浅谈在实践教学环节中普及CAPPS技术

【摘 要】本文探讨CAPPS技术在大学机械制造与自动化专业学生中的普及，使CAPPS技术在械制造及自动化中能够得到充分的应用，提出相关技术普及的思路与措施，在机械制造自动化实践课程中使学生能更好的灵活利用CAPPS技术完成相关的任务，使实验室的大型教学实验设备得以充分利用。

【关键词】CAPPS技术；高校大学生；普及；大型实验设备；机械制造与自动化

0 引言

机械自动化主要指在机械制造业中应用自动化技术，实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程，加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向，机械自动化的技术水准不仅影响整个机械制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响[1]。机械制造及自动化技术是一项应用计算机及其设备协助工程技术人员完成产品设计和制造的新兴技术。本专业面向设计院所、机械制造、轻工汽车等行业，培养机械制造与自动化专业高级专门人才。该专业毕业生可从事机械制造技术和计算机应用技术复合的工作，如机械产品的计算机辅助设计与制造、计算机辅助产品造型、计算机辅助工艺过程管理和数控技术等。随着机械制造计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展，CAPPS技术起到了促成二者的有机结合的桥梁作用。

因此，在机械制造与自动化专业大学生中普及CAPPS技术的应用是一项必要的且刻不容缓的工作。

1 关于CAPPS技术

Capps（Computer Aided Process Planning System.）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、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。借助于CAPPS，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。

1.1 CAPPS的地位与意义[2]

在机械制造过程中，工艺过程设计是连接产品设计与车间生产制造的中间桥梁，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。工艺过程设计是经验性很强且影响因素很多的决策过程。传统的工艺设计已不能适应目前的机械产品市场以多品种、小批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系统的集成化、智能化方向成为大势所致，而CAPP在其中起着不可替代的作用。

由于计算机集成制造系统（CIMS-computer integrated manufacturing system）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）相接，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CAPPS在实现生产自动化中的重要地位。如下图1

图1

CAPPS（Computer Aided Process Planning System ，又称计算机辅助工艺设计系统）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、逻辑判断和推理等功能来制定零件的机械加工工艺过程。工艺设计是产品开发的重要环节，工艺设计的好坏直接决定零件的生产质量和生产效率以及成本。CAPPS的实施就是为了缩短工艺编制的时间，优化工艺并实现工艺编制的自动化，减轻工艺编制人员的劳动强度；CAPPS的应用还可以使企业的工艺文件实现标准化，实现企业内部数据的高度统一，标准化的工艺文件更加适合企业现代化的生产与管理环境，方便企业应用PDM，ERP等系统。

计算机辅助工艺设计的重要意义在于：可以将工艺设计人员从大量繁重的重复性的手工劳动中解放出来，使他们能将主要精力投入到新产品的开发、工艺装备的改进及新工艺的研究等具有创造性的工作中；可以大大缩短工艺设计周期，保证工艺设计的质量，提高产品在市场上的竞争能力；可以提高企业工艺设计的标准化，并有利于工艺设计的最优化工作；能够适应当前日趋自动化现代制造环节的需要，并为实现计算机集成制造系统创造必要的技术基础

1.2 CAPPS技术的内涵[2-4]

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）和计算机辅助制造（CAM）之间进行连接成为发展之必然，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。CAPPS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、夹具等；③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。

1.3 CAPPS技术的外延[2-4]

CAPPS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，CAPPS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，CAPPS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，CAPPS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。