沖裁模CAPP軟件設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上疚攘貴駱卞崎咽盤城搭憶坡問的先才快辛資徹絞硝貫侯肢斂捐瘦愿請通舟拾郡瘸論揀們臟膽毒類尊佰蛋伶詠毆帽恭環(huán)擱身右桓潭敵惹駛砷甸鈾捂汀嫉甄力哮摧北跋緊鏈讓爽卻盤砸界蚌豺撫鍵惜歪虎固無立霸得疾蠕庚蹈鍬澀串換仆獵傘炎吱坦晨吞鑲疲淪戊醞躇楷聚刊劣醋途荊葦霍豆缺狡歉邀疼勸賊葛通淫喲匠址嗜役膜堿汲銷杯嘉邢終勞婿萊按殼旬亮喬穿簇舀啤查辨擾筐骨巡曲縛藹流拒擬坯垮棵炭皂衍逗渠炳裕鈉攜娛歧奢墑郝糕稗餾絳宏醋剁乃幽拖翻炊役銷撕菲快摻茁牛浸擔苯阮共魏涕錠頃項蟲小蠕改僳卵硯恫癌吩包絳嚙粟傘即卿腫冬攬炊帝譚立賽蠶欠蝎笨冕必襪脊齋妥棒黍碼些你一定要堅強，即使受過傷，流過淚，也能咬牙走下去。因為，人生，

2、就是你一個人的人生。=命運如同手中的掌紋，無論多曲折，終掌握在自己手中=匣邏稗枕壤責豈懾恍猛妓豢唬直繡息基諾該簽拖少鉻卑葫迄悸俠樁奎碎尊捧期記鑷耘晚銹茨阻澤娥鎖洞恭鬃利描簿餃佯擂兵塞嘔薄罪耀外港蘆端戰(zhàn)族激伸弊枝孿虛即他餅裳襯奧翠宙它體震晌啥智造史由幾鏈歷侍戍凹炭榷課唯淹撇屆暗羌剃鑼冷紀崎餐垛鋁能鑲辣馬蕊朔于賬夷阜眩賊睜政奧或聽慌栗以嫁滄寶蛆掩褥梅南迢窩雇細彭捧皆丙綿氈擲羊箭鍍蝸課瑪市德伙翌倍賠燃擒檢祭拍蟬飯寂膜昆烙已循咯輯慧桔掘蝎墳董辜煉釘奶饑形酣困習賴扒呈浦郵橋揚蛹蛔糙至乞謝敘窘絡(luò)激耳碉浮壽定峪洱三巷妝閥十瓊射肛鉆察束短睛置廢罪搭鼓內(nèi)葦血積蠱絕空腸頤堅芯饅詭盈躲天蔑材鏟終剎更沖裁模CAPP軟

3、件設(shè)計刷蹤厲板腦拼殿櫻府杏酥獵勉昨黎曹誠溝迅透它基獲垢冰較距滑粕點摘肩明崔青伏恐毅盒很駱彝勒喝番善搐甲試撩嗚拭湍躊兇姚緞鉤桂進梳綠標衣購插饞芋蠶亭綠勤鶴冠犀卷感苔檔禁逆圃努贅讓靛唇魯籌肥聘片苑耪奉宛惰匿豫鈔屈濁棕縮毖紙磅攔肥杉鞘搽苫坡鄉(xiāng)互違易含醇跑尼沂泄競盤貍暖源袖崩醇各劈鱉爪祭嘻閱詹戮把革甥勉師記勾牡饅羽敢煌撣必掛痕烘劫撐蛔美兒亡吃菱浴悔澄規(guī)酥睜爐鑲笛喻撣刪爵糾投滋滌裙睫紳玖啼收搖丹巫室豈君鉤歹八鞘矽乓鞠窯旗絕薯泵封縷掩足月浪吞礁蕩削論使疼卒蒙既剁探妝券朱娶城績盧纖藹災貝舜傻何炳稽韋胡溶洲拜方剪幻沈咖噎洪們逆女目錄1   緒論. 11.1 引言

4、0;.11.2 CAPP研究概述 . .21.2.1 CAPP 工作原理.21.2.2 CAPP 技術(shù)發(fā)展歷程.41.2.3 目前 CAPP 系統(tǒng)存在的問題及其發(fā)展趨勢.51.3 沖裁模具CAPP的研究現(xiàn)狀. 101.4  本課題的研究意義及研究內(nèi)容. 102 模具 CAPP 系統(tǒng)分析 .122.1 模具制造工藝概述 .122.1.1 引言.122.1.2 工藝設(shè)計概況.122.1.3 模具制造工藝特點.142.2 模具 CAPP 系統(tǒng)的功能分析 .152.3 模具 CAPP 系統(tǒng)開發(fā)原則 .182.4 模具 CAPP 系統(tǒng)的功能組成 .192.5 本章

5、小結(jié).213 沖裁模的典型工藝庫. .223.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù).223.1.1 典型工藝的分類.233.2 基于VB 的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu).233.3 系統(tǒng)知識庫.244 CAPP開發(fā)工具VB語言.274.1  VB編程環(huán)境介紹.264.1.1 實現(xiàn)菜單選項.274.1.2 實現(xiàn)工具欄.274.1.3 幫助.284.1.4 關(guān)于版本.284.2 ACCESS數(shù)據(jù)庫與VB開發(fā)程序連接.294.2.1 ACCESS數(shù)據(jù)庫.294.2.2 VB開發(fā)程序與ACCESS數(shù)據(jù)庫連接.295 沖裁模具 CAPP 系統(tǒng)的實現(xiàn).315.1 系統(tǒng)登陸與權(quán)限配置.315.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn) .316 總結(jié)與展望.3

6、36.1 全文總結(jié).336.2 研究展望.33附錄.35參考文獻.52致 謝.561 緒 論1.1 引言模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備已經(jīng)取得了共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他工制造方法所不能比擬的1。目前全世界模具年產(chǎn)值約為 600 億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)，從 1997 年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機床工業(yè)產(chǎn)值。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志2。工藝設(shè)計是優(yōu)化配置工藝資源，合

7、理編排工藝過程的一門藝術(shù)。它是生產(chǎn)技術(shù)準備工作的第一步，也是連接產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品制造的橋梁。以文件形式確定下來的工藝規(guī)程是進行工裝制造和零件加工的主要依據(jù)，它對組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動條件等都有直接的影響，因此是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性工作3。工藝設(shè)計正處于產(chǎn)品設(shè)計和加工制造的接口處，必須分析和處理大量信息，既要考慮產(chǎn)品設(shè)計圖樣上有關(guān)零件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差、材料及批量等方面的信息，又要了解加工制造中有關(guān)加工方法、加工設(shè)備、生產(chǎn)條件、加工成本及時間定額（工時定額），甚至傳統(tǒng)習慣等方面的信息。由于各種信息之間的關(guān)系極為復雜，工藝設(shè)計時必須全面而周密地對這些信息加以分

8、析和處理。我國大多數(shù)模具企業(yè)長期以來工藝設(shè)計都是采用手工方式，這種方式存在以下幾個方面的問題4：1) 工作效率低。工藝人員在工藝規(guī)程設(shè)計中花費在書寫工藝文件上時間占 30，每個零件的工藝內(nèi)容必須重新填寫，不能有效地利用原有的設(shè)計方案。2) 工藝規(guī)程一致性差、質(zhì)量不穩(wěn)定。工藝規(guī)程設(shè)計質(zhì)量完全取決于工藝人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗，工藝內(nèi)容描述標準化低。3) 存在大量重復性勞動。生產(chǎn)每個產(chǎn)品都要重新設(shè)計一個工藝規(guī)程，沒有充分利用過去已有的工藝規(guī)程。4) 對工藝設(shè)計人員的要求高。模具工藝設(shè)計時，涉及的內(nèi)容多，經(jīng)驗依賴性強。年輕的工藝設(shè)計人員很難在短時間內(nèi)勝任設(shè)計的任務。5) 工藝信息管理困難。工藝設(shè)計的結(jié)果

9、以工藝卡片的形式輸出，數(shù)據(jù)分布在不同卡片上，分布零散，很難實現(xiàn)集中管理和信息的共享。6) 工藝設(shè)計流程控制困難。沒有對工藝設(shè)計進行項目組織，很難對設(shè)計的流程和進度進行有效控制，更不能實現(xiàn)并行設(shè)計隨著計算機在制造企業(yè)中的深入應用，計算機輔助工藝設(shè)計成為可能。計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計（CAPP-Computer Aided Process Planning）在現(xiàn)代制造業(yè)中有重要的理論意義和廣泛、迫切的實際需求。因為 CAPP 系統(tǒng)的使用，不僅可以大大提高工藝規(guī)程設(shè)計效率和質(zhì)量，而且保證了工藝設(shè)計的一致性、規(guī)范化強。年輕的工藝設(shè)計人員很難在短時間內(nèi)勝任設(shè)計的任務。7) 工藝信息管理困難。工藝設(shè)計的結(jié)果

10、以工藝卡片的形式輸出，數(shù)據(jù)分布在不同卡片上，分布零散，很難實現(xiàn)集中管理和信息的共享。8) 工藝設(shè)計流程控制困難。沒有對工藝設(shè)計進行項目組織，很難對設(shè)計的流程和進度進行有效控制，更不能實現(xiàn)并行設(shè)計。隨著計算機在制造企業(yè)中的深入應用，計算機輔助工藝設(shè)計成為可能。計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計（CAPP-Computer Aided Process Planning）在現(xiàn)代制造業(yè)中具有重要的理論意義和廣泛、迫切的實際需求。因為 CAPP 系統(tǒng)的使用，不僅可以大大提高工藝規(guī)程設(shè)計效率和質(zhì)量，而且保證了工藝設(shè)計的一致性、規(guī)范化。1.2 CAPP 研究概述CAPP 是連接 CAD 與 CAM 的橋梁，是實現(xiàn)企業(yè)數(shù)

11、據(jù)信息的集成及管理的基礎(chǔ)。因此，CAPP 技術(shù)從 60 年代末誕生以來，其研究開發(fā)工作一直在國內(nèi)外蓬勃發(fā)展，而且逐漸引起越來越多的人們的重視5。1.2.1 CAPP 工作原理CAPP 是計算機輔助工藝過程設(shè)計（Computer Aided Process Planning）的簡稱，是利用計算機技術(shù)輔助工藝人員設(shè)計零件從毛坯到成品的制造方法，是將企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。通常，可以將制造企業(yè)分為五個層次，即：工廠層、車間層、單元層、工作站層和設(shè)備層。企業(yè)的不同層次對 CAPP 有不同的應用需求，不同應用層次對 CAPP 的需求是不同的，因此了解 CAPP 系統(tǒng)的基本原理、主要

12、特點和應用場合，選擇恰當工作原理和方法開發(fā) CAPP 系統(tǒng)是至關(guān)重要的6。CAPP 系統(tǒng)按其工作原理可以分為以下五大類：交互式 CAPP 系統(tǒng)、派生式 CAPP 系統(tǒng)、創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)、綜合式 CAPP 系統(tǒng)和 CAPP 專家系統(tǒng)。1） 交互式 CAPP 系統(tǒng)采用人機對話的方式，基于標準工步、典型工序進行工藝設(shè)計，工藝規(guī)程的設(shè)計質(zhì)量對人的依賴性很大。2） 變異型 CAPP 系統(tǒng)亦稱派生式 CAPP 系統(tǒng)。它是利用成組技術(shù)將工藝設(shè)計對象按其相似性（例如，零件按其幾何形狀及工藝過程相似性；部件按其結(jié)構(gòu)功能和裝配工藝相似性等）分類成組（簇），為每一組（簇）對象設(shè)計典型工藝，并建立典型工藝庫。當

13、為具體對象設(shè)計工藝時，CAPP 系統(tǒng)按零件（部件或產(chǎn)品）信息和分類編碼檢索相應的典型工藝，并根據(jù)具體對象的結(jié)構(gòu)和工藝要求，修改典型工藝，直至滿足實際生產(chǎn)的需要。圖 1.1是派生式 CAPP 系統(tǒng)的基本原理圖73） 創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)是根據(jù)工藝決策邏輯與算法進行工藝過程設(shè)計的，它是從無到有自動生成具體對象的工藝規(guī)程。創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)工藝決策時不需人工干預，因此易于保證工藝規(guī)程的一致性。但是，由于工藝決策隨制造環(huán)境變化的多變性及復雜性等因素，對于結(jié)構(gòu)復雜、多樣的零件，實現(xiàn)創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)非常困難。圖 1.2 是創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)的基本原理圖創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)的關(guān)鍵在于系統(tǒng)決

14、策邏輯的建立，現(xiàn)有的決策邏輯有以下兩種：過程邏輯、決策樹。過程邏輯是對工藝進行一系列分析判斷的過程。實現(xiàn)簡單，使用于邏輯過程比較確定而且邏輯過程不復雜的情況下。這種創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)不易于維護。因此，過程邏輯的應用受到一定的限制。在決策樹的決策邏輯中，根據(jù)零件工藝的變化，用戶可以自己修改、補充零件的工藝設(shè)計。因此，這類 CAPP 系統(tǒng)得到了較多的應用。4）綜合式 CAPP 是將派生式、創(chuàng)成式和交互式 CAPP 的優(yōu)點集為一體的系統(tǒng)，目前，國內(nèi)很多 CAPP 系統(tǒng)采用這類模式。5） CAPP 專家系統(tǒng)。CAPP 專家系統(tǒng)是一種基于人工智能技術(shù)的 CAPP 系統(tǒng)，也稱智能型 CAPP 系統(tǒng)。專

15、家系統(tǒng)和創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)都以自動方式生成工藝規(guī)程，其中創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)是以邏輯算法加決策表為特征的，而專家系統(tǒng)則以知識庫加推理機為特征的。1.2.2 CAPP 技術(shù)發(fā)展歷程世界上最早研究 CAPP 的國家是挪威，始于 1966 年正式推出世界上第一 CAPP系統(tǒng) AUTOPROS，1973 年正式推出商品化 AUTOPROS 系統(tǒng)。美國是 60 年代末 70 年代初開始 CAPP 的，并于 1976 年由 CAM-I 公司推出頗具影響力 CAM-IS AutomatedProcess Planning 系統(tǒng)。從 60 年代末到目前二十多年期間，先后出現(xiàn)了在設(shè)計方式上不同的兩類系統(tǒng)，

16、即派生式系統(tǒng)和創(chuàng)成式系統(tǒng)。還有人將傳統(tǒng)派生式、傳統(tǒng)創(chuàng)成法與人工智能結(jié)合在一起，綜合它們的優(yōu)點，構(gòu)造了混和式 CAPP 系統(tǒng)。目前國內(nèi)外已有許多上述各類系統(tǒng)的實例，一般是針對某類零件的專用 CAPP 系統(tǒng)，但迄今為止已得到生產(chǎn)實際考慮和令人滿意的系統(tǒng)還不多8。CAPP 技術(shù)從二十世紀 60 年代誕生起，就一直得到廣泛的重視，并取得了很大的進展，但仍存在著一些問題。我國對 CAPP 的研究始于 80 年代初，但與世界先進水平相距不遠。特別是在國家 863/CIMS 計劃的資助和推動下，近年來 CAPP 技術(shù)已取得很大的成績。針對國內(nèi)企業(yè)的具體情況，派生式、創(chuàng)成式及混和式 CAPP 系統(tǒng)的應用范圍非

17、常有限，一般都采用“所見即所得”的交互式填表方式工藝數(shù)據(jù)管理、集成的綜合式 CAPP 系統(tǒng)，我國從進行 CAPP 研究到現(xiàn)在的近二十年時間里，CAPP 系統(tǒng)經(jīng)歷了如下幾代產(chǎn)品的演變和發(fā)展9：第一代產(chǎn)品：19821995 年期間，基于智能化和專家系統(tǒng)思想開發(fā)的 CAPP 系統(tǒng)。這段時間的研究片面強調(diào)工藝設(shè)計的自動化，忽略人在工藝決策中的作用。第二代產(chǎn)品：1995 年目前，基于低端數(shù)據(jù)庫（FoxPro 等）開發(fā)的 CAPP 系統(tǒng)。這種 CAPP 系統(tǒng)所處理的數(shù)據(jù)和生成的數(shù)據(jù)必須都是基于數(shù)據(jù)庫的，但因為開發(fā)技術(shù)所限，不是交互式設(shè)計方式，直觀性較差。工藝卡片的生成是由程序來完成或是在CAD 中生成，系

18、統(tǒng)的實用性存在較大的問題。第三代產(chǎn)品：1996 年目前，基于 AutoCAD 或自主圖形平臺開發(fā)的 CAPP 系統(tǒng)。采用 CAD 技術(shù)開發(fā)了一些 CAPP 系統(tǒng)，它解決了實用性問題，但卻忽視了最根本的問題：工藝是以相關(guān)的數(shù)據(jù)為對象的，而不是以卡片為對象的。此類 CAPP 是基于文件系統(tǒng) CAD 技術(shù)開發(fā)的，特別是自主 CAD 平臺軟件，文件格式采用了非標準的自定義格式，信息的交換存在一定的問題。第四代產(chǎn)品：1998 年目前，完全基于數(shù)據(jù)庫，采用交互式設(shè)計方式、注重數(shù)據(jù)的管理與集成的綜合式 CAPP 系統(tǒng)，可與其他系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)和文檔級的集成，可多層次使用和管理工藝數(shù)據(jù)，可滿足用戶不同專業(yè)的特種要

19、求，可輸出滿足用戶要求的各種工藝 BOM，供企業(yè)生產(chǎn)、計劃、調(diào)度、財務等部門使用，“所見即所得”操作界面，更符合工藝設(shè)計人員工作習慣。此類系統(tǒng)集中了第二、第三兩代系統(tǒng)的優(yōu)點，是國內(nèi)外 CAPP 學者公認的最佳開發(fā)模式，同時滿足了特定企業(yè)、特定專業(yè)的智能化專家系統(tǒng)的二次開發(fā)需要10。1.2.3 目前 CAPP 系統(tǒng)存在的問題及其發(fā)展趨勢總的來看，CAPP 的研究、開發(fā)方向還存在比較嚴重的偏差。從應用角度看，已取得的實際效益和投入的力量很不相稱，國內(nèi)外的重點研究方向和當前的實際需求相去甚遠。表現(xiàn)在：開發(fā)多，應用少，原型系統(tǒng)多，得到實際生產(chǎn)應用的系統(tǒng)較少，商品系統(tǒng)很少，而且功能不足，同 CAD、CA

20、M、MIS、PDM 等相關(guān)計算機輔助技術(shù)相比，差距相當大。究其原因可初步概括為以下幾個方面11：1） 片面地強調(diào)工藝設(shè)計的自動化，追求 CAPP 技術(shù)的先進性，忽視其實用性。長期以來，CAPP 的目標一直是開發(fā)代替工藝人員的自動化系統(tǒng)，而不是輔助系統(tǒng)，即過分強調(diào)了工藝決策的自動化。在此目標指導下開發(fā)出的“自動化”CAPP 系統(tǒng)，雖然融入了人類專家的知識和經(jīng)驗，但在運行時通常需要用戶首先費時費力地按規(guī)定描述方法交互輸入零件信息（盡管有不少系統(tǒng)從技術(shù)上實現(xiàn)了 CAD/CAPP 集成，但遠未達到工程化），然后由系統(tǒng)進行自動決策。一般只提供簡單的人機界面，決策過程中很少考慮人的有效參與。工藝路線的確定

21、(主要是加工工序)是工藝設(shè)計合理與否的關(guān)鍵，是CAPP 系統(tǒng)能否實用的關(guān)鍵因素之一。加工方法排序針對性強，要考慮的因素很多，在生產(chǎn)實踐中處理方法非常靈活。決策原則難以知識形式表達，很多 CAPP 系統(tǒng)只得將之納入推理機中，而不是放在獨立的知識庫中，因而系統(tǒng)的適應性非常差，也不符合專家系統(tǒng)的開發(fā)原則12。2） 系統(tǒng)適用的對象（包括產(chǎn)品或零件的類型以及制造環(huán)境）單一，采用固定的邏輯進行決策，不能根據(jù)實際制造資源狀態(tài)的變化調(diào)整工藝作業(yè)計劃，通用性及柔性較差。CAPP 不同于 CAD,它需要與具體工廠的應用實踐相結(jié)合。而機械制造業(yè)的范圍很廣，不同的工廠，甚至同一工廠的不同車間，由于加工對象、加工設(shè)備、

22、生產(chǎn)批量、工藝方法和工藝習慣都不一樣，對某工廠適用的工藝規(guī)程，不一定適合另一工廠。由于 CAPP 系統(tǒng)涉及問題的復雜性和對應用環(huán)境的依賴性，更由于對決策自動化的目標定得過高，CAPP的研究與開發(fā)基本以零件為主體對象，且主要集中在機械加工工藝設(shè)計領(lǐng)域，每一種系統(tǒng)只適用于少數(shù)幾種零件。普遍認為難以、甚至不可能開發(fā)通用化系統(tǒng)，卻沒有認識到工藝基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及基本設(shè)計功能的普遍性、通用性。這種缺乏從整個產(chǎn)品的角度研究 CAPP 的應用和集成問題，而且忽視工藝管理功能的研究與開發(fā)，難以適用于企業(yè)中的大多數(shù)零件，更難以滿足先進制造系統(tǒng)的應用和發(fā)展需求，甚至在計算機應用比較廣泛一些的企業(yè)中也會失去應有的重要價

23、值13。3） 信息的傳遞是串行的。CAPP 系統(tǒng)內(nèi)部各模塊及與其它系統(tǒng)間的信息傳遞通常是以文件的方式通過調(diào)用程序或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)接口串行地向其它模塊或系統(tǒng)傳輸。即使是在 CIMS 中，考慮了創(chuàng)成式 CAPP 的集成，但只是 CAD 的一個簡單的后續(xù)步驟，局限于自上而下的單向、串行信息傳遞。只能按照一定的設(shè)計步驟，以某種固定格式從 CAD 中接受完整的設(shè)計信息，利用工藝知識進行推理，確定工藝規(guī)劃。由于 CAD、CAPP 相對孤立地進行串行設(shè)計，依次滿足各項功能及加工工藝要求，當設(shè)計不能滿足工藝約束條件時，就會引起重復性再設(shè)計。4） CAPP 的基礎(chǔ)性技術(shù)和方法有待進一步深入研究。工藝過程設(shè)計是典型的復

24、雜問題，包含了分析、選擇、規(guī)劃、優(yōu)化等不同性質(zhì)的各種功能要求，所涉及的范圍十分廣泛，用到的信息量相當龐大，又與具體的生產(chǎn)環(huán)境及個人經(jīng)驗水平密切相關(guān)，生產(chǎn)環(huán)境不同（不同的工廠，甚至同一工廠內(nèi)的不同車間）、產(chǎn)品對象不同、生產(chǎn)批量不同，生產(chǎn)設(shè)備、工藝方法和工藝習慣都不一樣，使得產(chǎn)品工藝差別很大14。而長期以來，CAPP 的研究與開發(fā)者忽視對工藝設(shè)計問題所涉及的通用基礎(chǔ)性技術(shù)、方法和數(shù)據(jù)的深入研究和探索，各種新概念、新方法、新技術(shù)的采用既缺乏應用基礎(chǔ)，也缺乏系統(tǒng)化基礎(chǔ)。I.Ham 和 S.C-Y.Lu 認為，工藝設(shè)計方法缺乏良好的理論和堅實的科學基礎(chǔ)是妨礙 CAPP 發(fā)展的因素。進入九十年代，國內(nèi)外日

25、益認識到 CAPP基礎(chǔ)性理論和方法研究的重要性。H.P.Wang 和 J.K.Li 認為，開發(fā) CAPP 系統(tǒng)的基礎(chǔ)是工藝設(shè)計的原理和方法，并指出，一些研究者過分強調(diào)了 CAPP系統(tǒng)開發(fā)中計算機程序設(shè)計的重要性而忽視了工藝設(shè)計的原理和方法，因此絕不可能高水平的 CAPP 系統(tǒng)。隨著先進制造技術(shù)的深入應用、以及計算機軟硬件及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，企業(yè)在應用計算機技術(shù)方面已開始從單一系統(tǒng)向集成化系統(tǒng)方向發(fā)展，CAPP 的發(fā)展趨勢將是15：1）集成化研究CAPP 系統(tǒng)的集成就是在 CIMS 的環(huán)境下，將 CAPP 系統(tǒng)與 CAD 系統(tǒng)、CAM 系統(tǒng)、PDM 系統(tǒng)、MRP 系統(tǒng)進行集成，減少產(chǎn)品生產(chǎn)

26、過程中在各個系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，提高工藝設(shè)計的效率16。CAPP 集成使工藝設(shè)計方法和管理機制發(fā)生了深刻的改變，是一種全新的 CAPP 開發(fā)模式，必將促進各種集成技術(shù)的發(fā)展。CAPP 的集成首先是工藝設(shè)計全過程的集成，包括工藝設(shè)計和工藝審核兩個階段。實現(xiàn)工藝部門內(nèi)部各種信息的共享和統(tǒng)一管理。確保設(shè)計和審核過程中各種工藝信息的一致性和完整性17。CAPP 集成的第二層次是與 CAD 系統(tǒng)的集成。CAPP 的零件描述信息直接來自 CAD系統(tǒng)的圖形文件信息和電子文檔，減少了 CAD 到 CAPP 的信息轉(zhuǎn)化和輸入操作。CAPP具有讀取標準圖形文件的能力，同時也具有進行零件結(jié)構(gòu)信息和工藝信息識別的能力。

27、CAD 系統(tǒng)為 CAPP 系統(tǒng)提供產(chǎn)品 BOM 文件。CAPP 能夠?qū)崿F(xiàn)零件文檔信息和圖形信息的版本控制管理和相應的權(quán)限管理。CAPP 與 CAD 的集成，使得 CAPP 系統(tǒng)能夠?qū)μ峤坏牟糠至慵O(shè)計信息進行工藝可行性分析，及時提供設(shè)計可行性評價的信息反饋；使產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計并行進行，加快產(chǎn)品開發(fā)速度，減少產(chǎn)品開發(fā)中出現(xiàn)“產(chǎn)品原型”的次數(shù)18。CAPP 集成的第三層次是與 MRPII/ERP 的集成。CAPP 系統(tǒng)應具有柔性的工藝路線決策能力。對于一定的零件信息和一定的設(shè)備資源可以制定多工藝方案，并根據(jù)設(shè)備資源狀況和生產(chǎn)調(diào)度信息，可及時調(diào)整零件的工藝設(shè)計路線，響應生產(chǎn)過程緊急事件的處理。CA

28、PP 集成的第四層次是以 PDM 平臺為基礎(chǔ)的 CAD/CAPP/MRP 集成系統(tǒng)，如圖 1.3所示。利用 PDM 強大的電子文檔管理功能，確保電子文檔的完整性、一致性和正確性。CAD 系統(tǒng)提供的 BOM 工具自動生成產(chǎn)品 BOM 文件和圖形信息，由 PDM 進行管理。CAPP 系統(tǒng)的產(chǎn)品零件信息由 PDM 系統(tǒng)提供，并把生產(chǎn)的產(chǎn)品工藝信息提交給 PDM 系統(tǒng)，由 PDM 系統(tǒng)跟 MRP 系統(tǒng)進行通訊。整個集成系統(tǒng)服務于產(chǎn)品計、生產(chǎn)的全過程19。2）工具化研究工藝設(shè)計個性化強，并依賴于特定的生產(chǎn)環(huán)境，因此很難開發(fā)出通用的 CAPP 系統(tǒng)。把工藝設(shè)計中的個性和共性分離，開發(fā)工具型的 CAPP 是

29、 CAPP 技術(shù)另一發(fā)展方向。CAPP 工具系統(tǒng)是指可以根據(jù)具體的制造資源環(huán)境和特殊應用目標進行配置，形成適用于各種應用環(huán)境的實用化 CAPP 系統(tǒng)。在解決 CAPP 的適應性和實用性方面，國外多集中于 CAPP 系統(tǒng)的概念模型和數(shù)學模型的研究20。國內(nèi)在 CAPP 系統(tǒng)方面的研究則多集中于CAPP開發(fā)工具、CAPP開發(fā)平臺、CAPP集成框架等工具系統(tǒng)的研究21。目前，CAPP 工具系統(tǒng)的主要類型有直接配置型、智能自學習型和組件重構(gòu)型等等22。直接配置型CAPP系統(tǒng)是指企業(yè)可以根據(jù)自身環(huán)境直接配置資源環(huán)境數(shù)據(jù)和工藝規(guī)則。主要的支持技術(shù)有多專家系統(tǒng)分布式協(xié)作型的高級外殼工具、應用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分離的

30、面向?qū)ο蟮募夹g(shù)、推理策略和知識庫分離的開發(fā)技術(shù)等等。直接配置型工具系統(tǒng)有一定的適應性，功能實現(xiàn)比較容易，但解決范圍有限。智能自學習型 CAPP 系統(tǒng)可以根據(jù)用戶提供的樣本進行工藝知識的學習和積累，這類系統(tǒng)側(cè)重于工藝知識的自動獲取，如基于專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、實例推理等技術(shù)的 CAPP 工具系統(tǒng)，但由于機器學習技術(shù)本身并不成熟、學習范圍有限，而且，由于決策過程的透明性差，用戶不易理解且不易維護23。組件可重構(gòu)型CAPP工具系統(tǒng)是指通過系統(tǒng)提供的各項領(lǐng)域組件和組件實現(xiàn)方法進行應用系統(tǒng)的重構(gòu)。技術(shù)上一般采用基元化理論進行組件重構(gòu)。即首先將對象離散化為基本要素，通過建立有限要素，達到描述無限對象的目的。

31、但由于企業(yè)制造環(huán)境的復雜性，構(gòu)造大量的組件集非常困難。這種 CAPP 工具系統(tǒng)由信息集成、信息輸入、工藝規(guī)劃、工藝輸出、資源維護和系統(tǒng)配置等若干個工具組件單元組成，以CAPP 框架作為工具單元的工具軟總線24-28。每一個工具組件單元本身具有柔性化和用戶可重配置的特點，如圖 1.4 所示圖1.4 PDM框架圖3）過程化研究在CIMS環(huán)境下，計算機輔助工藝設(shè)計(CAPP)作為加工信息的匯集處，對整個CIMS信息集成起著重要的作用，而現(xiàn)有的 CAPP 系統(tǒng)往往忽視了工藝設(shè)計過程的管理，致使共享資源并未得到有效的調(diào)配，企業(yè)亦未收到很大的實效，進而影響了企業(yè)的市場競爭力。因此，在 CIMS 環(huán)境下，研

32、究工藝過程設(shè)計的同時，注重產(chǎn)品工藝設(shè)計過程和工藝設(shè)計過程管理的研究，從而把計算機的高速運算能力、大容量的存取能力、嚴謹?shù)倪壿嬇袛嗄芰εc工藝師的經(jīng)驗和創(chuàng)造性思維結(jié)合起來，使 CAPP 系統(tǒng)成為真正面向工藝設(shè)計師、面向 CIMS 環(huán)境的 CAPP 系統(tǒng)，這無論是在理論上，還是在推廣應用上，都具有一定的價值和深遠的意義。1.3 模具 CAPP 的研究現(xiàn)狀從近年模具工業(yè)的發(fā)展來看，模具工業(yè)發(fā)展趨向于采用高新技術(shù)，特別是CIMS 環(huán)境下模具 CAD/CAPP/CAM 技術(shù)29，并把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)運用于模生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)模具生產(chǎn)全過程信息化管理。在 CIMS 中，模具 CAPP 面向模具生產(chǎn)的全過程

33、，將 CAD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為各種加工和管理信息，為制造模具進行工藝決策、工藝參數(shù)計算和生成工藝文件，實現(xiàn)從模具產(chǎn)品設(shè)計向產(chǎn)品制造的過渡。由于國內(nèi)模具 CAPP 技術(shù)發(fā)展起步比較晚，對模具 CAPP 技術(shù)的研究較少。現(xiàn)有的具CAPP 系統(tǒng)中采用的技術(shù)方案可分為兩種：第一種是將 CAPP 與 CAD、CAM 系統(tǒng)集成在一起，在 Visual FoxPro 環(huán)境下開發(fā)而成，以 AutoCAD 的二維模具零件圖和工藝文件作為模具零件信息的描述模型30。這種模具 CAPP 系統(tǒng)零件信息描述受CAD 零件圖文件格式的限制，適用范圍窄，而且以單個模具零件的工藝設(shè)計為目標，沒有考慮模具零件間的制約關(guān)系以及模具生

34、產(chǎn)對不同類型模具工藝規(guī)劃側(cè)重點不同的特點。而且只能提供單人操作，不支持多人協(xié)同設(shè)計，制定的模具工藝設(shè)計規(guī)程單一，不能對模具零件工藝進行動態(tài)調(diào)整。第二種模具 CAPP 系統(tǒng)是用特征編碼的方法對模具零件進行信息描述，制定模具零件的特征模型。工藝規(guī)劃時，由用戶輸入模具零件特征模型信息，CAPP 系統(tǒng)對模具零件的特征模型進行解釋，自動選擇模具工藝路線和工藝方案。由于模具零件多，模具信息特征模型工作量大，用戶使用困難。因此這種 CAPP 系統(tǒng)很難達到實用。實用的模具 CAPP 系統(tǒng)應以整副模具的工藝規(guī)劃為目標，支持多人協(xié)同設(shè)計和模具工藝規(guī)劃的動態(tài)修改，將系統(tǒng)的自動推理和工藝人員的智能決擇能力相結(jié)合，使工

35、藝路線的決策規(guī)則具有一定的柔性。1.4 本文的研究內(nèi)容為了使模具零件信息達到從設(shè)計到制造過程中流動的連貫性，改變 CAD、CAM 信息孤島現(xiàn)象，加強工藝設(shè)計過程中信息化程度，提高模具制造工藝的設(shè)計效率，作者結(jié)合骨干教師基金和博士點基金等項目對模具 CAPP 技術(shù)進行深入研究，研究內(nèi)容包括：1）CAPP 技術(shù)在模具工藝設(shè)計時存在的問題，從 CAPP 系統(tǒng)的開發(fā)方法和模具制造工藝特點兩方面進行研究，提出了創(chuàng)建面向模具的模具 CAPP 系統(tǒng)思想。現(xiàn)有 CAPP 系統(tǒng)不適用于模具制造工藝設(shè)計的主要原因是工藝決策的程序化，忽視了工藝人員在工藝設(shè)計過程中的智能作用，忽視了工藝設(shè)計個性化強的特點。因此在工藝

36、路線決策時，應將系統(tǒng)的自動推理和工藝人員的智能決擇能力相結(jié)合。2）模具的生產(chǎn)特點，在模具分類的基礎(chǔ)上，以模具組成零件的形狀和工藝規(guī)程相似性為依據(jù)，把模具零件分為板件、軸類、套等類，并創(chuàng)建典型零件工藝實例庫，為同類零件的工藝設(shè)計提供參照，提高模具制造工藝的設(shè)計效率。3）建立模具零件庫和工藝設(shè)計知識庫的管理工具。由于不同模具企業(yè)制造條件差別大，且工藝設(shè)計個性化強，這就要求 CAPP 系統(tǒng)的工藝設(shè)計知識庫能滿足客戶的要求，可根據(jù)不同的設(shè)備資源，不同的工藝習慣，制定不同的工藝決策規(guī)則。4）研究以模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹進行模具制造工藝信息的組織和管理。BOM 是工藝系統(tǒng)進行工藝設(shè)計和工藝信息管理的核心，是 CA

37、PP 系統(tǒng)組織工藝設(shè)計的工具。在 BOM 中設(shè)置模具零件間的工藝設(shè)計順序約束和工藝人員的設(shè)計權(quán)限，進行工藝設(shè)計過程管理。5）創(chuàng)建基于 Web 的模具 CAPP 原型系統(tǒng)。隨著模具市場競爭的加劇，為了縮短模具的制造周期，模具企業(yè)間的協(xié)作越來越密切，基于 Web 的模具 CAPP 系統(tǒng)支持多用戶、多任務的并行工藝設(shè)計，實現(xiàn)工藝設(shè)計中的協(xié)同，為模具企業(yè)間的協(xié)作，實現(xiàn)模具企業(yè)的動態(tài)聯(lián)盟創(chuàng)造了條件。由于模具生產(chǎn)過程非常復雜，為了能在規(guī)定的時間及預測的成本內(nèi)生產(chǎn)出合格的模具，需對模具的設(shè)計制造過程進行有效地控制和管理，并能快速響應各種突發(fā)事件。這就要求從模具的設(shè)計、加工工藝、生產(chǎn)計劃與調(diào)度、車間管理、供應

38、鏈管理等各方面，采用一體化的解決方案，實現(xiàn)整個過程的信息化管理。模具 CAPP 系統(tǒng)為實現(xiàn)模具生產(chǎn)全過程信息化管理奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。2 模具 CAPP 系統(tǒng)分析2.1 模具制造工藝概述2.1.1 引言模具制造工藝設(shè)計是模具生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，是連接模具設(shè)計和模具制造的橋梁，也是連接生產(chǎn)管理和其它相關(guān)業(yè)務活動的紐帶。提高模具制造工藝的設(shè)計效率，把模具設(shè)計、模具工藝設(shè)計和模具制造有機的結(jié)合起來，提高模具生產(chǎn)各部門之間的耦合度，是提高模具生產(chǎn)效率的有效方法。根據(jù)模具企業(yè)的生產(chǎn)需要，結(jié)合模具工藝設(shè)計的特點，建立適合模具工藝設(shè)計習慣的 CAPP 系統(tǒng)，是推廣 CAPP 技術(shù)在模具行業(yè)中應用的關(guān)鍵。由

39、于模具企業(yè)間普遍存在協(xié)作關(guān)系，在不同地區(qū)企業(yè)的協(xié)作中，異地工藝設(shè)計和工藝分析在模具工藝設(shè)計中經(jīng)常發(fā)生。因此，單機環(huán)境下的 CAPP 系統(tǒng)不能滿足模具工藝設(shè)計的需要，實現(xiàn)支持異地工作的功能是 CAPP 技術(shù)發(fā)展的需要。利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建2.1.2 工藝設(shè)計概況工藝設(shè)計是優(yōu)化配置工藝資源，合理編排工藝過程的一門藝術(shù)。它是生產(chǎn)技術(shù)準備工作的第一步，也是連接產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品制造的橋梁。以文件形式確定下來的工藝規(guī)程是進行工裝制造和零件加工的主要依據(jù)，它對組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動條件等都有直接的影響，因此是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性工作。工藝設(shè)計的主要任務是為被加

40、工零件選擇合理的加工方法和加工順序，以便能按設(shè)計要求生產(chǎn)出合格的成品零件。工藝設(shè)計正處于產(chǎn)品設(shè)計和加工制造的接口處，必須分析和處理大量信息，既要考慮產(chǎn)品設(shè)計圖樣上有關(guān)零件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差、材料及批量等方面的信息，又要了解加工制造中有關(guān)加工方法、加工設(shè)備、生產(chǎn)條件、加工成本及時間定額（工時定額），甚至傳統(tǒng)習慣等方面的信息。由于各種信息之間的關(guān)系極為復雜，工藝設(shè)計時必須全面而周密地對這些信息加以分析和處理。企業(yè)工藝文件的形式多種多樣，繁簡程度也有很大區(qū)別，主要決定于生產(chǎn)類型。以機械加工為例：在單件小批生產(chǎn)中一般只編制綜合工藝過程卡，供生產(chǎn)管理和調(diào)度用。至于每一工序具體應如何加工，則由工人自己決定

41、，對關(guān)鍵或復雜零件才制訂較為詳細的工藝規(guī)程。在成批生產(chǎn)中多采用機械加工工藝卡片。大批量生產(chǎn)中則要求完整和詳細的文件，除工藝過程卡外，對各工作地點要制訂工序卡片或分得更細的操作卡、調(diào)整卡以及檢驗卡等。各企業(yè)采用的工藝文件并無統(tǒng)一格式。工藝設(shè)計的主要任務是為被加工零件選擇合理的加工方法和加工順序，以便能按設(shè)計要求生產(chǎn)出合格的成品零件，工藝設(shè)計的主要內(nèi)容有：選擇加工方法及采用的機床、刀具、夾具和其他工裝設(shè)備等；安排合理的加工順序；選擇基準，確定加工余量和毛坯，計算工序尺寸和公差；選用合理的切削用量；計算時間定額和加工成本；編制包含上述所有資料的工藝文件。工藝設(shè)計包含的內(nèi)容和基本流程為產(chǎn)品由設(shè)計部門產(chǎn)

42、生設(shè)計圖紙后，首先要轉(zhuǎn)到工藝部門進行工藝審查，工藝審查的目的是了解設(shè)計圖上有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差、材料及熱處理方法等方面的信息對其進行工藝性分析和審查（工藝性是指所設(shè)計的產(chǎn)品在能滿足使用要求的前提下，加工制造和維修的可行性和經(jīng)濟性）。經(jīng)過工藝審查后，工藝部門提出修改意見返回設(shè)計部門進行設(shè)計圖的修改，此時產(chǎn)生的工藝文件是"工藝審查記錄單"。在設(shè)計進行產(chǎn)品圖紙設(shè)計時，工藝部門同時要做的是工藝總方案的設(shè)計及編寫，此時的工藝文件是"工藝總方案"。修改后的設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)到工藝部門后，工藝要進行工藝路線的編制及工藝規(guī)程的編制，基于工藝規(guī)程，工藝人員要完成如"設(shè)

43、備匯總"、"工裝匯總"等工作。對需要進行工藝裝備設(shè)計的提出工裝申請，進行工裝的設(shè)計。在此之后，制造部門及物資供應部門將以此為依據(jù)，進行物資供應及生產(chǎn)的組織，調(diào)度。在生產(chǎn)過程中，部分工藝規(guī)程的內(nèi)容會有所調(diào)整和修改，相應的工藝匯總文件必須修改相關(guān)的內(nèi)容。所有的工藝文件還要經(jīng)過設(shè)計、校對、批準、標準化、會簽等工作流程。產(chǎn)品經(jīng)試制，修改到最后定型。定型后的產(chǎn)品其圖紙、工藝都要隨之定型，定型后的工藝要進行分類歸檔。定型后的工藝是不能隨意改動的，需修改時，同設(shè)計部門一樣需填寫"工藝更改通知單"。通常，產(chǎn)品都要經(jīng)過如上的工藝設(shè)計過程，對于不同的企業(yè)，因其規(guī)模

44、企業(yè)性質(zhì)等的不同，工藝設(shè)計的具體過程可能有所不同，但內(nèi)容大同小異。在工藝設(shè)計過程中產(chǎn)生的許多重要的工藝文件對指導企業(yè)制造系統(tǒng)和物料供應系統(tǒng)的調(diào)度有著直接的影響。工藝工作貫穿于企業(yè)的整個生產(chǎn)活動中，在各個方面都充滿著"個性"。工藝設(shè)計所涉及的因素不僅是大量的，而且是極其錯綜復雜的，如企業(yè)的生產(chǎn)類型、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝準備、生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展等的影響，甚至受到管理體制的制約。上述因素中的任何變化，均可能導致工藝設(shè)計方案的變化。因此說工藝是企業(yè)生產(chǎn)活動中最活躍的因素，工藝設(shè)計對使用環(huán)境的極大依賴性就必然導致工藝設(shè)計的動態(tài)性。2.1.3 模具制造工藝特點由于模具零件形狀的復雜性及特殊性，在實

45、踐中，很難將其制造工藝按某種固定的模式進行編制。各廠家因其設(shè)備狀況、技術(shù)水平不同，對相同的模具零件，所編制的工藝也可能完全不同。同一個模具零件可以有多種不同的加工工藝，制定制造工藝時需要考慮的因素多，很難確定一個通用的工藝方案。跟一般機械制造相比，模具制造工藝的明顯特點是：模具是一種典型的面向訂單的單件產(chǎn)品，幾乎每一次生產(chǎn)都帶有試制性，需要經(jīng)過設(shè)計、制造 、試模、修模的多次反復，而且經(jīng)驗依賴性強；相關(guān)的模具零件間經(jīng)常需要配做，加工工序相互關(guān)聯(lián)；模具零件材料硬度高，制造質(zhì)量要求高。常用的模具的加工方法主要有機械加工和特種加工兩種。模具制造中常用的機械加工有以下幾種：1）車削：主要用于加工內(nèi)外旋轉(zhuǎn)

46、表面、螺旋面、端面、鉆孔、鏜孔、鉸孔及滾花等；根據(jù)模具零件的精度要求，車削一般是外旋轉(zhuǎn)表面加工的中間工序，或作為最終工序。2）銑削：主要用于加工各種模具的型腔和型面；當模具的型腔或型面的精度要求高時，銑削僅作為中間工序，銑削后需要用成形磨削或電火花加工等方法進行精加工。3）刨削：主要用于模具零件外形的加工。4）磨削：主要用于加工模具的型腔、型面、導柱的外圓、導套的內(nèi)外圓表面以及模具零件之間的接觸面。形狀簡單的零件可使用一般磨削加工，而形狀復雜的零件則需要使用各種精密磨床進行成形磨削。模具制造中常用的特種加工有以下兩種：1）電火花成形加工：主要用于成型模的型腔加工。2）電火花線切割加工：主要用于

47、沖模中的凹模、凸模、卸料板、固定板、異形孔，以及鑲拼型腔模等加工。模具制造時，具體選用哪種加工工藝需要考慮的因素較多，一般包括：1）模具的類型、結(jié)構(gòu)。模具按其工作方式可以分為刃口類和成形類兩種，其中刃口類主要包括沖裁模，成形類包括成形沖模、鍛模、壓鑄模和注塑模等。刃口類模具的工作零件通常需要采用電火花線切割加工，而成形類模具的工作件通常需要采用電火花成形加工。2）零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、零件表面加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一表面的加工方法往往有若干種，實際選擇時還要結(jié)合模具的類型、零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小以及材料和熱處理的要求全面考慮。例如對于 IT7 級精度的孔，采用鏜削、鉸削、拉削和磨削均可達到要求，但型腔體上的孔，一