（3）工序图
工序图是工艺设计结果的图形表达形式。含有工序图的工艺过程文件一般称为工序卡，是零件生产的重要指导文件。手工绘制工序图存在效率低、工作量大、标准化程度差和不便于计算机统一管理等缺点，所以人们要求CAPP系统能自动生成工序图。然而，由计算机自动绘制的工序图与普通用人机交互法绘制的工序图或工程图却是完全不同的概念。这是因为工序图自动绘制系统除了应具有一般绘图系统所具有的功能外，还具有如下特点：
a.绘制工序图的信息要由CAPP系统自动产生，零件形状与加工要求等信息随着工序的不同而不同，所以自动绘制是一个动态过程；
b.工序图自动绘制是一个完全由参数驱动的绘图过程，目前还只能应用在比较简单的零件上；
c.零件种类千差万别，很难用一种固定的方法绘制所有类型零件的工序图；
d.一些局部视图，例如局部剖视图、局部向视图等，目前还无法自动生成，必须用人机交互法进行绘制。
因此，工序图的自动绘制是目前CAPP系统中的难点之一。
（4）切削用量
切削用量是指切削速度、每转进给量和切削深度。这些参数对加工时间、表面质量、切削力与切削功率有直接影响，同时对加工精度和加工费用也有重要影响。
在选择切削用量时必须考虑这些影响，有时需要折衷处理相互之间的矛盾。目前，在CAPP系统中确定切削用量的方法有查表法和实验公式法两种。
查表法要求首先将手册上的各种适合不同机床、刀具、工件材料、切削深度等条件的推荐进给量和切削速度等数据存入工艺数据库，并设计好查询逻辑，然后由CAPP系统根据工艺设计结果自动在切削用量数据库中搜索需要的切削用量数据。手册上的推荐数据一般是“好”的，但不一定是最好和最优的。
实验公式法就是通过建立经验的数学模型来确定切削用量的方法。有关的数学模型在工艺设计手册上都可以查到。一种推荐的算法是：先按照表面质量要求确定切削深度及进给量的界限，再按切削力的限制计算进给量的值，并尽可能取最大值，最后根据刀具寿命计算切削速度。要想得到切削用量的准确数据或适用可靠的经验公式，还有待大量开展切削用量的实验研究。较先进的切削用量软件应具有优化功能。
（5）加工过程优化
加工过程优化是指在加工过程的各种约束范围内，确定能满足经济效率和质量等目标的各切削参数的最佳组合。优化的目标可以是最低生产费用或者最短生产时间，也可以是两者的加权组合。优化的变量是切削速度v或主轴转速n、进给量f和切削深度t。约束条件是上述变量的取值范围，以及切削力和切削功率等其他加工条件限制。在上述变量中，进给量f一般受机床和被加工零件表面粗糙度的限制，切削深度t与走刀次数有关。当粗、精加工各取一次走刀完成相应的加工时，切削深度是个固定值，等于加工余量，这时可建立单走刀优化模型对加工过程进行优化。当切削余量较大时，可建立多走刀优化模型来优化加工过程，这时的切削深度是一个优化变量。多走刀模型的建立和优化算法要比单走刀模型困难得多。在优化运算时，一般把多走刀模型分解为单走刀模型来处理。比较而言，合理选择切削速度是加工过程优化中最关键的问题。由于影响加工过程的因素很多，所以建立优化模型和构造合理的优化算法是一项复杂的工作。
（6）工时定额
工时定额是衡量劳动生产率以及计算加工费用的重要依据，是企业合理组织生产、进行经济核算、提供产品报价、提高劳动生产率的重要基础。手工计算工时定额效率低，准确性和一致性差，已不能满足工厂现代化发展的要求。目前，应用计算机制定工时定额的方法有查表法和数学模型法两种。
查表法要求事先将各种典型的、具体的生产组织技术条件下的工时定额数据输入到数据库中，CAPP系统以工艺设计结果为依据，按预先设计的逻辑访问数据库，并进行必要的统计计算，以确定各工步或工序所需的工时。首先，这种方法需要存储的数据量非常庞大，数据的录入和维护的工作量也很大，而且当现有数据需要改变或添加时，十分费事。其次，工时定额计算的原始数据表格一般都是非线性的，如果要用现有的关系型数据库来存储和管理这些数据，就必须将这些表格线性化，亦即将复杂的非线性表分解为简单的二维表，这也是一项繁重的工作，而且还会带来数据冗余问题。另外，查表法一般都是在已有的商品数据库上二次开发而成，与CAPP系统的开发环境不一定相同，所以还要建立CAPP系统与数据库之间的专用接口，以解决CAPP系统与数据库之间的数据交换问题。为了克服上述弊端，数学模型法得到特别关注。
数学模型法不依赖于大量的原始数据，而是用经验公式直接计算工时定额。
模型是在生产组织技术条件典型化的基础上建立起来的。
工时定额模型的建立分以下3步进行：
第1步：确定典型的、具体的生产组织技术条件，例如机床型号、加工方法、零件材料、加工批量、零件技术要求等方面的数据。
第2步：按照上述已选定的典型条件搜集有关工时定额的资料，分析时间消耗与主要影响因素之间的函数关系，并建立与这种典型生产组织技术条件相适应的基本数学模型。一般先观测数据点的分布情况，确定可能拟合得比较好的数学公式，再用最小二乘法求解有关参数。如果有多个数学公式都能够拟合数据点，那么可以根据最小方差的原理，选择最好的模型。
第3步：根据生产实际中出现的各种技术组织条件以及一些基本规律以外的影响因素，分别制定出机床系数、材料系数、批量系数等，用以对基本数学模型进行修正，从而得到能适应各种生产条件的实用数学模型。
4.3.3.4工艺数据库和知识库
工艺数据是指CAPP系统在工艺设计过程中使用和产生的数据。工艺知识是指支持CAPP系统进行工艺决策所需要的规则。CAPP系统的工作过程实际上是对工艺数据和知识的访问、调用、处理、生成的过程。为了满足CAPP系统的需要，必须建立工艺数据库和知识库来对数据和知识进行管理和维护。可见，工艺数据库和知识库是CAPP系统的重要支撑系统。
（1）种类和特点
工艺数据分为静态和动态两类。静态工艺数据主要指工艺设计手册上已标准化、规范化的工艺数据，以及标准工艺规程等；静态数据一般由加工材料数据、加工数据、机床数据、刀具数据、量夹具数据、标准工艺规程数据、成组分类特征数据、已输入计算机的零件信息及对应的最终工艺规程等；静态数据常用表格、线图、公式、图形和格式化文件表示。动态工艺数据主要指工艺规划过程中产生的相关信息，例如中间过程数据、零件图形数据、工序图形数据、中间工艺数据、NC代码等。
工艺数据和知识是工程数据的一种形式，其特点为：
a.数据类型复杂
除了关系型数据库所能够表达的数据类型外，还涉及变长数据、非结构化数据、具有复杂关联关系的数据、过程类数据和图形数据，用一般的关系型商用数据库很难实现对它们的管理。
b.动态的数据模式
动态工艺数据是在工艺设计过程中由各个问题求解行为所产生的中间及最终设计结果。在问题求解过程中，必须具备动态数据模式来支持对动态工艺数据的处理。
c.数据结构复杂
工艺数据的复杂数据类型及动态数据模式的特点，进一步导致了其数据结构的复杂和实现的困难。虽然局部工艺数据可采用普通的线性表、树结构、链表结构来实现，但一般认为，全局工艺数据涉及复杂的树状、网状和图状结构。
（2）获取和表达
如何获取、表达CAPP系统所需要的数据和知识，使之既便于计算机内部对它们的描述和管理，又便于CAPP系统的工艺决策，是CAPP系统研究的重要课题。
a.工艺数据和知识的获取
获取工艺数据和知识的基本条件是：数据和知识的表达规范化，并适合于计算机管理；能够用一定的表格或文本来体现，以供用户收集、整理数据和知识使用；工艺数据和知识的获取界面规范化，能够支持人与计算机交互。
数据和知识的获取一般分为两步：
第1步：收集、整理、归纳、总结和分类，并用系统提供的标准文本格式记录下来，这项工作一般由该领域的工程技术人员来完成；第2步：输入、维护和管理，这是在系统提供的知识获取和管理界面的引导下实现的。
b.工艺数据和知识的表达
在计算机内部，工艺数据和知识的表达是通过数据结构来实现的，用于表达工艺数据和知识的数据结构有串、表、栈、树、图以及框架结构和网络结构等。
（3）工艺数据和知识库的设计
a.功能需求
与通用数据库对静态数据的管理模式不同，工艺数据库和知识库的动态与静态相结合的特点决定了其相应的管理功能应具备如下要求：
支持对复杂数据类型的定义；
支持对动态数据模式的操作；
支持复杂数据模型的定义、描述与操作；
支持数据库的版本控制机制、具备多级版本管理能力；
支持工程事务处理和恢复功能；
支持分布环境下的数据操作。
b.数据模型
工艺数据和知识的种类多、数量大、关系复杂，现有的几种数据模型在工艺数据库和知识库中都能得到应用，包括层次模型、网状模型、关系模型和面向对象的数据模型。
c.工作途经
可以采用以下3种方法建立工艺数据库和知识库：
按照数据库设计的一般方法，开发满足工艺数据和知识特点，并适用于CAPP系统要求的工程数据库。但是，由于我们已经谈到的工艺数据和知识的特殊要求，要建立这样的工程数据库决非易事。
根据CAPP的应用特点，用高级语言开发实用型的层次数据库。该方法简单易行，被许多CAPP系统所采用。其缺点是不便于最终用户自行扩充和定义数据类型，缺乏开放性。
在现有商品化数据库的基础上开发工艺数据库和知识库。这也是一种切实可行的方法。其关键技术在于：如何利用关系型数据库来管理工程数据，特别是管理图文数据和非线性数据类型，以及如何开发数据库系统与CAPP系统之间的数据接口，以实现两者之间的数据通信。
（4）建库步骤
工艺数据库和知识库的设计遵循软件设计的一般原则，即“自顶向下，逐步求精”的原则。
建库一般分为以下4个阶段来完成：
第1阶段：分析工艺设计用户的需求；
第2阶段：进行概念结构设计；
第3阶段：进行逻辑结构设计；
第4阶段：进行物理结构设计。
4.3.3.5存在的问题和发展趋势
（1）存在的问题
目前，CAPP存在的问题主要有：
a.CAPP系统零件信息的描述和输入问题
这个问题的实质就是CAD与CAPP的集成问题，直接关系到CAPP系统的实用化和商品化。事实表明，在CAD系统输出图纸以后，由使用者再次向CAPP系统手工输入零件信息的方法是不受欢迎的。最理想的方法是用通用的数据规范为产品设计和制造的全过程提供通用的产品定义模型。
b.CAPP系统的通用性问题
工艺设计是一项个性很强的工作，各个工厂、甚至同一工厂的不同车间，由于产品不同、批量不同、加工环境不同，其工艺设计的方法和习惯都可能不同。另外，由于工艺决策问题本身的复杂性，其制约因素太多且不易把握。所以，CAPP系统的设计是十分困难的工作，很难把它像CAD系统一样做成通用的系统。要解决CAPP系统的通用化问题，首先需要解决CAPP系统结构和方法上的许多基础问题，例如怎样使CAPP的工艺决策规则与系统的工艺决策模块完全独立，修改和添加规则而不必修改源程序就能满足不同用户的需要，工艺设计的进一步规范化和标准化，建立通用、开放的工艺数据库和知识库等。
c.系统的柔性问题
CAPP系统的应用环境千差万别，系统的开发者应向用户提供多种设计手段，以满足不同用户的需要。
d.工艺决策数据和知识的获取、表达及建立相应的数据库问题
工艺决策所用的数据范围很广，如何组织和管理这些信息，并便于扩充和维护，使之适用于各种不同类型的企业和产品，是当今CAPP系统最迫切需要解决的问题。CAPP系统所需要的工艺知识包括工艺决策逻辑、决策习惯、经验、规则等众多内容。这些知识的收集和整理以及获取和表达方法的规范化、标准化，是建立CAPP专家系统的关键和基本问题。
e.探索有效的工艺决策方法和系统结构的问题
工艺决策方法和系统结构方面的研究开发工作主要包括：研制CAPP专家系统开发工具，使系统具有柔性和通用性；开发基于神经网络的CAPP系统，使系统具有自适应、自组织、自学习和联想功能，并避免推理过程中的组合爆炸；建造基于实例和知识的CAPP系统，使系统能够从已经设计过的实例中自动总结、归纳和记忆有关经验，并以此为基础进行工艺设计。
f.工序尺寸自动确定和工序图自动生成的问题
包括工序间尺寸的计算和确定，以及参数化的基于特征的工序图生成方法。
（2）发展趋势
a.集成化趋势
企业信息化的道路是由单元技术集成向企业级集成，再向跨企业集成发展。
