模具制造工藝設(shè)計(jì)及CAPP系統(tǒng)的研究
1、模具制造工藝設(shè)計(jì)概述
1.1 工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)是優(yōu)化配置工藝資源，合理編排工藝過程的一門藝術(shù)，是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性工作。工藝設(shè)計(jì)的主要任務(wù)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(jì)要求生產(chǎn)出合格的成品零件。工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：(1)選擇加工方法及采用的機(jī)床、刀具、夾具和其他工裝設(shè)備等；(2)安排合理的加工順序；(3)選擇基準(zhǔn)，確定加工余量和毛坯，計(jì)算工序尺寸和公差；(4)選用合理的切削用量；(5)計(jì)算時(shí)間定額和加工成本；(6)編制包含上述所有資料的工藝文件。
工藝設(shè)計(jì)包含的內(nèi)容和基本流程為：設(shè)計(jì)部門(設(shè)計(jì)圖紙)工藝部門(工藝審查記錄單)，設(shè)計(jì)部門(設(shè)計(jì)修改)、工藝部門(工藝總方案)一設(shè)備、工裝、物資準(zhǔn)備*試制、產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙、工藝文件定型。
1.2 模具制造工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)由于模具零件形狀的復(fù)雜性及特殊性，在實(shí)踐中，很難將其制造工藝按某種固定的模式進(jìn)行編制。各廠家因其設(shè)備狀況、技術(shù)水平不同，對(duì)相同的模具零件，所編制的工藝也可能完全不同。同一個(gè)模具零件可以有多種不同的加工工藝，制定制造工藝時(shí)需要考慮的因素多，很難確定一個(gè)通用的工藝方案。跟一般機(jī)械制造相比，模具制造工藝的明顯特點(diǎn)是：(1)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(jì)、制造、試模、修模的多次反復(fù)，而且經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)。(2)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)。(3)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(jī)械加工和特種加工兩種。常用的機(jī)械加工有車削、銑削、刨削、磨削。常用的特種加工有電火花成形加工與電火花線切割加工。
模具制造工藝設(shè)計(jì)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零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(shí)際選擇時(shí)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(duì)于IT7級(jí)精度的孔，采用鑊削、鉸削、拉削和磨削均可達(dá)到要求，但型腔體上的孔，一般不宜選擇拉削和磨削，常選擇鎮(zhèn)孔或鉸孔，孔徑大時(shí)選擇鑊孔，孔小時(shí)選擇鉸孔。(3)零件材料的性質(zhì)。材料的性質(zhì)對(duì)加工工藝的選擇也有影響。例如淬火鋼應(yīng)采用磨削加工，有色金屬零件，為避免磨削時(shí)堵塞砂輪，一般采用高速銑或高速精密車削進(jìn)行精加工。(4)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性的要求。大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡量采用高效率的先進(jìn)的工藝方法，如內(nèi)孔和平面可采用拉削取代普通的銑、刨和錘孔方法。此外，任何一種加工方法，可以獲得的加工精度和表面質(zhì)量均有一個(gè)范圍。但只有在一定的精度范圍內(nèi)才是經(jīng)濟(jì)的，這種一定范圍的加工精度，即為該種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度。選擇加工方法時(shí)，應(yīng)以零件的精度要求選擇與經(jīng)濟(jì)精度相適咸的加工方法。例如IT7級(jí)精度、表面粗糙度Ra值為0.4的外圓，通過精車雖可到達(dá)要求。但在經(jīng)濟(jì)上就不如磨削合理。(5)企業(yè)的設(shè)備情況和技術(shù)條件。模具加工工藝既要滿足模具零件的技術(shù)要求還要與現(xiàn)場制模條件、技術(shù)水平相適應(yīng)。
因此，模具制造中，同一個(gè)模具零件可選擇的工藝路線很多，不存在普遍通用的工藝路線。
2.模具CAPP系統(tǒng)的功能分析
模具CAPP系統(tǒng)中的大量工藝數(shù)據(jù)是安排和組織生產(chǎn)的依據(jù)，同時(shí)也是設(shè)備、勞資、生產(chǎn)、財(cái)務(wù)等部門管理的依據(jù)，CAPP系統(tǒng)中工藝數(shù)據(jù)至關(guān)重要的。作為企業(yè)信息化建設(shè)中的一部分，CAPP應(yīng)從設(shè)計(jì)、管理、集成等多方面來解決企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)問題。
為了適應(yīng)極其錯(cuò)綜復(fù)雜的制造環(huán)境，模具企業(yè)工藝設(shè)計(jì)對(duì)CAPP系統(tǒng)提出以下功能要求：
(1)模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的描述。基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，可以直觀、方便、快捷地查找和管理工藝文件。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)能完整地描述模具各組成零件及其相互關(guān)系，為模具工藝規(guī)劃提供必要的模具零件幾何特征和結(jié)構(gòu)描述信息。
(2)資源的利用。所謂資源就是工藝設(shè)計(jì)需要支配工藝資源數(shù)據(jù)(設(shè)備、工裝物料和人力等)，需要應(yīng)用工藝技術(shù)支撐數(shù)據(jù)(工藝規(guī)范、國家/企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))，需要參考工藝技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(工藝樣板、工藝檔案)。CAPP系統(tǒng)應(yīng)廣泛而靈活地提供資源內(nèi)容和資源使用方式。
(3)工藝設(shè)計(jì)及管理。模具工藝設(shè)計(jì)過程包括工藝管理、工藝設(shè)計(jì)、工藝匯總、工藝設(shè)計(jì)管理、工藝設(shè)計(jì)流程、工藝設(shè)計(jì)的后處理、工藝標(biāo)準(zhǔn)化、客戶化加工工藝信息的描述等。由于不同的用戶可能采用不同的工藝信息描述格式，模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)能完整地描述模具組成零件的加工工藝，以便根據(jù)需要，轉(zhuǎn)換成不同的工藝文件格式如工藝過程綜合卡、機(jī)械加工工藝卡和機(jī)械加工工序卡等。
(4)設(shè)備資源信息的描述。工藝人員對(duì)模具零件進(jìn)行工藝規(guī)劃時(shí)，需根據(jù)設(shè)備資源信息確定相應(yīng)的工藝路線。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)能完備地描述設(shè)備的信息，包括靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息(靜態(tài)信息主要包括設(shè)備的加工能力描述和設(shè)備的管理信息描述，動(dòng)態(tài)信息主要是對(duì)設(shè)備負(fù)載情況的描述)。
(5)工藝規(guī)劃的協(xié)同性和并行性。一副模具通常由數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)零件組成，若所有的工藝設(shè)計(jì)(包括工藝路線的制定、作業(yè)指導(dǎo)書設(shè)計(jì)、工序圖繪制、工裝設(shè)計(jì)、數(shù)控程序設(shè)計(jì)、工時(shí)額定、熱加工等輔助工藝設(shè)計(jì)等)由一個(gè)人單獨(dú)完成，則需花費(fèi)較長的時(shí)間。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)提供支持多用戶同時(shí)操作的功能，允許不同的設(shè)計(jì)人員同時(shí)對(duì)不同的模具零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，或同時(shí)對(duì)多副模具的零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，即協(xié)同模具工藝規(guī)劃。
(6)工藝規(guī)劃的實(shí)時(shí)性。模具生產(chǎn)中，零件間的制造工藝聯(lián)系密切，當(dāng)調(diào)整某個(gè)零件的工藝設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)允許工藝人員隨時(shí)修改相關(guān)零件的加工工藝，以便快速響應(yīng)模具生產(chǎn)現(xiàn)場的變化或設(shè)計(jì)變動(dòng)所造成的工藝修改要求。
(7)支持異地多任務(wù)、多角色協(xié)同設(shè)計(jì)。現(xiàn)階段很多模具企業(yè)并不具有加工模具零件所需的全部加工設(shè)備，企業(yè)之間的協(xié)作關(guān)系普遍存在。通過模具CAPP系統(tǒng)，不同地區(qū)的設(shè)計(jì)人員可以同時(shí)對(duì)同一副模具的零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)與制造，或?qū)δ硞€(gè)復(fù)雜零件的制造工藝進(jìn)行探討。
作為一個(gè)實(shí)用的CAPP系統(tǒng)除了需要具備上述基本功能外，還要包括一些更智能的功能，如實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)所需信息的描述和代碼化，將工藝設(shè)計(jì)所需信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)型式的合理制定等等。 3.模具CAPP系統(tǒng)開發(fā)原則
目前，國內(nèi)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的應(yīng)用還處于推廣階段。由于計(jì)算機(jī)在模具企業(yè)生產(chǎn)工程中的應(yīng)用還剛剛起步，很多企業(yè)還是空白，因此，開發(fā)模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾個(gè)開發(fā)原則：
(1)企業(yè)需要安裝簡便、人機(jī)界面友好的CAPP系統(tǒng)。操作復(fù)雜，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間長，需要大量培訓(xùn)才能使用的CAPP系統(tǒng)很難讓用戶接受。
(2)實(shí)用性強(qiáng)的CAPP系統(tǒng)。操作使用應(yīng)符合工藝設(shè)計(jì)人員的工藝設(shè)計(jì)習(xí)慣，使之能迅速掌握。這樣CAPP系統(tǒng)才在企業(yè)中能得以推廣。
(3)開放性好的CAPP系統(tǒng)。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)采用獨(dú)立的工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫，不同的模具企業(yè)可通過修改工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫，使CAPP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝決策客用戶化。隨著模具加工設(shè)備的更新，新加工工藝的采用，將產(chǎn)生新的工藝方案。因此，CAPP系統(tǒng)應(yīng)能較快的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展。由于制造環(huán)境的多樣和復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)提供用戶一個(gè)可以構(gòu)造適合于本企業(yè)模具制造環(huán)境的CAPP平臺(tái)系統(tǒng)，當(dāng)用戶實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)與系統(tǒng)的解答不一致時(shí)，系統(tǒng)的推理和決策方法能方便地被用戶修改。
(4)具有較好柔性的CAPP系統(tǒng)。能適應(yīng)企業(yè)不同的產(chǎn)品和生產(chǎn)要求，能滿足不同的經(jīng)營目標(biāo)和生產(chǎn)計(jì)劃方案。
(5)能滿足模具集成制造的要求。集成化發(fā)展是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，也是CAPP系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)模具CAPP系統(tǒng)時(shí)應(yīng)確保系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合集成要求。
(6)模具CAPP系統(tǒng)要考慮國內(nèi)企業(yè)的管理模式。
4.模具CAPP系統(tǒng)的系統(tǒng)框架
模具零件工藝設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工程問題，建立基于知識(shí)的模具CAPP系統(tǒng)時(shí)，一方面要采用合適的模型來描述和表達(dá)實(shí)際工程問題，另一方面還應(yīng)考慮具體的制造資源、工藝設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和技巧、系統(tǒng)的實(shí)用性以及系統(tǒng)與其他CAPP子系統(tǒng)的接口、交互等各種因素。基于知識(shí)的模具CAPP系統(tǒng)既包含基于實(shí)例庫、工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫的工藝生成，又包含基于人機(jī)交互式的工藝生成，可用性強(qiáng)，搜蓋面比較廣，既有針對(duì)性，又有一定的通用性剛。
系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，通過局域網(wǎng)絡(luò)，便于數(shù)據(jù)共享和管理，其中數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)庫的形式存放在后臺(tái)服務(wù)器上，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫和前臺(tái)客戶端應(yīng)用軟件以及連接前后臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成模具CAPP系統(tǒng)。
4.1 工藝設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)工具主要功能是加載項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的模具信息，創(chuàng)建模具ROM樹，通過工藝設(shè)計(jì)向?qū)нM(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)向?qū)峁┝嘶诓僮鞯脑O(shè)計(jì)導(dǎo)航功能。基于操作的設(shè)計(jì)導(dǎo)航是以“操作”作為設(shè)計(jì)活動(dòng)的基本單元，以“數(shù)據(jù)”作為設(shè)計(jì)活動(dòng)的對(duì)象和結(jié)果，通過建立數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)與操作以及操作與操作之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以工藝數(shù)據(jù)的快速生成、快速定位、快速獲取和合理重組為主要手段，對(duì)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)導(dǎo)航和柔性導(dǎo)航，進(jìn)而提高工藝設(shè)計(jì)的效率和水平。工藝設(shè)計(jì)向?qū)О诘湫土慵脑O(shè)計(jì)向?qū)Ш突谥R(shí)庫向?qū)刹糠帧９に囋O(shè)計(jì)工具中提供了工藝設(shè)計(jì)幫助資料在線查詢功能，設(shè)計(jì)人員可以在線查詢常用設(shè)計(jì)資料，并提供工藝表格填寫功能。
4.2 報(bào)表輸出 模具CAPP系統(tǒng)的打印中心，可槍出打印各類文件，包括工藝卡、零件圖、各種工藝管理文件以及其他文件。
4.3 查詢統(tǒng)計(jì) 提供對(duì)系統(tǒng)各類資源的查詢與統(tǒng)計(jì)，包括基礎(chǔ)庫信息、工藝以及模具零件信息等。
4.4 知識(shí)庫編輯 為了方便系統(tǒng)升級(jí)、滿足實(shí)際使用，需要對(duì)系統(tǒng)知識(shí)庫進(jìn)行更新，模具CAPP系統(tǒng)提供方便快捷的知識(shí)庫編輯功能，主要包括工藝實(shí)例庫和工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫內(nèi)容的刪除、更新、增加等。
4.5 系統(tǒng)管理 系統(tǒng)管理包含有以下功能：(1)數(shù)據(jù)安全管理功能，對(duì)在系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行合理組織，并按照數(shù)據(jù)安全規(guī)則進(jìn)行管理。(2)用戶權(quán)限管理，用戶權(quán)限可分為超級(jí)用戶、工藝設(shè)計(jì)、工藝審核、工藝查詢和數(shù)據(jù)庫維護(hù)。(3)基礎(chǔ)庫維護(hù)，對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)資源如設(shè)備庫、人員庫等進(jìn)行維護(hù)、升級(jí)。(4)工藝審核，模具CAPP系統(tǒng)可對(duì)工藝設(shè)計(jì)、校對(duì)、審核、會(huì)簽、批準(zhǔn)及更改流程進(jìn)行控制和管理。(5)產(chǎn)品樹管理，管理部門從產(chǎn)品開發(fā)部門獲取相關(guān)零件清單，即零件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。由于產(chǎn)品數(shù)據(jù)的唯一性，模具開發(fā)部門須拷貝該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，形成其自身的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。在該結(jié)構(gòu)樹中，模具設(shè)計(jì)人員可在該結(jié)構(gòu)樹上擂人零部件、瀏覽零部件信息、修改零部件信息。以產(chǎn)品樹作為零部件的組織方式，結(jié)構(gòu)清晰，易于管理，且易于查找相似工藝。
4.6 幫助 對(duì)系統(tǒng)使用人員進(jìn)行各類幫助導(dǎo)航。基于知識(shí)的模具CAPP系統(tǒng)具有如下幫助功能：
(1)模具零件工藝規(guī)劃的實(shí)時(shí)性及數(shù)據(jù)一致性。在模具的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些無法預(yù)側(cè)的加工需求，如設(shè)計(jì)變更、制造缺陷、試修模反饋等，系統(tǒng)允許工藝人員隨時(shí)修改相關(guān)零件的加工工藝，以便快速響應(yīng)模具生產(chǎn)現(xiàn)場的變化或設(shè)計(jì)變動(dòng)所造成的工藝修改要求，系統(tǒng)除了及時(shí)根據(jù)需要更改零件的加工工藝外，還能夠保證這種修改與相關(guān)零件加工工藝的一致性。
(2)模具加工工藝規(guī)劃的協(xié)同性和并行性。一幅模具通常由數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)零件組成，系統(tǒng)允許不同的設(shè)計(jì)人員同時(shí)對(duì)不同的模具零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，或同時(shí)對(duì)多副模具的零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，可極大地縮短模具零件的工藝編制周期。不同的設(shè)計(jì)人員可以查看零件的設(shè)計(jì)結(jié)果，并提出設(shè)計(jì)修改意見，在通過審核后，把工藝文件存放到模具工藝庫中。
(3)用戶終端界面統(tǒng)一。系統(tǒng)采用B-S體系結(jié)構(gòu)，用戶端使用單一的Browser軟件，界面統(tǒng)一，維護(hù)工作簡單，設(shè)計(jì)人員可以在不同的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)行實(shí)時(shí)交流。工藝審核人員以及模具加工人員能隨時(shí)查看設(shè)計(jì)結(jié)果，提出反饋意見。
(4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放。CAPP系統(tǒng)作為模具ERP系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，提供了與其它系統(tǒng)的接口，能夠與其他系統(tǒng)很好地集成，實(shí)現(xiàn)信息共享。
(5)實(shí)用性強(qiáng)。系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)以交互式工藝設(shè)計(jì)為主，利用各種工藝知識(shí)庫，借助于計(jì)算機(jī)及其他方法，簡化了模具工藝卡的編制。
5.結(jié)語
從模具工藝設(shè)計(jì)、制造工藝的特點(diǎn)出發(fā)，分析模具CAPP系統(tǒng)的功能需求，結(jié)合系統(tǒng)開發(fā)原則，提出了基于Web的模具CAPP系統(tǒng)的框架
1.1 工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)是優(yōu)化配置工藝資源，合理編排工藝過程的一門藝術(shù)，是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性工作。工藝設(shè)計(jì)的主要任務(wù)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(jì)要求生產(chǎn)出合格的成品零件。工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：(1)選擇加工方法及采用的機(jī)床、刀具、夾具和其他工裝設(shè)備等；(2)安排合理的加工順序；(3)選擇基準(zhǔn)，確定加工余量和毛坯，計(jì)算工序尺寸和公差；(4)選用合理的切削用量；(5)計(jì)算時(shí)間定額和加工成本；(6)編制包含上述所有資料的工藝文件。
工藝設(shè)計(jì)包含的內(nèi)容和基本流程為：設(shè)計(jì)部門(設(shè)計(jì)圖紙)工藝部門(工藝審查記錄單)，設(shè)計(jì)部門(設(shè)計(jì)修改)、工藝部門(工藝總方案)一設(shè)備、工裝、物資準(zhǔn)備*試制、產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙、工藝文件定型。
1.2 模具制造工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)由于模具零件形狀的復(fù)雜性及特殊性，在實(shí)踐中，很難將其制造工藝按某種固定的模式進(jìn)行編制。各廠家因其設(shè)備狀況、技術(shù)水平不同，對(duì)相同的模具零件，所編制的工藝也可能完全不同。同一個(gè)模具零件可以有多種不同的加工工藝，制定制造工藝時(shí)需要考慮的因素多，很難確定一個(gè)通用的工藝方案。跟一般機(jī)械制造相比，模具制造工藝的明顯特點(diǎn)是：(1)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(jì)、制造、試模、修模的多次反復(fù)，而且經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)。(2)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)。(3)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(jī)械加工和特種加工兩種。常用的機(jī)械加工有車削、銑削、刨削、磨削。常用的特種加工有電火花成形加工與電火花線切割加工。
模具制造工藝設(shè)計(jì)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零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(shí)際選擇時(shí)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(duì)于IT7級(jí)精度的孔，采用鑊削、鉸削、拉削和磨削均可達(dá)到要求，但型腔體上的孔，一般不宜選擇拉削和磨削，常選擇鎮(zhèn)孔或鉸孔，孔徑大時(shí)選擇鑊孔，孔小時(shí)選擇鉸孔。(3)零件材料的性質(zhì)。材料的性質(zhì)對(duì)加工工藝的選擇也有影響。例如淬火鋼應(yīng)采用磨削加工，有色金屬零件，為避免磨削時(shí)堵塞砂輪，一般采用高速銑或高速精密車削進(jìn)行精加工。(4)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性的要求。大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡量采用高效率的先進(jìn)的工藝方法，如內(nèi)孔和平面可采用拉削取代普通的銑、刨和錘孔方法。此外，任何一種加工方法，可以獲得的加工精度和表面質(zhì)量均有一個(gè)范圍。但只有在一定的精度范圍內(nèi)才是經(jīng)濟(jì)的，這種一定范圍的加工精度，即為該種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度。選擇加工方法時(shí)，應(yīng)以零件的精度要求選擇與經(jīng)濟(jì)精度相適咸的加工方法。例如IT7級(jí)精度、表面粗糙度Ra值為0.4的外圓，通過精車雖可到達(dá)要求。但在經(jīng)濟(jì)上就不如磨削合理。(5)企業(yè)的設(shè)備情況和技術(shù)條件。模具加工工藝既要滿足模具零件的技術(shù)要求還要與現(xiàn)場制模條件、技術(shù)水平相適應(yīng)。
因此，模具制造中，同一個(gè)模具零件可選擇的工藝路線很多，不存在普遍通用的工藝路線。
2.模具CAPP系統(tǒng)的功能分析
模具CAPP系統(tǒng)中的大量工藝數(shù)據(jù)是安排和組織生產(chǎn)的依據(jù)，同時(shí)也是設(shè)備、勞資、生產(chǎn)、財(cái)務(wù)等部門管理的依據(jù)，CAPP系統(tǒng)中工藝數(shù)據(jù)至關(guān)重要的。作為企業(yè)信息化建設(shè)中的一部分，CAPP應(yīng)從設(shè)計(jì)、管理、集成等多方面來解決企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)問題。
為了適應(yīng)極其錯(cuò)綜復(fù)雜的制造環(huán)境，模具企業(yè)工藝設(shè)計(jì)對(duì)CAPP系統(tǒng)提出以下功能要求：
(1)模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的描述。基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，可以直觀、方便、快捷地查找和管理工藝文件。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)能完整地描述模具各組成零件及其相互關(guān)系，為模具工藝規(guī)劃提供必要的模具零件幾何特征和結(jié)構(gòu)描述信息。
(2)資源的利用。所謂資源就是工藝設(shè)計(jì)需要支配工藝資源數(shù)據(jù)(設(shè)備、工裝物料和人力等)，需要應(yīng)用工藝技術(shù)支撐數(shù)據(jù)(工藝規(guī)范、國家/企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))，需要參考工藝技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(工藝樣板、工藝檔案)。CAPP系統(tǒng)應(yīng)廣泛而靈活地提供資源內(nèi)容和資源使用方式。
(3)工藝設(shè)計(jì)及管理。模具工藝設(shè)計(jì)過程包括工藝管理、工藝設(shè)計(jì)、工藝匯總、工藝設(shè)計(jì)管理、工藝設(shè)計(jì)流程、工藝設(shè)計(jì)的后處理、工藝標(biāo)準(zhǔn)化、客戶化加工工藝信息的描述等。由于不同的用戶可能采用不同的工藝信息描述格式，模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)能完整地描述模具組成零件的加工工藝，以便根據(jù)需要，轉(zhuǎn)換成不同的工藝文件格式如工藝過程綜合卡、機(jī)械加工工藝卡和機(jī)械加工工序卡等。
(4)設(shè)備資源信息的描述。工藝人員對(duì)模具零件進(jìn)行工藝規(guī)劃時(shí)，需根據(jù)設(shè)備資源信息確定相應(yīng)的工藝路線。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)能完備地描述設(shè)備的信息，包括靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息(靜態(tài)信息主要包括設(shè)備的加工能力描述和設(shè)備的管理信息描述，動(dòng)態(tài)信息主要是對(duì)設(shè)備負(fù)載情況的描述)。
(5)工藝規(guī)劃的協(xié)同性和并行性。一副模具通常由數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)零件組成，若所有的工藝設(shè)計(jì)(包括工藝路線的制定、作業(yè)指導(dǎo)書設(shè)計(jì)、工序圖繪制、工裝設(shè)計(jì)、數(shù)控程序設(shè)計(jì)、工時(shí)額定、熱加工等輔助工藝設(shè)計(jì)等)由一個(gè)人單獨(dú)完成，則需花費(fèi)較長的時(shí)間。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)提供支持多用戶同時(shí)操作的功能，允許不同的設(shè)計(jì)人員同時(shí)對(duì)不同的模具零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，或同時(shí)對(duì)多副模具的零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，即協(xié)同模具工藝規(guī)劃。
(6)工藝規(guī)劃的實(shí)時(shí)性。模具生產(chǎn)中，零件間的制造工藝聯(lián)系密切，當(dāng)調(diào)整某個(gè)零件的工藝設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)允許工藝人員隨時(shí)修改相關(guān)零件的加工工藝，以便快速響應(yīng)模具生產(chǎn)現(xiàn)場的變化或設(shè)計(jì)變動(dòng)所造成的工藝修改要求。
(7)支持異地多任務(wù)、多角色協(xié)同設(shè)計(jì)。現(xiàn)階段很多模具企業(yè)并不具有加工模具零件所需的全部加工設(shè)備，企業(yè)之間的協(xié)作關(guān)系普遍存在。通過模具CAPP系統(tǒng)，不同地區(qū)的設(shè)計(jì)人員可以同時(shí)對(duì)同一副模具的零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)與制造，或?qū)δ硞€(gè)復(fù)雜零件的制造工藝進(jìn)行探討。
作為一個(gè)實(shí)用的CAPP系統(tǒng)除了需要具備上述基本功能外，還要包括一些更智能的功能，如實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)所需信息的描述和代碼化，將工藝設(shè)計(jì)所需信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)型式的合理制定等等。 3.模具CAPP系統(tǒng)開發(fā)原則
目前，國內(nèi)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的應(yīng)用還處于推廣階段。由于計(jì)算機(jī)在模具企業(yè)生產(chǎn)工程中的應(yīng)用還剛剛起步，很多企業(yè)還是空白，因此，開發(fā)模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾個(gè)開發(fā)原則：
(1)企業(yè)需要安裝簡便、人機(jī)界面友好的CAPP系統(tǒng)。操作復(fù)雜，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間長，需要大量培訓(xùn)才能使用的CAPP系統(tǒng)很難讓用戶接受。
(2)實(shí)用性強(qiáng)的CAPP系統(tǒng)。操作使用應(yīng)符合工藝設(shè)計(jì)人員的工藝設(shè)計(jì)習(xí)慣，使之能迅速掌握。這樣CAPP系統(tǒng)才在企業(yè)中能得以推廣。
(3)開放性好的CAPP系統(tǒng)。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)采用獨(dú)立的工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫，不同的模具企業(yè)可通過修改工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫，使CAPP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝決策客用戶化。隨著模具加工設(shè)備的更新，新加工工藝的采用，將產(chǎn)生新的工藝方案。因此，CAPP系統(tǒng)應(yīng)能較快的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展。由于制造環(huán)境的多樣和復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)提供用戶一個(gè)可以構(gòu)造適合于本企業(yè)模具制造環(huán)境的CAPP平臺(tái)系統(tǒng)，當(dāng)用戶實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)與系統(tǒng)的解答不一致時(shí)，系統(tǒng)的推理和決策方法能方便地被用戶修改。
(4)具有較好柔性的CAPP系統(tǒng)。能適應(yīng)企業(yè)不同的產(chǎn)品和生產(chǎn)要求，能滿足不同的經(jīng)營目標(biāo)和生產(chǎn)計(jì)劃方案。
(5)能滿足模具集成制造的要求。集成化發(fā)展是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，也是CAPP系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)模具CAPP系統(tǒng)時(shí)應(yīng)確保系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合集成要求。
(6)模具CAPP系統(tǒng)要考慮國內(nèi)企業(yè)的管理模式。
4.模具CAPP系統(tǒng)的系統(tǒng)框架
模具零件工藝設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工程問題，建立基于知識(shí)的模具CAPP系統(tǒng)時(shí)，一方面要采用合適的模型來描述和表達(dá)實(shí)際工程問題，另一方面還應(yīng)考慮具體的制造資源、工藝設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和技巧、系統(tǒng)的實(shí)用性以及系統(tǒng)與其他CAPP子系統(tǒng)的接口、交互等各種因素。基于知識(shí)的模具CAPP系統(tǒng)既包含基于實(shí)例庫、工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫的工藝生成，又包含基于人機(jī)交互式的工藝生成，可用性強(qiáng)，搜蓋面比較廣，既有針對(duì)性，又有一定的通用性剛。
系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，通過局域網(wǎng)絡(luò)，便于數(shù)據(jù)共享和管理，其中數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)庫的形式存放在后臺(tái)服務(wù)器上，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫和前臺(tái)客戶端應(yīng)用軟件以及連接前后臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成模具CAPP系統(tǒng)。
4.1 工藝設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)工具主要功能是加載項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的模具信息，創(chuàng)建模具ROM樹，通過工藝設(shè)計(jì)向?qū)нM(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)向?qū)峁┝嘶诓僮鞯脑O(shè)計(jì)導(dǎo)航功能。基于操作的設(shè)計(jì)導(dǎo)航是以“操作”作為設(shè)計(jì)活動(dòng)的基本單元，以“數(shù)據(jù)”作為設(shè)計(jì)活動(dòng)的對(duì)象和結(jié)果，通過建立數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)與操作以及操作與操作之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以工藝數(shù)據(jù)的快速生成、快速定位、快速獲取和合理重組為主要手段，對(duì)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)導(dǎo)航和柔性導(dǎo)航，進(jìn)而提高工藝設(shè)計(jì)的效率和水平。工藝設(shè)計(jì)向?qū)О诘湫土慵脑O(shè)計(jì)向?qū)Ш突谥R(shí)庫向?qū)刹糠帧９に囋O(shè)計(jì)工具中提供了工藝設(shè)計(jì)幫助資料在線查詢功能，設(shè)計(jì)人員可以在線查詢常用設(shè)計(jì)資料，并提供工藝表格填寫功能。
4.2 報(bào)表輸出 模具CAPP系統(tǒng)的打印中心，可槍出打印各類文件，包括工藝卡、零件圖、各種工藝管理文件以及其他文件。
4.3 查詢統(tǒng)計(jì) 提供對(duì)系統(tǒng)各類資源的查詢與統(tǒng)計(jì)，包括基礎(chǔ)庫信息、工藝以及模具零件信息等。
4.4 知識(shí)庫編輯 為了方便系統(tǒng)升級(jí)、滿足實(shí)際使用，需要對(duì)系統(tǒng)知識(shí)庫進(jìn)行更新，模具CAPP系統(tǒng)提供方便快捷的知識(shí)庫編輯功能，主要包括工藝實(shí)例庫和工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫內(nèi)容的刪除、更新、增加等。
4.5 系統(tǒng)管理 系統(tǒng)管理包含有以下功能：(1)數(shù)據(jù)安全管理功能，對(duì)在系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行合理組織，并按照數(shù)據(jù)安全規(guī)則進(jìn)行管理。(2)用戶權(quán)限管理，用戶權(quán)限可分為超級(jí)用戶、工藝設(shè)計(jì)、工藝審核、工藝查詢和數(shù)據(jù)庫維護(hù)。(3)基礎(chǔ)庫維護(hù)，對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)資源如設(shè)備庫、人員庫等進(jìn)行維護(hù)、升級(jí)。(4)工藝審核，模具CAPP系統(tǒng)可對(duì)工藝設(shè)計(jì)、校對(duì)、審核、會(huì)簽、批準(zhǔn)及更改流程進(jìn)行控制和管理。(5)產(chǎn)品樹管理，管理部門從產(chǎn)品開發(fā)部門獲取相關(guān)零件清單，即零件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。由于產(chǎn)品數(shù)據(jù)的唯一性，模具開發(fā)部門須拷貝該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，形成其自身的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。在該結(jié)構(gòu)樹中，模具設(shè)計(jì)人員可在該結(jié)構(gòu)樹上擂人零部件、瀏覽零部件信息、修改零部件信息。以產(chǎn)品樹作為零部件的組織方式，結(jié)構(gòu)清晰，易于管理，且易于查找相似工藝。
4.6 幫助 對(duì)系統(tǒng)使用人員進(jìn)行各類幫助導(dǎo)航。基于知識(shí)的模具CAPP系統(tǒng)具有如下幫助功能：
(1)模具零件工藝規(guī)劃的實(shí)時(shí)性及數(shù)據(jù)一致性。在模具的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些無法預(yù)側(cè)的加工需求，如設(shè)計(jì)變更、制造缺陷、試修模反饋等，系統(tǒng)允許工藝人員隨時(shí)修改相關(guān)零件的加工工藝，以便快速響應(yīng)模具生產(chǎn)現(xiàn)場的變化或設(shè)計(jì)變動(dòng)所造成的工藝修改要求，系統(tǒng)除了及時(shí)根據(jù)需要更改零件的加工工藝外，還能夠保證這種修改與相關(guān)零件加工工藝的一致性。
(2)模具加工工藝規(guī)劃的協(xié)同性和并行性。一幅模具通常由數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)零件組成，系統(tǒng)允許不同的設(shè)計(jì)人員同時(shí)對(duì)不同的模具零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，或同時(shí)對(duì)多副模具的零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，可極大地縮短模具零件的工藝編制周期。不同的設(shè)計(jì)人員可以查看零件的設(shè)計(jì)結(jié)果，并提出設(shè)計(jì)修改意見，在通過審核后，把工藝文件存放到模具工藝庫中。
(3)用戶終端界面統(tǒng)一。系統(tǒng)采用B-S體系結(jié)構(gòu)，用戶端使用單一的Browser軟件，界面統(tǒng)一，維護(hù)工作簡單，設(shè)計(jì)人員可以在不同的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)行實(shí)時(shí)交流。工藝審核人員以及模具加工人員能隨時(shí)查看設(shè)計(jì)結(jié)果，提出反饋意見。
(4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放。CAPP系統(tǒng)作為模具ERP系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，提供了與其它系統(tǒng)的接口，能夠與其他系統(tǒng)很好地集成，實(shí)現(xiàn)信息共享。
(5)實(shí)用性強(qiáng)。系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)以交互式工藝設(shè)計(jì)為主，利用各種工藝知識(shí)庫，借助于計(jì)算機(jī)及其他方法，簡化了模具工藝卡的編制。
5.結(jié)語
從模具工藝設(shè)計(jì)、制造工藝的特點(diǎn)出發(fā)，分析模具CAPP系統(tǒng)的功能需求，結(jié)合系統(tǒng)開發(fā)原則，提出了基于Web的模具CAPP系統(tǒng)的框架
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