作者：王细洋,高凤勤
出版社：航空工业出版社
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计算机辅助零件工艺过程设计原理试读：
前言
机械零件制造工艺过程设计是从产品设计向产品制造过渡的桥梁和纽带，是制造企业生产准备工作的首要步骤。计算机辅助零件工艺过程设计（CAPP）是制造企业致力于生产现代化所必须采用的环节。它不仅仅是工艺设计自动化的重要手段，而且是现代集成制造系统中联系CAD和CAM的桥梁和纽带。企业生产管理和计划调度等部门也必须依赖CAPP系统的输出信息。可以认为，工艺过程设计是企业各部门产品信息的交汇点，是生产现代化的必由之路。
工艺自动设计理论的进展，商品化通用CAPP系统的出现和发展，以及诸如敏捷制造、分散网络化制造等先进制造生产模式的产生，使得计算机辅助工艺过程设计出现了若干新的要求和内容。一方面，过去的工艺自动设计理论与方法已被生产实际证明为较难实现，另一方面，通用CAPP系统在工艺自动决策方面做得并不够，难以适应制造模式和制造技术的发展要求。
鉴于此，编者根据从事该领域多项研究课题的经验，以及为本科生和研究生讲授多轮计算机辅助工艺过程设计原理课程的体会，在参考大量资料文献的基础上，整理编写成本书。书中提出的较多方法和观点是编者的个人见解。
本书第一章分析了手工编制工艺规程的缺陷，讨论了计算机辅助工艺过程设计的意义、发展历史和现状，初步探讨了CAPP系统的实现方法。第二章介绍了实现CAPP系统的一些基础理论，包括工艺设计理论、工艺标准和成组技术。第三章从软件工程观点对CAPP进行了系统分析。第四章讨论了工艺数据库的实现方法以及制造资源建模理论。第五、六章讨论了工艺自动设计理论。第七章介绍了现代制造企业和现代制造模式下的CAPP技术。第八章评述了国内典型的CAPP系统。
研究生张晓荣参与了第八章的编写工作。编写过程中，南昌航空工业学院机械工程系的许多老师和学生提出了不少宝贵的意见，在此深表谢忱！
哈尔滨工业大学王新荣教授认真审阅了全稿，并提出了许多宝贵意见和建议，在此谨致谢意。
由于编者水平有限，本书缺点和不足之处在所难免，恳请读者批评指正。编者2003年11月
第一章 绪论
现代机械制造工业面临的是产品结构复杂、品种变化、批量小、生产周期短，并且要求低成本和高质量的生产环境。面对激烈的市场竞争，制造企业需要采用先进的制造技术和生产模式，以最短的时间和最低的成本生产出高质量的产品，使自己立于不败之地。
机械零件制造工艺过程设计（有时又称工艺设计）的任务是编排零件的机械加工工艺规程，它是从产品设计向产品制造过渡的桥梁和纽带，是制造企业生产准备工作的首要步骤。工艺设计是优化配置工艺资源，合理编排工艺过程的一门艺术。工艺规程是其他一切生产准备工作的依据和原始资料，是产品制造的法规性文件。
计算机辅助工艺过程设计（Computer Aided Process Planning，CAPP）是以计算机为工具，人机交互地或自动地确定产品制造工艺过程的一门软件技术。目的是解决传统的手工编制工艺规程的缺陷，以适应现代机械制造系统的发展需要。
第一节 发展CAPP的意义
一、手工编制工艺规程的缺陷机械产品制造工艺包括机械零件铸造工艺、锻压工艺、焊接工艺、热处理工艺、机械制造工艺和产品装配工艺等。本书所讨论的工艺规程主要是指机械零件制造工艺规程，即金属切削加工工艺规程，或称为机械加工工艺规程。
长期以来，机械加工工艺规程一直是由工艺人员根据他们多年从事相关生产实践积累起来的经验，以手工方式进行设计的。这种手工编制零件工艺规程方法存在着很多缺陷和不足之处，主要表现在：1.需要经验丰富并具有扎实理论基础的制造工艺师。
为了使编制出的零件工艺规程能在满足质量的前提下，在生产率和生产成本两方面得到综合平衡，工艺师必须熟知本企业各种设备的使用情况、企业内各种生产工艺方法、各种工艺规范、各车间工人的技术状况，并与生产有关各方面保持良好的协作关系。最主要的是，工艺师必须透彻理解零件工艺过程设计的各种原则和方法，具有丰富的生产经验，并能在生产实际中灵活应用。
能胜任本行业工作的制造工艺师一般需要有十年以上的生产经历，并在大学中得到系统正规的培训。无论是在我国，还是在西方发达国家，这样的专业人员在生产实际中是很缺乏的。许多制造企业，将刚刚走上工作岗位的本科毕业生推上生产第一线。由于缺乏经验，这些人编制的零件工艺规程，或者是不能保证零件的制造质量，或者是效率低下、生产成本高，难以被生产车间所接受。2.工艺规程一致性差，设计质量不稳定。
由于工艺员考虑问题的侧重点不同，工作经历各异，思维习惯也有所差异，因此，对同一零件编制出的工艺规程是各不相同的。即使是同一个工艺编制者，在不同时期对同一零件编制出的工艺也是有所差异的。
机械制造工艺学是一门经验性很强的学科，在缺乏严格、统一的工艺原则的情况下，很难避免由于人的主观因素而造成的同类零件工艺的不必要的多样性。具体而言，机械零件具有多个加工表面，每个表面可以通过不同加工方法来保证，加工工序组合顺序的不同又可以导致整个零件加工工艺规程的差异。
工艺规程一致性差所带来的后果是，原应具有相似工艺过程的零件，却人为地设计出不同的工艺过程，在不同种类和数量的机床上加工，使零件制造过程产生了不必要的多样化。这对生产的组织管理、降低产品生产成本、提高生产效率和保证加工质量是相当不利的。3.设计效率低下，需要大量的重复性劳动。
一种新产品问世，要经历产品设计—生产准备—加工生产等三个大阶段。生产准备包括工艺过程设计、专用夹具和刀具设计、专用机器及其他工艺装备设计等。据统计，工艺过程设计所占的比重，约为整个生产准备时间的40%。
编制零件工艺规程，常常需要查阅大量的工艺手册，参考许多工艺文件，并填制很多表格，绘制大量的加工简图。此外还需要进行一些烦琐的尺寸换算、余量校核。这些工作劳动量大、周期长，如果纯粹用手工进行则很难满足生产自动化的要求。并且，繁琐而重复的简单劳动也束缚了工艺人员的创造性，妨碍他们从事开拓型的工作。4.工艺过程很难实现优化，很难真正起到引导生产的作用。
工艺过程的优化是指在产品质量、生产成本和生产效率三方面获得最佳的平衡，它包括整个工艺过程的优化和局部机床工序的优化。在没有引入计算机之前，工艺过程的优化是很难实现的，主要依据工艺人员的模糊经验以及主观的直感。
工艺设计主要是在分析和处理大量信息的基础上进行选择（加工方法、机床、刀具、加工顺序等）、计算（加工余量、工序尺寸、公差、切削参数、时间定额等）、绘图（工序图）以及填写工艺文件等工作，而计算机能有效地管理大量的数据，进行快速、准确的计算，进行各种形式的比较和选择，能自动绘图和编制表格文件等。这些功能恰恰能适应工艺优化设计的需要。CAPP不仅能实现工艺设计自动化，还能把生产实践中行之有效的若干工艺设计原则及方法转换成工艺设计决策模型，并建立科学的决策逻辑，从而编制出最优的制造方案。5.不能适应现代集成制造系统的需求。
现代集成制造系统（CIMS-Contemporary Integrated Manufacturing Systems）要求工艺设计能够实现自动化，也就是能够自动地将产品设计数据转化为制造数据。人们已越来越认识到，工艺规程设计难以实现自动化，是现代集成制造系统中实现CAD、CAM集成的瓶颈因素。CAPP是实现现代集成制造系统的关键性环节。产品数据管理系统也需要计算机辅助工艺过程设计提供的大量数据。二、发展CAPP的意义
CAPP技术将能克服手工编制工艺规程的上述缺陷，并将带来以下几个方面的好处。
由于采用了技术经济分析和优化手段，因而提高了设计质量和一致性。大幅度缩短了设计周期，对修改设计、变更计划能快速响应。编制的工艺规程更加详尽和完善。减少了产生计算错误的可能性。提高了工艺过程典型化程度和工装利用率。减少了编写工艺文件的工作量。工艺人员的经验可以得到积累和继承。
计算机辅助零件工艺过程设计不仅仅是工艺设计自动化的重要手段，而且在现代集成制造系统中发挥重要的作用。有关这方面的内容，详见后述。
需要指出的是，CAPP在泛CAD领域中是研究和发展较早的软件技术之一，但与同类的CAD/CAM软件技术相比，CAPP软件的发展却大大地落后。在许多制造企业，加工部门早已用上了CAM软件，产品的设计部门早已甩掉了图板，甚至用上了三维的设计和分析软件，而工艺设计部门却迟迟扔不了钢笔和工艺手册，仍然重复着几十年来的工作习惯和方法。个别企业为了追求计算机应用的普及，使用一些通用的办公软件，或者二维CAD软件来代替CAPP工作。20世纪90年代中后期，制造业的企业信息集成成为大家关注的热门话题，在一些企业实施了企业级的PDM或MRP Ⅱ甚至ERP软件后，才发现CAPP成为阻碍企业信息化建设的瓶颈。
第二节 CAPP系统特点及发展概况
一、企业对CAPP系统提出的要求现代制造企业对CAPP系统提出了如下基本要求：
简单方便的零件工艺信息描述方法，自动接收并识别零件原始输入信息；检索标准工艺文件；选择加工方法；安排工艺路线；选择机床和工装设备；选择切削用量；确定工序尺寸；计算工时定额；绘制工序简图。一些CAPP系统将数控自动编程和加工过程仿真也作为其中的一个功能模块。
上述功能全部由计算机自动实现，在目前是比较困难的，在大多数情况下，只要实现其中的部分功能模块就可以了。
为了适应现代集成制造的需要，制造企业对CAPP的功能需求往往不限于上述方面，还要涉及到以下方面：
1.基于产品结构。在企业中，一切生产活动都是围绕产品而展开的，而不是仅仅围绕某个零件。工艺规程作为产品的属性之一，应在工艺设计计划指导下，围绕产品结构（基于装配关系的产品零/部件明细表）展开。基于产品结构进行工艺设计，可以直观、方便、快捷的查找和管理工艺文件。
2.工艺管理功能。在工艺工作中，工艺管理是非常重要的一部分，它包括产品级的工艺设计、工艺汇总、材料定额汇总、工装夹具设计等。企业往往希望将CAPP纳入产品数据管理（PDM）的一部分，输出诸如工艺汇总卡片、工艺设计目录、工夹具申请单等文件。
3.资源的利用和管理。在工艺译计的过程中，需要用到企业资源，所谓资源就是工艺设计需要支配的工艺资源数据（设备、工装物料和人力等）、应用工艺技术支撑数据（工艺规范、国家/企业技术标准）、参考工艺技术基础数据（工艺样板、工艺档案）。各个企业的资源是不同的，并且使用资源的方式也是不同的。CAPP系统应提供广泛而灵活的资源内容和资源使用方式，对资源进行有效的管理与维护。
4.流程管理。工艺设计要经过设计、审核、批准、会签等工作流程。CAPP系统应能实现这种工艺工作中的流程作业，并实现对定型产品的工艺进行分类归档，以及归档后的有效利用。
5.标准工艺和工艺数据库。CAPP系统中应具有标准或典型工艺的存储、查询和利用功能。在工艺设计中根据相似零件具有相似工艺的原理，将标准工艺规程作为进行类似工艺设计的参考或模板。系统还应具有包含工厂设备、工艺参数等数据的工艺数据库。
6.集成化的要求。企业实施CAPP技术的目的并不是“放下钢笔，甩掉手册”，而是为企业的信息化建设准备准确的数据。计算机集成制造是现代制造业的发展趋势，作为集成系统中的一个单元技术，CAPP系统实现集成化是必然的。在并行工程思想的指导下实现CAD/CAPP/CAM的全面集成，进一步发挥CAPP在整个生产活动中的信息中枢和功能调节作用。这包括：与产品设计实现双向的信息交换与传送；与生产计划调度系统实现有效集成；与质量控制系统建立内在联系等。
就使用而言，CAPP软件系统应满足：使用简便，软件风格规范、人机界面友好，针对性强，具有二次开发功能等。二、CAPP系统设计特点
CAPP的研究在机械制造领域获得广泛重视，也取得了较大进展。但毋庸讳言的是，真正意义上的通用CAPP系统尚未出现，工厂能够实际应用，或至少能初步应用的系统仍然较少。成功的CAPP系统的前景仍然比较模糊，这与它在现代制造领域的重要作用很不相称。之所以存在这些问题，这与CAPP系统的设计特点是分不开的。1.工艺设计具有较强的领域针对性，难以构建通用的CAPP系统。
机械制造业的范围很广，不同的工厂，甚至同一工厂的不同车间，由于加工对象、加工设备、生产批量、工艺方法和工艺习惯都不一样，对该工厂适用的工艺规程，不一定适合另一工厂。通用的工艺决策逻辑难以实现。工艺设计的这种特点，使得难以像CAD系统那样，能够研发出通用的、能普遍为制造企业所接受的CAPP系统。CAPP系统的开发，应针对特定制造企业，具有项目性质。目前，市场上商品化的所谓通用CAPP系统，实际上是一种工艺图表辅助填充工具，不能称之为真正的CAPP系统。
一般认为，专家系统技术将是实现通用CAPP系统的较好方法，它将领域知识和决策推理机独立。但在知识表达和通用决策推理机的实现方面还存在许多有待解决的问题。2.CAPP的自动化决策实现困难。
工艺人员的知识大多是模糊的经验知识，不具备精确的定义和严格的数学模型，难以纳入程序开发中。工艺设计缺乏坚实的科学基础和优良的工艺设计自动化理论。这使得难以实现工艺规程的自动化决策，难以构建真正意义上的工艺自动化设计系统。只有针对具体的零件对象和制造环境，才有可能实现局部的工艺决策自动化。3.CAPP系统必须基于二维CAD系统平台。
工艺设计实际上是填写大量的规范化的工艺表格，例如工艺路线卡、机床工序卡，并常常需要绘制大量的工艺简图。设计时还需要将零件图作为设计参考。这一切使得CAPP系统的开发必须基于二维CAD系统平台，并将CAD内核与工艺设计融为一体。理想的模式是由具有自主知识版权的CAD软件商来开发CAPP系统，例如目前的开目CAPP、CAXA工艺图表及CAPPFramework。由于具有自主知识版权的CAPP开发者毕竟是少数，因此大多数开发者只能将商品化CAD系统（例如AutoCAD）作为平台，借用其表面上的二次开发功能或图形功能来实现。存在的问题是开发困难，使用不方便，依附性强，软件成本高。4.CAPP系统涉及大量的选择性决策逻辑和数据库操作，纯计算模型较少。
这使得它与CAD系统的开发不同，但也与纯粹的信息管理系统不同。开发CAPP系统的技术起点要求低，技术积累需求少。领域型的CAPP系统甚至可由工厂工艺人员自主开发。三、CAPP技术现状与发展
CAPP系统的研究和发展经历了较为漫长曲折的过程。一般认为，Niebel于1965年首次探讨用计算机来辅助工艺设计，当时只是尝试用数据库技术检索和查询一些工艺数据及已有工艺。
1976年研究出第一个派生式CAPP系统（CAM-I的CAM-I’S Automated Process Planning系统）。CAPP系统的实现方法经历了派生式、创成式、半创成式以及采用人工智能（专家系统）的阶段。如图1-1所示，20世纪60年代以前手工编制工艺规程，70年代用数据库技术存储和检索格式化的工艺规程，80年代采用专家系统技术，并出现几何推理（特征识别）技术，90年代开始初级机器学习，并朝专家系统开发工具的方向发展。国内CAPP研究的深入程度、覆盖面和发展水平如果保留地说还没有超过国外，则至少也已处于并驾齐驱的阶段。图1-1 CAPP系统发展历程
同时一些比较敏感的专家在90年代中后期重新衡量了CAPP软件在企业内应发挥的作用，逐步抛弃了传统的CAPP的研究方法。开发重点从注重工艺过程的自动生成，转变到为工艺人员提供软件工具，在制造业信息化的大环境下为企业提供服务。商品化CAPP产品的研发自90年代末开始在中国重新活跃起来，CAPP在企业的应用得到了迅速的发展。
各种商品化的CAPP（如开目CAPP、CAXA工艺图表、GAPPFramework、PRO/Process for MFG等）开始走向市场。这些商品化的CAPP系统开发方法和侧重点各不相同，有的CAPP系统在二维CAD图形平台的基础上开发，然后将生成的工艺数据传送到其他的数据库系统中；有的CAPP系统在某种特定的数据库系统上生成工艺数据，然后在CAD平台上生成工艺卡片。甚至也有CAPP系统是纯粹的工艺卡片填写工具，其生成的工艺卡片是某种特定的文件。虽然存在若干问题，但这些CAPP软件能为工艺人员提供一定的服务，能满足制造企业部分需求。
预计，CAPP系统将会朝以下几个方向发展：1.集成化、网络化。
不仅需要考虑与CAD、CAM的集成，还需要考虑与ERP、PDM、CAQ等系统的集成。不仅将CAPP系统纳入企业的设计自动化系统中，还需纳入企业管理信息系统中。
其中，CAD/CAPP/CAM集成一直是研究的热点和难点。集成的困难之处在于CAD、CAPP和CAM各自的研究侧重点不同：CAD关心的是几何形状信息，CAPP关心的是加工信息，CAM既关心零件几何形状信息又关心加工信息。由于历史的原因，三者是独立发展的。CAD常以线框、面模型或者实体模型来描述零件，提供的零件信息仅仅是几何数据和图形拓扑数据，而CAPP要求以加工表面来描述零件，CAD实际输出与CAPP输入需求的这种不协调性是集成的主要障碍。集成的基本任务就是实现各独立系统间信息的顺畅传递，因此数据交换双方必须遵循统一的产品数据模型和数据交换机制。目前数据交换标准在向STEP（Standard for the Exchange of Product model data）靠拢。支持STEP标准的特征建模和特征造型是CAD的重要发展方向之一。
支持网络功能，使分布在企业不同部门的设计人员能共享功能和信息。更进一步借助于互联网，不同地域的企业也可以分享和交流工艺信息。2.系统通用化与决策自动化的统一。
为了能使CAPP系统在企业中更好的推广应用，CAPP系统应提供更好的开发模式。领域型CAPP系统虽然针对性强，但通用化程度低，难以适应企业的产品类型、工艺方法和制造环境的发展和变化。而目前商品化的CAPP系统由于强调了通用性，则过分牺牲了决策的自动化，不能适应发展的需求。
以基于数据库的交互式设计方法为基础，采用多元化决策策略，将是解决问题的较好方法。3.支持以敏捷制造为代表的先进制造模式。
敏捷制造是网络化时代，为了实现基于时间的市场竞争策略而提出的一种制造模式和哲理。它将柔性的先进制造技术、熟练掌握生产技能的有知识的劳动力，以及促进企业内部和企业之间的灵活管理，三者集成在一起，对千变万化的市场机遇作出快速响应，最大限度地满足顾客的需求。它应允许企业管理者根据市场的要求对产品的生产速度进行调整，并不需要额外的投资。敏捷制造包含了许多新思想和新方法，例如，可重构的和不断改变的生产系统、以信息为主和与批量无关的制造系统、向基层下放权力和简化领导层次等。
传统CAPP系统一般针对特定的零件类、生产批量和制造环境，并以某一类工艺师的经验为基础。输出的工艺规程一般是单一的和固定的，不能适应变化了的情况。而敏捷制造的核心是基于网络技术的快速重组制造系统，零件类型、制造环境乃至于批量和工艺习惯都是变化的。敏捷制造概念中的工艺设计理论与方法必须适应这些变化。四、CAPP系统的实现方式（一）传统的观点
就实现原理上考虑，人们一直将CAPP系统分为三类：派生式、创成式和混合式。
派生式系统（Variant system），又称变异式系统、样件式系统。派生式系统建立在成组技术基础上，利用零件的相似性进行系统设计和新零件工艺规程的生成。对每一族相似零件提取其工艺特征，建立能包容其所有特征的假想零件（主样件）及其工艺规程。对于新的零件，按照特定编码查找对应的主样件，检索其典型工艺规程，进行必要的修改，最后生成该零件的工艺规程。派生式CAPP技术成熟，原理简单，因而发展最早，针对特定的零件类和制造环境，能够研制出实用的系统。但这样的系统只能完成检索式设计任务，难以适应零件类型和加工环境的变化；从实质上说编制工艺规程都是由人来完成的，不能摆脱对工艺编制人员的依赖，因而自动化程度低，并且系统的准备时间较长。
创成式系统（Generative system）主要依靠系统的逻辑决策，自动生成新零件的工艺规程。它不依赖作为典范的标准工艺规程，因而具有较高的柔性。“创成”是就生成工艺过程的宏观而言的，它并不意味着工艺过程的每一个决策步骤都必须是从无到有地创成，这很容易成为研究创成式系统的误区。早期的创成式CAPP系统将决策逻辑植入程序代码中，依靠决策树和决策表进行设计。由于工艺过程设计较为复杂，针对性强，这种创成式方法难以随零件类型和生产环境的变化自动生成所需的合理的工艺规程。
目前，专家系统已成为创成式CAPP的技术基础。它将工艺实践经验以产生式规则或其他知识表达形式纳入知识库中，成为系统推理的依据。系统推理机和知识库实现了分离，便于系统设计者和工艺师的合作。工艺过程设计的主要问题不是数值计算，而是对工艺信息和工艺知识的处理，这正是专家系统的特长。并且，专家系统的追踪解释功能使工艺设计过程透明化，易于被工艺人员接受，并便于使用、检验和维护。
当企业生产的大多数零件相似程度较高，因而划分的零件族数较少，每族零件数较多时，采用派生式系统具有明显的优越性，例如专业齿轮厂。派生式系统检索的是整个工艺规程，创成式系统检索的是工艺决策知识和数据，从本质上说两者有一致之处。如果能由系统自动修改并编辑标准工艺规程，则派生式系统与创成式系统孰高孰低尚难定论。
混合式系统则是综合采用这两种方法，例如，在全局性的零件加工工艺路线生成方面，采用派生式，而在局部的机床工序设计方面则可以采用创成式原理。（二）现实情况
由于工艺过程设计问题本身的特殊性，无论是专家系统式还是传统式的创成式系统，完全实现是非常困难的，甚至是不可能的。一些学者甚至认为，派生式和创成式原理仅只有理论价值，没有实践意义。目前，多数商品化通用CAPP系统（例如开目CAPP、CAXA工艺图表）的研发者们已抛弃了工艺自动化决策的想法，无视工艺自动化设计已有的研究成果，以一种更实际的交互式工艺图表填充思想来开发CAPP系统。
这些商品化CAPP系统仅仅提供一个工艺编制的平台，大量的工作均由作为设计者的人来完成，系统只完成简单的数据填写和表格生成的工作，不能适应制造业自动化的要求。
我们认为，CAPP系统应采用交互式多元化设计策略，即“交互式填表＋工艺检索＋工艺数据管理＋部分自动决策”方式，其中人机交互式为主体。所谓多元化设计，指在CAPP系统中，从实际需要和系统实现方便出发，采用检索式、派生式、半创成式、创成式以及所谓“基于实例”的混合设计策略。构造CAPP系统的每种方法各有其适用条件和优缺点，生产实际中的问题常常是复杂的，单一的方法不能满足千变万化的生产要求，所以多元化设计思想有其合理之处。创造性的工作主要由设计者来完成，简单重复的工作由计算机来实现。应充分利用已有的软件开发工具，工艺图表采用“所见即所得”的方式来实现。
第三节 现代集成制造系统
一、CIMS的概念与发展传统的“制造”概念只局限于产品的加工和装配过程，现代意义上的制造，实际上是一组相关操作和活动的集合，它包括市场需求、设计开发、制造生产、销售使用、报废处理和再循环等一系列与制造工业有关的生产活动。
制造系统通常定义为一个包含若干相互关联的制造功能子集的生产组织，在这个组织中，将生产时间、制造成本、设备利用等生产功能要素联系起来，达到总生产性能的优化。制造功能子集包括设计、计划、生产和控制，并与系统外的产品估价、市场、投资和人等生产功能因素相联系。“计算机集成制造”（CIM-Computer Integrated Manufacturing）最早是由美国人约瑟夫·哈林顿博士于1973年提出来的。哈林顿强调了制造的全局观点（即系统观点）和信息观点。这是信息时代企业组织、管理现代化生产的最基本、最重要的两个指导性观点，也是理解现代化企业生产、管理模式的基础。可以说，CIM是信息时代组织、管理企业生产的一种哲理，是信息时代新型企业的一种生产模式。按照这一哲理和技术构成的具体实现便是计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS）。
1987年我国863计划CIMS主题专家组认为：“CIMS是未来工厂自动化的一种模式。它把以往企业内相互分离的技术（如CAD、CAM、FMC、MRP Ⅱ等）和人员，通过计算机有机地综合起来，使企业内部各种活动高速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以提高企业对多变竞争环境的适应能力，使企业经济效益持续稳步地增长。”
经过十多年的实践，我国863计划CIMS主题专家组在1998年提出CIMS的新定义：“将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段。通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人（组织、管理）、经营和技术三要素的集成，以加强企业新产品开发的T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）、E（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。”
与国外CIMS的发展相比较，我国CIMS不仅重视了信息集成，而且强调了企业运行的优化，并将计算机集成制造发展为以信息集成和系统优化为特征的现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing Systems）。
随着信息技术的发展，系统集成技术领域发展十分迅速，如基于Web技术的制造应用系统的集成、面向对象和浏览器/客户机/服务器及CORBA和COM/OLE规范的企业集成平台和集成框架技术、以互联网和企业内部网及虚拟网络为代表的企业网络技术、异构分布的多库集成和数据仓库技术等。
CIMS的应用范围也越来越广。在欧美等发达国家已有许多大中型企业实施了CIMS，不少小型企业也在纷纷采用CIM技术。根据美国乔治·华盛顿大学新兴技术预测委员会的预测，到2012年，80%的工厂将采用CIM技术。
在CIMS的研究方面，目前我国已造就了一支约3000人的具有较高水平的CIMS研究队伍，CIMS总体技术的研究已处于国际上比较先进的水平。在企业建模、系统设计方法、异构信息集成、基于STEP的CAD/CAPP/CAM/CAE、并行工程及离散系统动力学理论等方面也有一定的特色或优势，在国际上已有一定的影响。清华大学国家CIMS工程技术研究中心和华中理工大学CIMS研究中心分别获得了1994年度和1999年度美国制造工程师学会SME“大学领先奖”。
在CIMS的应用方面，我国已在20多个省市（行业）的200多个企业实施或正在实施CIMS应用示范工程，其中已有50家左右通过验收，并取得显著效益。北京第一机床厂CIMS工程荣获1995年度美国SME“工业领先奖”。863计划CIMS主题在10年的实践中，形成了一支大约3000人的工程设计、开发、应用骨干队伍，总结出了一套适合国情的CIMS实施方法、规范和管理机制。
预计CIMS技术将朝着集成化、智能化、全球化、虚拟化、标准化和绿色化的方向发展。
·集成化。CIMS的“集成”已经从原先的企业内部的信息集成和功能集成，发展到当前的以并行工程为代表的过程集成，并正在向以敏捷制造为代表的企业间集成发展。
·智能化。智能化是制造系统在柔性化和集成化基础上进一步的发展和延伸，目前已广泛开展对具有自律、分布、智能、仿生和分形等特点的下一代制造系统的研究。
·全球化。随着“网络全球化”、“市场全球化”、“竞争全球化”和“经营全球化”的出现，许多企业都积极采用“敏捷制造”、“全球制造”和“网络制造”的策略。
·虚拟化。在数字化基础上，虚拟化技术的研究正在迅速发展。它主要包括虚拟现实（VR）、虚拟产品开发（VPD）、虚拟制造（VM）和虚拟企业（VE）等。
·标准化。在制造业向全球化、网络化、集成化和智能化发展的过程中，标准化技术（STEP、EDI和P-LIB等）已显得愈来愈重要。它是信息集成、功能集成、过程集成和企业集成的基础。
·绿色化。绿色制造、面向环境的设计与制造、生态工厂、清洁化工厂等概念是全球可持续发展战略在制造技术中的体现，是摆在现代制造业面前的一个新课题。二、制造业信息化
随着CIMS技术的发展，人们又提出了制造企业信息化的概念。
制造企业信息化是指企业利用信息技术（包括计算机技术、通信技术和自动化技术等）改善企业的经营、管理、生产的各个环节，提高生产效率，提高产品质量，降低消耗，提高企业的创新能力。它是企业组织、管理现代化生产的有效途径。
按计算机应用的规模，制造业信息化大致可分为如下几个阶段：
1.单机的计算机应用。如采用CAD提高工程设计及绘图的效率和质量，采用计算机进行财务、工资或合同等单项管理。
2.局域网支持下的计算机应用。用计算机网络技术实现跨部门的计算机应用，如产品设计部门基于网络和数据库的CAD、CAPP、CAE以及各管理部门的MRP Ⅱ应用。其技术水平和效益比前者提高了一步。
3.网络数据库支持下全企业范围的计算机应用综合系统。这是CIMS的信息集成阶段。这一阶段把企业各个单元的计算机应用，如CAD、CAE、CAPP、CAM、MRP Ⅱ车间管理与控制、质量保证以及办公、辅助决策等集成起来，实现信息资源共享、优化运行，使企业产品上市更快（T）、质量更好（Q）、成本更低（C）、服务更好（S），使企业有更强的竞争能力。
4.广域网、互联网支持下的企业间信息集成和资源优化。这一阶段企业的信息化突破了企业的界线，这是敏捷制造阶段的企业信息化。
863计划CIMS主题提出的现代集成制造系统，包含了企业信息化的第三、第四两个阶段。可以说，CIMS是一体化的企业信息化，是企业信息化的高级阶段。企业信息化的第一、第二阶段为CIMS的实施创造了技术和人才的基础。
需要指出：（1）企业信息化是企业从经营、生产、管理需求出发，量力而行的实现过程。一切以是否对提高企业竞争能力为依据。（2）在今天，企业信息化不一定从第一阶段开始，因为单机计算机应用的一些软件和资源软件在第二、第三阶段可能是不能用的。比较好的办法是企业在需求和经营战略目标的指导下，按CIM哲理，做一个一体化的信息化设计，然后分步实施。
CIMS是一个发展中的概念，实际上现代化企业的模式也是发展中的。CIMS的发展，吸收了大量的先进管理思想和信息技术的新成果，伴随着现代企业的发展而发展起来的，因此CIMS成为现代化企业的一种模式是很自然的。三、CIMS组成
CIMS通常由管理信息分系统、设计自动化分系统、制造自动化分系统、质量保证分系统、计算机网络分系统和数据库分系统，共六个部分有机组成，即CIMS由四个功能分系统和两个支撑分系统组成。
1.管理信息分系统。具有预测、经营决策、生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具和人力资源等管理信息功能，通过信息集成，达到缩短产品生产周期、降低流动资金占用、提高企业应变能力的目的。
2.设计自动化分系统。用计算机辅助产品设计、工艺设计、制造准备及产品性能测试等工作，即CAD/CAPP/CAM系统，目的是使产品开发活动更高效、更优质地进行。
3.制造自动化分系统。它是CIMS中信息流和物流的结合点。对于离散型制造业，可以由数控机床、加工中心、清洗机、测量机、运输小车、立体仓库、多级分布式控制（管理）计算机等设备及相应的支持软件组成。对于连续型生产过程，可以由DCS控制下的制造装备组成，通过管理与控制，达到提高生产率、优化生产过程、降低成本和能耗的目的。
4.质量保证分系统。它包括质量决策、质量检测与数据采集、质量评价、控制与跟踪等功能。该系统保证从产品设计、制造、检测到后勤服务的整个过程的质量，以实现产品高质量、低成本，提高企业竞争力的目的。
5.计算机网络分系统。采用国际标准和工业规定的网络协议，实现异种机互联、异构局域网络及多种网络互联。它以分布为手段，满足各应用分系统对网络支持的不同需求，支持资源共享、分布处理、分布数据库、分层递阶和实时控制。
6.数据库分系统。它是逻辑上统一、物理上分布的全局数据管理系统，通过该系统可以实现企业数据共享和信息集成。
上述CIMS构成是最一般和最基本的构成。需注意以下几个方面：（1）对于不同的行业，由于其产品、工艺过程、生产方式、管理模式的不同，其各个分系统的作用、具体内容也是各不相同的，所用的软件也有一定的区别；（2）由于企业规模不同，分散程度不同，也会影响CIMS的构成和内容；（3）对于每个具体的企业，CIMS的组成不必求全，应该按照企业的经营、发展目标及企业在经营、生产中的瓶颈选择相应的功能分系统，对多数企业而言，CIMS应用是一个逐步实施的过程；（4）随着市场竞争的加剧和信息技术的飞速发展，企业的CIMS已从内部的CIMS发展到更开放、范围更大的企业间的集成。如设计自动化分系统，可以在互联网或其他广域网上的异地联合设计；企业的经营、销售及服务也可以是基于互联网的电子商务（EC），供需链管理（Supply Chain Management）；产品的加工、制造也可实现基于互联网的异地制造。这样，企业内、外部资源更充分的利用，有利于以更大的竞争优势响应市场。四、CAPP在CIMS中的地位和作用
CAPP属于设计自动化的范畴。设计自动化在CIMS中居重要作用，它是指利用计算机软硬件及网络环境，实现产品开发全过程的一种技术，即在网络和计算机辅助下通过产品数据模型，全面模拟产品的设计、制造、装配、分析等过程。设计自动化不仅贯穿企业生产的全过程，而且涉及企业的设备布置、物流、生产计划、成本分析等方面，因而可以大大缩短产品研制周期、降低开发成本、实现最佳设计目标，获得最大经济效益。
在CIMS全局中，CAPP的作用体现在：
1.在设计自动化系统中，CAPP是联系CAD和CAM的桥梁和纽带。CIMS的核心就是研究如何将各分散的、独立的单元自动化子系统集合成一个相互协调、总体优化的集成系统。
CIMS的关键是系统集成，而集成化的CAD/CAPP/CAM/CAE则是CIMS的核心单元技术和基础，它主要支持和实现CIMS产品的设计、分析、工艺规划、数控加工及质量检验等工程活动的自动化处理。要求产品设计与制造紧密结合，其目的是保证产品设计、工艺分析、加工模拟，直至产品制造过程中的数据具有一致性，能够直接在计算机间传递，从而克服由图纸、语言、编码造成的信息传递的局限性，减少信息传递误差和编辑出错的可能性。CAD输出信息只有经过CAPP系统的处理才能变成CAM的加工信息。
2.在管理信息系统（MIS）中发挥重要作用。工艺过程设计是企业各部门产品信息交汇的重要环节，企业生产管理和计划调度等部门必须依赖CAPP系统的输出信息，这些信息包括制造工艺过程的设备、工装、材料定额、工时定额等。同时，CAPP也接受MIS发出的技术准备计划、原材料库存、工装状况、设备状况等数据。在产品数据管理（Product Data Management，PDM）、企业资源规划（Enterprise Resource Planning）中，CAPP是一个重要的功能模块，发挥着必不可少的作用。
3.向制造自动化系统（MAS）提供产品加工的工艺方案、设备和工装的使用要求、数控加工程序的原始数据等信息。
4.向质量保证系统（CAQ）提供工序质量要求、中期检验和最终检验的规范等工艺数据，生成质量控制计划和质量检测计划；同时接受CAQ反馈的质量数据，以便及时修正工艺规程。
5.CAPP在并行工程中起承前启后的作用。并行工程（CE-Concurrent Engineering）是并行进行产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）一体化设计的系统方法，它要求产品开发人员从设计一开始就考虑产品生命周期中，从概念形成到产品报废的各种因素，包括质量、成本、作业调度及用户需求。并行工程的目的是减少产品开发周期，提高产品质量，减少生产费用以提高产品竞争力。并行工程方法为CIMS的总体布局和优化提出了一种新的思路。面向并行工程的工艺过程设计系统，必须根据自动化制造系统的制造环境、生产调度、质量检测、毛坯设计制造等下层功能模块的反馈信息生成适应性加工工艺，并及时对产品设计过程提供咨询信息，就产品可加工性、可装配性、可检测性、加工经济性等制造因素为产品设计的优劣提供可评估性指标。对上满足CAD并行设计产品的要求，对下满足制造过程诸环节的信息要求。
可以看出，CAPP对于保证CIMS中信息流的畅通、实现各独立子系统的集成至关重要。
第二章 CAPP系统设计基础
设计CAPP系统，首先必须对零件机械加工工艺过程的制定方法、原则和基本内容有充分的掌握，同时，也必须了解相关的工艺标准。在CAPP系统设计中经常采用成组技术。成组技术对划分零件族、编制相似工艺以及工艺规程的派生等方面有相当重要的作用。
第一节 机械加工工艺过程设计基本原理
生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段对零件机械加工工艺过程设计都有重要的影响。工艺过程设计应遵循基本的理论和方法，这些理论和方法大多数是经验的总结，没有严格的数学定义，并且有些原则是互相矛盾的。在具体的制造环境中如何合理应用这些原则，需要工艺人员的经验和智慧，总的目标是应使产品或零部件的制造达到“优质、高效、低消耗”的目的。一、基本概念
机械加工工艺过程：在机械加工车间中，直接改变毛坯的形状和尺寸使之变成所需零件的过程称为零件的机械加工工艺过程，它是机械生产过程的最重要的部分。
机械加工工艺规程：机械加工工艺过程必须按照机械制造工艺学的原理和方法，并结合生产实践和具体的生产条件予以确定，同时将有关内容用一定的表格形式规定下来。这种用表格形式规定下来的机械加工工艺过程称为机械加工工艺规程。
零件的机械加工工艺过程是由许多工序组合而成的。所谓工序，是一个（或一组）工人在一个工作地点上连续完成一个（或同时几个）零件的机械加工工艺过程中的某一部分工作，它是工艺过程的基本组成部分。工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。
安装：如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分工序内容称为一次安装。
工位：在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对机床床身变换加工位置，每一个位置上的安装和加工内容称为工位。在一次安装中，可能只有一个工位，也可能需要有几个工位。
工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工位内容，称为一个工步。带回转刀架的机床（转塔车床，加工中心）其回转刀架的一次转位所完成的工位内容应属一个工步。
走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完时，则需要几次走刀，走刀次数又称为行程次数。二、制订机械加工工艺规程的步骤和指导思想
工艺规程是直接指导现场生产操作的重要技术文件，应做到正确、完整、统一、清晰。在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术和经验。在保证产品质量的前提下，能尽量提高生产率和降低消耗，制定机械加工工艺规程的一般步骤如下：
1.确定生产类型。根据零件的生产纲领，确定零件的生产类型。按照工艺特点，零件的生产类型有单件或小批生产、中批量生产和大批大量生产三种。传统上，大批大量生产方式采用自动线、中批量生产时采用流水线、单件小批生产时采用机群式的生产组织形式。目前，高效数控机床及数控加工中心技术的发展，使传统的组织方式有所变更。
2.工艺性审查。分析零件图和产品装配图，找出主要技术要求和关键技术问题，审查和改善零件的结构工艺性，确定或熟悉零件毛坯。所谓零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下既能方便制造、又有较低的制造成本。
3.工艺路线设计。选择定位基准，确定各表面的加工工序和划分加工阶段、安排各表面的加工顺序、决定工序的集中与分散的程度、安排热处理工序和辅助工序、检验工序等。加工工艺路线的最终确定，一般要通过对几条工艺路线的分析与比较，从中选择出一条在质量、经济性和生产效率三方面最佳的工艺路线。
4.机床工序设计。确定满足各工序要求的机床设备、刀具、夹具、量具和辅助工具，计算各工序的加工余量、工序尺寸及公差，并确定各主要工序的技术要求及检验方法。在中批量及大批量生产条件下，还必须确定切削用量。
5.填写工艺文件，形成技术文档。
在制定机械加工工艺规程时，应建立一个正确的指导思想：必须从整个产品生产总过程与各个零件生产过程的相互联系出发，来制定各个零件的加工工艺规程；必须从每个零件生产总过程与各个工序的相互联系出发，来制定各个工序的加工过程。三、工艺路线设计
工艺路线设计是从总体上安排零件的加工工艺过程，它是制定工艺规程的一项重要工作，主要包括以下内容。（一）定位基准的选择
基准是在机械制造中应用较广泛的概念，它是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的点、线或面。基准包括设计基准和工艺基准。工艺基准是零件在机械加工工艺过程中所采用的基准，包括工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。
在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。它包括粗基准和精基准。
未经机械加工的定位基准称为粗基准。机械加工工艺规程中第一道机械加工工序所采用的定位基准都是粗基准。粗基准的选择将影响到加工面与不加工面的相互位置，或影响到加工余量的分配。一般应遵循如下四条原则：
1.保证相互位置要求的原则。如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。
2.保证加工表面加工余量合理分配的原则。如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。
3.便于工件装夹的原则。应使得工件定位准确、夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便。
4.粗基准不得重复使用的原则。
经过机械加工的定位基准称为精基准。选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便，一般应遵循下列五条原则：
1.基准重合原则。应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。在对加工面位置尺寸有决定作用的工序中，特别是当位置公差要求很小的时候，一般不应违反这一原则。因为违反了这一原则就必然会产生基准不重合误差，增大加工难度。
2.统一基准原则。应尽可能选择多个表面加工时都能使用的表面作为精基准，以便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计和制造工作。
3.互为基准原则。某些位置精度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工来达到位置度要求。例如，连杆上下表面的加工（保证平行度）、车床主轴前后支承轴颈与前锥孔的加工（保证同轴度）一般都采用该原则。
4.自为基准原则。若某工序的目的在于减小表面粗糙度、减小加工余量和保证加工余量均匀，则常以加工面本身为基准进行加工。例如床身导轨面的磨削工序，一般以导轨面自身作为精基准。
5.便于装夹原则。所选择的精基准，应能保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便。以上原则在实际应用中，有时不能同时兼顾。这要求根据具体情况，抓住主要矛盾，解决主要问题。但是，便于装夹原则必须始终保证。（二）表面加工方法的选择
各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度，以及所能适应的表面类型，都是有一定范围的。一般情况下，根据零件的设计精度（包括尺寸精度、形状精度和位置精度以及表面粗糙度）要求和本车间（或本厂）现有工艺条件，并考虑各种加工方法的经济加工精度来选择。
所谓经济加工精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长劳动时间），某种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度。例如，外圆加工中各种加工方法的经济加工精度及表面粗糙度如表2-1所示。表2-1 外圆加工中各种加工方法的经济加工精度及表面粗糙度续表2-1
在选择表面加工方法时应考虑的主要问题有：所选择的加工方法能否达到零件精度的要求；零件材料的加工性能如何；生产率对加工方法有无特殊要求；本厂的工艺能力和现有加工设备的加工精度状况。
某个零件表面，通常要经过几道工序的加工才能获得最终的精度和表面粗糙度。在生产实际中，一般根据表面精度要求选择一个最终的加工方法，然后辅以先导工序的加工方法。这些加工方法或工序就构成该表面的加工路线（或称加工方法链）。对于外圆、内孔和平面等典型表面，长期的生产实践已总结了一些比较成熟的加工路线。例如外圆表面的加工路线一般有以下几条：
粗车—半精车—精车
粗车—半精车—粗磨—精磨
粗车—半精车—精车—金刚石车
粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光一般先选择主要表面的加工路线，再根据主要表面的加工方法选择次要表面的加工路线。选择加工方法时尽量考虑应用工厂现有生产设备，挖掘企业现有设备能力，减少设备投资。对于关键件及有特殊技术要求表面，在现有加工方法不能充分保证加工质量时，应积极采用先进的加工方法予以保证。（三）加工阶段的划分
当零件的精度要求比较高时，若将加工面从毛坯面开始到最终的精加工的所有内容都集中在一个工序中连续完成，则难以保证零件的精度要求，或浪费人力、物力资源。为此，通常将工艺过程划分为几个阶段：
1.粗加工阶段。以高生产率去除工件表面大部分余量。
2.半精加工阶段。使工件的次要表面达到技术要求，并为工件主要表面的精加工做好准备；使主要表面消除粗加工时留下的误差，并达到一定的精度。这阶段一般在热处理以前完成。
3.精加工阶段。确保零件尺寸、形状和位置精度达到或基本达到（有超精密加工时）零件图纸规定的精度要求和表面粗糙度要求。
此外，还有荒加工（或称去外皮加工）阶段和光整加工（或称超精密加工）阶段。（四）加工顺序的安排
合理安排零件的加工顺序对保证加工质量、降低生产成本有重要意义。1.切削加工工序安排原则（1）基面先行原则。先加工基准表面，后加工其他表面。有两个含义：①在工艺路线开始安排的加工面是选作定位基准的精基准面，然后再以精基准定位，加工其他表面。②为保证一定的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前一般应先精修一下精基准。例如，精度要求很高的轴类零件（机床主轴等），其第一道机械加工工序就是铣端面、打中心孔，然后以顶尖孔定位加工其他表面。（2）先面后孔原则。先加工平面，后加工内孔。①在平面轮廓尺寸较大的零件上，以平面定位比较稳定可靠，常用平面作为主要精基准，以面定位，加工孔，这样可以保证定位稳定、准确，装夹工件往往也比较方便。②在毛坯面上钻孔，容易使钻头引偏，若该平面需要加工，则应在钻孔之前先加工平面。（3）先粗后精原则。先安排粗加工工序，后安排精加工工序。这样可以使得粗加工时夹紧力引起的弹性变形、切削热引起的热变形以及内应力变形不影响精加工工序，并且可以及时发现毛坯缺陷。对于加工精度不高或生产批量小的零件，或者受到机床设备的限制，也可将粗精加工放在一起进行。（4）先主后次原则。先加工主要表面，后加工次要表面。主要表面是指设计基准面和主要工作面，而次要表面系指键槽、螺孔等其他表面。次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，因此，一般要在主要表面达到一定精度之后，再以主要表面定位加工次要表面。“后加工”的含义并不一定是整个工艺过程的最后。2.热处理工序安排原则（1）对改善金属组织和加工性能的热处理工序，如退火、正火等，一般应安排在切削加工之前。（2）对提高零件表面硬度的热处理工序，如淬火、氮化处理等，一般应安排在工艺过程后部、最终加工以前。去毛刺工序应安排在淬火工序以前。（3）对消除内应力的热处理工序，如时效处理，应安排在粗加工以后、精加工以前进行。3.检验工序的安排
检验工序一般应安排在粗加工结束以后重要工序以前、零件在车间之间交接时、最终加工之后进行。（五）工序的集中与分散
所谓工序集中，是使零件的加工集中在少数几道工序中完成，也就是使每道工序包含尽可能多的内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少。工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度，有利于采用高生产率机床，节省装夹工件的时间，减少工件的搬动次数。
所谓工序分散，是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。工序分散可使每道工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较容易，对操作工人的技术水平要求也比较低。
传统的流水线、自动线生产多采用工序分散的组织形式。高效自动化机床（例如加工中心）多以工序集中的形式组织生产，除具有上述工序集中的优点之外，并且生产适应性强，非常适合于多品种小批量零件的高效自动化生产。四、机床工序设计
在工艺路线确定之后，必须对各工序进行详细的设计。主要内容包括：确定各工序的加工余量；计算工序尺寸及公差；确定时间定额；确定各主要工序具体的定位夹紧方法、技术要求及检验方法；确定各工序所用的机床设备、刀具、夹具、量具和辅助工具。（一）设备和工艺装备的选择1.机床的选择
机床选择对工序的加工质量、生产率和经济性有很大的影响。为使所选择的机床能满足工序的要求，必须考虑如下因素：（1）机床的工作精度和工序的加工精度相适应；（2）机床工作区的尺寸应和工件的轮廓尺寸相适应；（3）机床的功率和刚度应和工序的性质相适应；（4）机床的加工用量范围应和工件要求的合理切削用量相适应；（5）机床的生产率应和工件的生产计划相适应。
在选择机床时，应注意充分利用现有的设备，并尽量采用国产机床。在试制新产品时，有时较多的选用数控机床和加工中心等设备，
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