一、引言
计算机辅助工艺设计(CAPP)是指一定的决策约束条件和给定的资源下为获得需要的设计要求而设计出加工工艺的活动过程，其目的是详细地选择和决定将原材料转变成给定要求的零件的加工过程。随着CAPP技术的发展，两个方面的技术受到越来越多重视[1]：
(1)CAD与CAPP的集成技术工艺设计的自动化需要尽量能从产品中自动抽取出零件信息。但是现有CAD商品系统不能直接完成这种要求，其最大的缺陷就在于它不能完整地把零件的被加工面的工艺信息与被加工面本身有效地联系起来。
(2)CAPP与制造资源的集成技术产品设计工艺师往往不熟悉制造工程师所遇到的约束和资源。因此造成工艺设计不能顺利进行，或增加了实施成本。同时，脱离了制造资源的CAPP系统的可执行性也随之降低。
集成化CAPP集特征建模技术和制造资源的描述于一体，能有效地解决上述问题。本文主要研究集成化CAPP系统中的工艺设计方法及其系统构成。
二、集成化CAPP的理论基础
1．特征建模技术的零件模型
特征建模技术[2]着眼于更好地表达产品完整的技术和生产管理信息，为建立产品的集成信息模型服务，使产品设计工作在更高的层次上进行，设计人员的操作对象不再是原始的线条和体素，而是产品的功能要素。特征的引用使得产品设计人员意图更容易为工艺人员所理解和生产组织，更有利于工艺规程的管理与更改。同时，特征建模技术为规则库和知识库的使用提供了更方便的集成接口。我们把特征分成三类：主特征、辅特征、虚拟特征(零件总体信息、尺寸链、基准等)。零件信息以树形特征库存放。
2．制造资源描述
通过对制造资源的查询，CAPP可以方便而准确地得到工艺设计所需的资源信息[3]。分析制造资源与工艺设计的关系，我们认为：(1)资源数据不是单纯用于系统资源管理更要为艺决策提供具体的数据信息，所以资源的逻辑结构应符合决策模式。(2)制造环境不仅包含各种硬件设备资源，如机床、刀具、夹具、量具等，还应包含为决策提供支持的数据资源，如加工余量、切削用量等。(3)为选择特征工艺方法链务的加工规则库和为工艺决策服务的知识库具有可变性，并随技术的改进而更新，因此也是制造资源的一部分。
三、工艺创成方法
集成化CAPP的基本工作原理是：根据零件特征模型决定的零件信息结构，依靠系统反映的决策逻辑和集成环境下的制造资源生成零件工艺。系统所需要的资源以数据库的形式提供。而工艺设计过程中的各种决策逻辑以决策规则方式存入相对独立的工艺知识库。CAPPP的工艺创成在两个层次上实现[4]：一是工艺宏设计；二是工艺微设计。CAPP的基本原理见图1。
工艺宏设计的主要内容包括特征工艺方法链的选择、零件工艺路线的确定、机床设备的选择等，并根据产品批量和机床设备类型(数控／普通)，利用工序集中或分散的原则，合理划分工序。工艺宏设计可用正向推理，也可采用反向推理。由于工艺设计的解空间较大，多采用正向推理策略。见图2。nextpage
工艺微设计主要完成工艺装备(刀具、夹具、量具)的选择、工序尺寸的计算和切削参数的确定。工艺微设计的参数通过对制造资源的查询获得，但是由于机床设备的工艺性能、几何尺寸对工艺装备、切削参数的约束，因此工艺宏设计也影响工艺微设计的结果。
四、系统介绍
CAPP系统的集成化是CAPP发展的趋势。本文所介绍的工艺设计方法已被运用于上海交通大学CIM研究所开发的863“集成化CAPP产品”——SIP系统。该系统是一个提供支持机械零件图生成、特征定义、工艺创成设计、工艺文档管理以及制造资源描述等集成环境的CAPP系统。SIP系统由4个子系统组成，见图3。
(1)初始化初始化模块亦称制造资源描述与工艺知识建库。它实现对特定制造企业的资源和工艺知识的描述，包括：零件材料库、毛坯库、机床库、刀具库、夹具库、量具库、加工余量库、切削用量及工时库、加工规则库、决策知识库。
(2)特征定义特征定义在AU了OCAD环境下，完成对零件工程图进行特征的定义和特征参数的提取。本模块同时具有绘制工序图的功能。
(3)工艺设计‘本模块完成工艺规程文档的生成。考虑到用户的不同需求，本模块除允许用户进行创成式工艺生成，也保留检索式工艺生成和工艺文档的手工编写方式。
(4)信息维护信息维护用于对SIP系统中特征表示的零件信息、制造资源信息、工艺设计文档进行查询检索、备份、安装和维护。
