CAPP技术与机械制造自动化
第 19卷第 1期
2006年 1月
机 电产品开簋与召lj斩
Development& Innovation of machinery & electrical products
VO1．1 9．No．1
Jan．，2006
CAPP技术与机械制造 自动化
刘极峰 ，王芙蓉
(南京工程学 院 机械工程系 ，江苏 南京 210013)
摘 要 ：探 讨 CAPP技 术的 内涵与外 延 ，研 究其 与机械 制造及 自动 化技 术的 关 系 ，提 出相 关技 术 整合 的恩路
与措 施 ，在机械 制造 自动化课 程群 建设 中进行 改革 与 实践 ，有 效地 减 少 了 CAPP技 术在相 关课 程 间
的 重复 与脱 漏 ，使 相 关教 学实验 资源得 以充 分利 用 ，收 到 了显著 的整 改 效果 。
关键词 ：CAPP技 术 ；整合 ；重 组 ；机 械制 造 自动 化
中图分 类号 ：TP391．7 文献 标识 码 ：A 文章 编号 ： 1002—6673 (2006)01-081-03
l
0 引言 l
在 机械设计制造及 自动化 专业 的课程设 置中将 与机械 l
制造自动化关联度较大的相关课程，如 “机械制造技术 、 l
机械制造装备、计算机辅助设计与制造 、单片机原理及应 1
用及数控技术 ”等课程 内容进行整合 和重组 ，进行机 械制 ：
造 自动化课程群项 目建设 ，减少相关 内容上的重复和脱 l
漏，加强知识的系统性 ，收到了较好的整改效果。 I
{ I
1 CAPP技术的 内涵与外延 l ：
l
(1)CAPP技术在现代制造技术中的地位。在机械 l
制造过程中，工艺过程设计是连接产品设计与车间生产 l
制造 的 中间桥梁 ，是 安排 生 产计 划 和生 产管 理 的重要 依 ：
据 ，同时也 是企 业工 艺 过程 的一 个 法规 。工 艺过 程设 计 l
是经验性很强且影响因素很多的决策过程。 l
传统的工艺设计已不能适应 目前的机械产品市场以 1
多 品种 、4,：tUc量 生 产起 主导 作用 的 发展 和需 要 。现 代制 ：
造技术的发展和市场发展 的需要 ，CAD／CAM系统 的集 l
成化 、智能化方向成为大势所致 ，而 CAPP在其中起着 I
不可替代的作用 。 f
(2)CAPP技 术 的内涵 。随着计算机 在机械行业 中的 ·
广泛应用 ，将相互独立 的计算机辅 助设计 (CAD)和计 l
算机辅助制造 (CAM)之间进行连接成为发展之必然 ， l
— —
l
收稿 Et期 ：2005—10—18 ：
基金项 目：南京工程学院教 育基金 资助项 目 (121506030028)；f
宿迁学院教育基金 资助项 目 (611314010429) I
作者简介 ：刘极峰 ，男，教授 (兼宿 迁学院机 电工程 专业主 l
任 ，黄河科技 学院客座教授 )。主要 从事机 电工程 及机械 学 ·
教学与科研工作。 I
而充 当 CAD与 CAM 之 间纽带 的 计算 机 辅 助工 艺 过 程设
计 (CAPP)便应 运而 生 。
CAPP即计 算 机 辅 助 工艺 过 程设 计 ，其 应 具有 的基
本功能为 ：①输 入设计信息 ；② 选择工艺路线 、决定工
序 内容及 所使 用 的机 床 、刀 具 、央具 等 ；⑧ 决定 切 削用
量；④估算工时与成本 ；⑤输出工艺文件等。
由此可知，其相关知识点应包括金属切削基本知识
与理 论 、机械 加 工工 艺 规程 设计 、典 型 零件 加工 与 表面
质量 、成组 技术 、金 属 切 削机 床 、刀具 、夹具 、计 算机
绘 图 、计 算机 数 据处 理 技术 、计 算机 图形处 理技 术 、工
程数据库 、几何建模 与特征建模 、CAD、CAM等 内容 。
(3)CAPP技 术 的外 延 。CAPP不 仅 彻底改 变 了手工
编制 工艺 文件 的 方式 ．且大 大提 高 了编 制 工效 ，缩 短 了
生产 周期 ，保 证工艺 文件 的一 致性 和工艺 规程 的精确 性 ，
避免 不 必要 的差 错 ，为 实现 工艺 过 程优 化 、集 成制 造创
造条件 。
计 算机 集成 制造 系 统 (CIMS)的 关 键是 系 统 集 成 ，
而 集 成化 的 CAD／CAM 则 是 CIMS的 核心 单 元 技 术 和 基
础 。在 集成 系统 中 ，CAPP能 直 接从 CAD模 块 中获取 零
件的几何信息 、材料信息 、工艺信息等，以代替人机交
互的零件信息输入，CAPP的输出是 CAM所需 的各种信
息 ，这 就 要 求 产 品 设 计 和 产 品制 造 两 者 之 间 在 信 息 提
取 、交换 、共享 和处 理上 实现集 成 。
随 着 CIMS的 深 入 研 究 与 推 广 应 用 ，CAPP作 为
CIMS关键技术越来越受到重视。而传统的 CAD和 CAM
之 间是 在人 为 的指 导 和干 涉下 ，依 靠 图 纸进 行提 取 、交
换 和处 理信 息 ，这 样就 存 在信 息 处理 过 程 中的重 复 处理
或 处理 中断 ，严 重 影 响 了产 品设 计 和工 艺准 备 的效 率 和
质量 。
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· 制造业信息化 ·
自从 有 了 完 善 的 CAPP系 统 ，既 解 决 了 CAD 和
CAPP、CAPP和 CAM 的 连接 『口J题 ，也 完成 了 CAD数据
库 信息经 CAPP系统 而 变成 CAM 的加 工信 息 ，真 正实 现
了 CAD／CAM 的集 成 。
在 CIMS中 ，各分 系统 如 CAM、FMS、MRP—lI等 都
依靠 CAPP提供必要信息和数据 ，从而做出相庖的决策。
CAPP的成功 开发和 应用足 制造 企、I 实施 CIMS的先决 条
件 ，是保证 CIMS中信 息流 畅通 的关键 ，这 些 就是 CAPP
技 术的外 延 。
2 整合的必要性
CAPP技术 相 关 的 知识 点 较 多 ，与 机 械制 造 及 自动
化课 程群 中的 “机 械制造 技术 ”、“机 械制 造装 备 ”、“CAD／
CAM”、“数控 技术 ”等课 程 均有较 密 切 的联 系 ，作 为一 f J
现 代制 造技术 ，在 原 有的 教学 体 系 中 ，上 述备 课程 都 有
讲 述或 提及 ，故不 可 避免 地会 产生 重 复 ， H_从 不 同角度
来解 读 ，易产生 概念上 的混淆 或模 糊 ，由此可 见 ，CAPP
技 术在课 程群 建设 中的鼙 有必 要 。
3 整合 的思路 、措 施与实践
鉴 于上述 ，整 合 的思路 为 ：将 基 奉 知 、专 、I 知识 、相
关技 术 的主要 知 点分 别 划分 到 “机 械制 造 技术 ”、“机 械
制造 装 备”、“CAD／CAM”、“数控 技术 ” 等课 程 中去 讲 述 ，
既有 分工 又有 合作 ，即各课 程 分 别讲述 相 关 知识 点 ．叉要
用 较 少的篇 幅对 CAPP技 术 的全貌 及 各课 程 在讲 授 中的
分工 ，做到 承上 启下 、前 呼后 应 。这 样做 得 结 果是 ：既
可最 大 限度地减 少 CAPP技术 在上 述 各课 程 教 学 中 的重
复 ，又 可有 效 地 保 持 CAPP技术 的 系统 性 。 JJj此 同 时 ，
在各 课 程教学 中还 应 特别 注 意 ，加 强 实践 性教 学 环 节的
教学 效果 和教学联 系 。
根 据课程 群 整合 重组 的 思路 采取 措施 予 以实 施 ：相
关 知识 点 的分工 与 呼应 ；实 践性 教学 环 节 的安排 ；密切
课 程 间的有机联 系 。具体体 现在 以下几 个方 面 ：
(1)基本 知识 及 实践 环 节 。金属 切 削基 本 知识 与理
论 、机 械 加 工 工 艺 规 程 设 计 、典 型零 件 方¨工 与 表 面 质
量 、成组技 术 、金属 切 削机 床 、刀具 、夹 具 等 内容放 在
“机械 制 造技 术 ” “机 械 制 造装 备 ” 课程 教 学 中系统 讲
述 ，为 相关 课 程 作 基 础 铺 垫 ，并 安 排 有 课 程 没计 大 作
业 ，进行典 型零 件工 艺 编制 的专 业训 练 ，加 强 实践性 教
学环 节的管理 。
(2)专业 知 识 及实 践 环 节 。计 算 机数 据处 理 技 术 、
计算 机 图形 处理 技术 、工程 数据 库 、儿何建 模 与特 征建
模 等 内容 放 在 “CAD／CAM”课 程 教 学 中 系 统讲 述 ，加
强 “CAD／CAM” 课 程 的上 机 实 验 课 的 训 练 力 度 ，分 别
是 ：轴问 圆角处 理论 应 力集 中系数 Ot二维数 表 的程 序编
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制 ；机械 零 件 数 表 的程 序化 处 理 见表 1、图 1；数 表 的
最小 二 乘法 曲线 拟 合稗 序编 制 与 图形分 析 ；数 表 的文 件
表 1 固定支承钉表格数据
d D1 Hl D2 L
6 8 6 5 15
8 12 8 7 20
10 16 lO 9 24
_ _ — —
12 20 l2 l】 30
16 25 l6 l5 40
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20 30 18 18 50 图 1
留
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止 说 =fT视 【制
图 2 XDY一2型 洗涤 液塑 料瓶
化处 理 与程 序编 制 ；重 叠测 试判 断 遮挡 的程序 编制 与 图
形分 析 ；零件 的 CSG法 基本 体 素与 ■叉树 结构 分析 ；基
于 AU I1OCAD的三 维零 件 造 型及 工程 图 样 生成 ；空 间 曲
面零 件 (见图 2)的参 数化 特征造 [6,71。
(3) 相 关 技 术 及 实 践 环 节 。CAM 即计 算 机 辅 助 制
造 ，是指 计算 机 在制 造 领域 有关 廊 用 的统 称 ，它 有 广义
CAM 和狭义 CAM之 分。广义 CAM，一般 是指利用计 算机
辅助 完成 从毛坯到 产品制造过程 中 的直 接和 间接 的各种活
动 ，包括 工 艺准 备 、生产作 业 计 划 、物 流过 程 的运 行控
制 、生产控 制 、质量控 制等 主要 方面 。其 中工艺 准备包括
计算 机辅助 工艺过 程设 计 、计 算 机辅 助_T=装设 计与制造 、
NC编程 、计算 机辅助工 时定 额和材 料定额 的编制等 内容 ；
物流过程的运行控制包括物料的加工 、装配、检验 、输
送 、储存 等生产活 动。
狭义 CAM 通 常指 数 控程 序 的编 制 ，包 括 刀具 路 线
的规 划 、刀位 文件 的 生成 、 具 轨迹 仿 真 以及 后置 处 理
和 NC代 码牛 成等 。
广义 CAM 技 术放 在 “CAD／CAM”课 程 中通 过 多样
化 的设计 制造 方 法及 T程实 例启 发 学 生 的创新 思 维 ，培
养学 生分 析 和解 决工 程 实际 问题 的能 力 ，提 高从 事技 术
研 究 和 丁程 应用 的创 造性 思维 能力 。
(4)促进 教 学 资源 优化 配 置效 果 明 。课 程 群整 合
_IJj改 革过 程 中 ，十分 注 重促 进教 学 与实 验 资源 的充 分利
用 和 优化 配 置 ，注 重统 ·规 划 、整 体 运 行 、协调 管 理 ，
整合 与改 革收 到 了很好 的效果 。
在 “机 械 制 造 技 术 ”、 “机 械 制 造 装 备 ”课 程 教 学
和 实 验 教 学 中使 用 的具 有 中等 以上 难 度 系 数 的 典 型 零
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· 制造业信息化·
件一气 缸 盖 ，在课 程设 计 仍 使用 气 缸 盖实 物 ，编制 工 艺
流程 和工序 ，直 观 、立体 、易 于理解 。
4 整合与改革 的效果
参 考文 献 ：
【1】刘极峰计 算机辅助设计与制造【M】．北京 ：高等教育出版社，2004．
【2】杨海成 。等．制造业信息化工程【M】．北京 ：机械工业出版社 ，2003．
【3】刘极 峰 ，等．现代企业智 能化 自动化发展态势浅探【J】．天津 ：机械
经过近两年的探索和实践，证明了课程群改革方 I f4】 峰，等． 叉轴式螺 垂直振 提升机结构参数研究与优化
案 的可 行 性 ，CAPP技术 的基 本 知识 、专 业 知识 与 相 关 ： 【J】
． 南京 ：振动工程学报，2004，V。1．17 No．S；1101—1102．
课程的分工明确，在课程群各课程教学中还特别注意 1 【5】戴同．CAD／CAPP／CAM基本教程【M】．北京：机械工业出版社，1997．
实践性教学环节的教学效果和各课程之间教学联系， l [61刘极峰，等．塞拉门弧焊机器人工作站柔性焊接夹具设计【J】．沈
加 强了 CAPP技术 的系统性 ，使学生在学 习过程 中对 I 阳：机械设计与制造，2005。5．
CAPP技 术 的全 貌有 一 个 系统 的了 解 ，收 到 了较 好 的 教 一 【7】袁新芳。刘极峰-应用型本科 CAD／CAM课堂教学改革之初探【JJ．
学效果。 l 常州：江苏技术师范学院学报，2004，2-
rI1le Conforn~ty and elractio~of ndl珈‘0； in the Curricula of Madfme Manufacture and Automatation
LIU Ji-Feng， WANG Fu—Rong
(Mechanical Engineering Department of Nanjing Institute of Technology，Nanjing Jian~u 210013，China)
Abstract： The paper discusses the connotation and the extension of the CAPP technology ， studies necessity of the conformity， and
proposed the conformity mentality and the measure．W e have carried on the bold reform and practice in the curricula construction in
order tO effectively reduce the unnecessary repetition or ignorance of CAPP technology concepts in the correlated curriculums，
strengthen the relationship among various curricula，enable the fully utihzation of teaching experiment resources．Remarkable effect
has been reorganized．
Key words：CAPP technology；confomfity；reorganization；machine manufacture and automation
(上接 第 72页)
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时 间 ／(see)
(a)时域波形
(b)频 谱 图
圈 4 测点 1的时域 波形及 其频 谱 圈
Fig．4 Time domain waveform and FFT spectrogram of
measurment point I
的 智能 化 和 处理 能力 。煤 矿 井 下设 备 故 障 诊 断 的初 步 应
用 表 明 ，本 记 录 仪能 够 实 现 海 量存 储 ，为 井下 综 采 机 械
化 设备 状 态 监测 和故 障诊 断 提 供 大量 的信 息 支持 ，同 时
通 过对 这 些 数 据 的 分析 可 以为 综 采 设备 的设 计改 良和 性
能改善提供理论依据和基础。
本 记 录仪 不 仅 能 够 在煤 矿 井 下 所使 用 ，而 且 也 能 够
在 其他 如 矿 山 、石化 等 有 爆 炸性 混 合 气 体 存 在 的艰 苦 行
业 中使 用 。另外 ，该 仪 器 具 有极 强 的扩 展 能力 ，可 根 据
现场需 要对 通道 数 、存 储 容量进 行扩 展 。
参考 文献 ：
【l】薛光辉．井下便携式数据记 录仪的研 制【D】．北 京 ：中国矿业大学 (北
京 校 区 )，2003．
【2】综 采技术 手册编委 会．综 采技术 手册【M】．北京 ：煤炭工 业 出版社 。
20o1．
Design of Intrinsic Safe Type Portable Data-recorder
XUE Guaag-Hui ，ZHOU Bin ，FAN Shuang-Yan：,WU Miao
(1．The college of Mechanical Electronic& Information Engineering，China University of Mining and Technology—Beijing．Beijing
100083，China；2．Technology Center of W estem Coal Mine Corporation Ltd．，Xining Qinghai 810001，China)
Abstract ： This paper introduces one improved intrinsic safe type data—recorder based on 386 mi crocomputer techn ology ． The
recorder features explosion—proof, dust—proof, waterproof, multiple—channel data acquiring， nlass storage， portable and etc． The
recorder not only can be used in m ine， but also can be used in other industry where explosive mixed gas exists such as mine，
petrochemi cal industry and etc．
Key word s：Data recorder：Intrinsic safety ：Fault diagn osis
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