族的标准工艺，然后根据零件的具体情况，对标准工艺进行修改，工序设计则采用自动决策产生，这样较
36、好地体现了派生与创成相结合的优点。本文主要研究半创成式活塞计算机辅助工艺，采用的编程语言是AUTOCAD中的V B A,因为大家对CAD作图比较熟悉，相比其他语言来讲VBA语言也较容易学习与掌握。VBA 将通过 AutoCAD ActiveX Automation 接口向 AutoCAD 发送信 息。AutoCAD V B A允 许Visual B asic环 境 与AutoCAD同时运行，并通过ActiveX Automation接 口 提 供AutoCAD的编程控制。这 样 就 把AutoCAD、ActiveX Automation和V B A链接在一起，提供了一 个功能非常强大的接口。它
37、 不 仅 能 控 制AutoCAD对 象，也能向其他应用程序发送数据或从中检索数据。整个活塞辅助工艺设计的基本过程如下表：西南交通大学本科毕业设计（论文）第6页图1.1活塞辅助工艺基本过程框图1）零件族的建立：本次设计建立了三种型号柴油机活塞的标准工艺一一6110型（3型燃烧室）、4100型（平顶燃烧室）和4105型（3 型燃烧室），这里需要说明一下，因为活塞的内部结构过于复杂，笔者目前的能力还不足以在短时间内用vba实现其全部结构，故这三种型号的活塞的内部结构都有所简化。2）工艺路线的制定：活塞生产的工艺路线主要包括定位基准的选择、表面加工方法对的选择、加工顺序的制定和加工余量的选择等。整个
38、活塞生产的工艺路线将会以工艺过程卡的形式展示出来，不同类型的活塞对应不通的工艺过程卡及工艺路线。3）参数化绘图：是指利用VBA的编程，导出不同型号活塞的剖面图，上面有必要的尺寸标注，能够在建立的窗口中导出对应要求的活塞的工艺过程卡，比如，你需要4100型（3型燃烧室）活塞的工艺路线，这里生成的只能是对应的这种型号的工艺过程卡，如果生成的还是4100型（平顶燃烧室）的工艺过程卡的话，说明这个设计是失败的，没有达到原有的预期。从这样点上也可以看出来半创成式与检索式的不同。本文研究的半创成式活塞计算机辅助工艺要实现一下目的：给定三种型号活塞，任意输入其中一种 型 号（包括燃烧室形状），都可以生成这种
39、型号的工艺过程卡。不同型号活塞由于加工精度和表面粗糙度等的不同，其工艺过程卡也就不一样。图1.2半创成式活塞工艺设计CAPP系统框图西南交通大学本科毕业设计（论文）第 7 页第 2 章理论基础计算机辅助工艺设计是指应用计算机来自动生成工艺，而 CAPP系统是自动生成工艺的软件，它能在读取零件的加工要求后自动生成和输出工艺规程，对于本次设计而言，CAPP系统可以直接输出所需活塞的工艺过程卡。大家都知道，目前的工艺受制造环境的影响很大，统一零件在不同的环境下，工艺不仅有差别，有时甚至差别化很大。此外，不同用户对零件工艺的内容要求也很不相同。所以，目前的CAPP系统专用性很强。但是，一个企业中，随着
40、设备、刀具及加工方法的更新改进，工艺也会随之变化，因此，如何使CAPP系统有交大的通用性和适应性，一延长CAPP系统更新周期，也 是CAPP系统设计必须考虑的很重要的指标。2.1 CAPP原理和分类用计算机生成工艺的基本原理，是将经过标准化或优化的工艺、编制工艺的逻辑思 想（长期以来工艺师傅们积累的知识和经验），通 过 CAPP系统存入计算机，在计算机生成工艺时，CAPP软件首先读取零件的信息，然后识别并检索一个零件族的复合工艺和有关工序，经过删减和编辑（派生式）；或按工艺决策逻辑进行推理自动生成具体零件的工艺，加入计算机读取的零件信息中部分信息超出了计算机能识别的处理范围，即找不到零件对应的
41、零件族，或不能预先确定的逻辑生成工艺时，则计算机无能为力只能报错。从工艺生成工作原理来分析，CAPP系统可分为四大类型，即检索式、派生式、创成式和综合式系统。（由于CAPP概念比较广泛，其分类方法可能还有其他类型，这里不做介绍）1、检 索 式（Index）系统 它是将相似的零件归类为零件簇，将某一类零件的工艺制作整理为已经成形的数据库，通过编程输入零件信息从工艺文件库中检索然后调用相应的工艺文件。原理相对简单，这里不做过多介绍。2、派生式CAPP系统 由于工艺设计者在进行工艺设计时，一般是不会从零开始的，如能回想起与所要加工零件相似的已设计过的或者见过的零件及西南交通大学本科毕业设计（论文）第
42、 8 页工艺规程，则就能在此基础上进行工艺设计。派生式CAPP系统的基本原理是利用了零件的相似性，即相似的零件有相似的工艺规程。一个新的零件的工艺规程是通过检索系统中已经有的相似零件的工艺规程并加以自动筛选或者编辑而成的，并由此得到“派生”这个名词。派生式设计系统也称检索式或者变异式工艺设计系统。根据零件信息的描述与输入方法的不同，派 生 式 CAPP系统又可以分为基于成组技术（GT）的派生式和基于特征否认派生式CAPP系统，前者是用G T码描述零件的信息，后者是用特征来描述零件信息，后者是在前者的基础上发展起来的。基 于 G T的派生式CAPP系统用CT码和描述和零件信息的输入，系统要预先对
43、现有的零件族或者样件（可以使实际零件或虚构的零件），每个，零件族或者样件有一同用的制造过程，即样件的标准工艺规程。派生式系统需要派生式系统需要存储零件族矩阵文件或者样件信息文件（用于对标准西南交通大学本科毕业设计（论文）第9页工艺规程的搜集与筛选），样件的标准工艺文件规程及各种加工数据如切削用量、设备、刀具、量具等的资料供新的零件检索调用。工艺文件设计时，系统是以被设计零件的GT码为依据，本次毕业设计不涉及GT码的编写，在此就不多做介绍，但在工艺文件制作过程有相似之处，基 于G T的派生式CAPP系统的设计过程分为（1）选择零件分类编码系统（2）零件分组为了合理的制定样件，必须对零件进行分组,
44、一个相似的零件组就是一个零件族，样件的制造方法就是组内零件的公共制造方法，就是标准工艺。（3）样件的设计样件是一个复合零件，是一个零件组或者零件族的抽象，设计样件的目的就是为了制定标准的工艺，便于对标准工艺进行检索，设计样件时，应对零件组的零件进行认真分析，取出最复杂的零件最为设计基础，把其他图纸上不同的形状特征加到基础件上去，从而得到样件，对于比较复杂的零件族，可先分成几个小的零件组合成一个组合件，然后由若干个组合件组合成整个零件组的样件。（4）标准工艺规程的制定样件的工艺规程要能满足该零件组所有的零件的加工，并且要能反映出工厂的实际加工水平，使它尽可能的是最合理的，一般情况下是在认真分析组
45、内零件加工工艺并征求有经验的工艺人员、专家与工人的意见的基础上，选择其中一个工序最多、加工过程安排合理的最为零件加工的基本路线，然后把其他零件特有的、还没有包括在内的工序，按合理的顺序添加到基本路线中去，构成代表零件组的样件工艺路线。（5）标准工艺规程的表达和工艺规程筛选方法（6）建立工艺数据 库（7）软件设计。3、创成式CAPP系统 创成式CAPP系统的工艺规程是根据程序里所反映的决策逻辑与制造工程数据信息生成的，这些信息主要是相关的各种加工能力与对象、各种设备和刀具的使用范围等一系列基本知识，工艺决策中的而各种决策逻辑或植入，代 码（一般创成式CAPP系统），在向创成式系统输入代加工零件信
46、息之后，系统就会自动生成各种工艺规程文件，用户只要根据自己的具体情况略加修改就可使用，派生 式CAPP系统的缺点可以说正式创成式系统的优点，在理论上。创成式CAPP系统是一个完整的系统，它的软件或者知识库中应该含有所有的工艺决策逻辑，系统具有工艺规程设计需要的所有信息，但这种高系统设计人员做大量的准备工作，要广泛的收集实际生产中的工艺知识，建立庞大的工艺数据库和知识库，由于产品种类的多样化，各类零件的描述方法与加工过程有很大的不同，每种生产环境都有其特殊的生产条件，工艺决策逻辑也不一样，所以现在的创成式CAPP系统都都只是针对某一产品或者某一工厂专门设计的，到目前为止还没有一种创成式CAPP系
47、统能够使用与所有的类型的零件也没有一种系统能够完全的自动化，所以现在的创成式CAPP也需要适当的人机交互。创成式CAPP需要解决两个主要问题，他们是零件工艺路线的确定和工序的设计。前者是为了生成工艺规程主干，即指明零件加工顺序和各工序的定位和装夹表面，后者主要包含了计算工序尺寸，选择设备和工装，确定切削用量，计算西南交通大学本科毕业设计（论文）第10页工时定额和工序图的生成等内容，前者是后者的基础，后者是对前者的补充。创成式CAPP系统是半创成式CAPP系统的重要组成部分，半创成式CAPP系统是在创成式CAPP系统的基础上发展出来的，半创成式CAPP系统要用到创成式CAPP的基本理论，因此笔者
48、着重介绍一下创成式CAPP系统设计的一般过程。创成式CAPP系统设计的一般过程：一般主要包括准备阶段与软件编程阶段。准备阶段包括了详细的技术方案设计与制造工程数据和知识的准备，软件编程阶段则包括程序系统结构的设计和程序代码的设计，由于工艺设计工作的复杂性，创成式CAPP系统开发方法的不成熟性与多样性，我们很难对各阶段的工作给出标准化的、统一的模式：1准备阶段包括的内容1）明确开发系统的设计对象 要想开发一个对所有类型零件都适用的CAPP系统是非常困难的，儿乎是不可能的，按照零件信息的描述与工艺决策逻辑和方法的不同一般有面向回转类零件、面向箱体零件、面向镀金类零件、面向支架类零件和面向异型类零件
49、的CAPP系统，此外，由于上述几类零件又可作进一步的划分为更细的零件类型，所以还有使用范畴更窄的专用CAPP系统，回转体零件可进一步分为轴、盘、轮、套等零件，本次设计要研究的零件类型就是轴类零件，即使是轴类零件也会因产品不同其结构和加工方法也会有很大的不同2）对所要设计的零件进行工艺分析确认该零件是由哪些基本表面和形状特征构成的，每种基本表面的加工方法是什么，CAPP系统在进行工艺决策之前首先要做的就是确定组成待进行工艺设计零件的各几何特征或表面的加工方法。3）搜集和整理各种加工方法的加工能力范围和经济加工精度等数据查阅制造手册可以查到这些所需要的数据4）收集、整理并归纳各种加工工艺设计决策逻
50、辑或决策法则，这一步骤是CAPP系统确定零件加工过程的关键与核心。2软件的设计阶段创成式CAPP系统工艺决策的软件设计主要就是讲准备阶段收集整理来的数据和决策逻辑用计算机语言编程实现，对于传统的创成式CAPP系统，就是讲各种工艺设计决策逻辑模型化与算法化，对于专家CAPP系统就是工艺决策推理机的实现。一般创成式CAPP系统的工艺决策过程如下（图2.2）：（1）选择加工方法在输入零件信息之后，首先要根据零件各种几何表面特征的加工要求，确定表面特征的加工方法，这是生成工艺规程的基础，每一种表面特征通常要经过不同的加工工序来达到它各方面的要求，所以加工方法的选择实际上是组成零件的各个表面要素加序列的