面向并行工程的貨車沖壓件CAPP的開發(fā)與應(yīng)用

一、CAPP在國內(nèi)外的研究與應(yīng)用情況 

    CAPP軟件在泛CAD領(lǐng)域中是研究和發(fā)展較早的軟件技術(shù)之一，但與同類的 CAD/CAM的軟件技術(shù)相比，CAPP軟件的發(fā)展卻大大落后于CAD、CAM軟件。于是在許多企業(yè)里，加工部門早已用上了CAM軟件，產(chǎn)品的設(shè)計部門早已甩掉了圖板，甚至用上了三維的設(shè)計和分析軟件，而工藝設(shè)計部門卻遲遲扔不了鋼筆，仍然重復(fù)著幾十年來的工作習(xí)慣和方法。個別企業(yè)為了追求計算機應(yīng)用的普及，使用一些通用的辦公軟件，或者二維CAD軟件來代替CAPP工作。90年代中后期，制造業(yè)的企業(yè)信息集成成為大家關(guān)注的熱門話題，在一些企業(yè)實施了企業(yè)級的PDM或MRPII甚至ERP軟件后，才發(fā)現(xiàn)CAPP成為阻礙企業(yè)信息化建設(shè)的瓶頸。同時一些比較敏感的專家在90年代中后期重新衡量了CAPP軟件在企業(yè)內(nèi)應(yīng)發(fā)揮的作用，逐步拋棄了傳統(tǒng)的CAPP的研究方法，開發(fā)重點從注重工藝過程的自動生成，轉(zhuǎn)向為工藝設(shè)計人員的提供軟件工具，同時為企業(yè)的信息化建設(shè)提供服務(wù)。CAPP產(chǎn)品的研發(fā)在中國開始活躍起來，CAPP軟件技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。 

    90年代末，各種實用化的CAPP開始走向市場，其開發(fā)方法和重點也各不相同，有的CAPP系統(tǒng)在CAD圖形平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)，然后將生成的工藝數(shù)據(jù)傳送到其他的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，有的CAPP系統(tǒng)在某種特定的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上生成工藝數(shù)據(jù)，然后在CAD平臺上生成工藝卡片，甚至也有CAPP系統(tǒng)是純粹的工藝卡片的填寫工具，其生成的工藝卡片是某種特定的文件。這些CAPP軟件能為工藝人員提供一定的服務(wù)。 

   以上CAPP系統(tǒng)都不能滿足企業(yè)工藝設(shè)計的全過程要求，也不能滿足現(xiàn)代企業(yè)對信息化建設(shè)的需求。現(xiàn)代CAPP，即面向并行工程、集成化的工藝設(shè)計平臺將成為目前和今后CAPP研究開發(fā)的重點。 

二、沖壓件CAPP在并行工程中的地位及其應(yīng)用需求 

2.1 并行工程簡介 

    并行工程是一種企業(yè)組織、管理和運行的先進設(shè)計、制造模式；是采用多學(xué)科團隊和并行過程的集成化產(chǎn)品開發(fā)模式。它把傳統(tǒng)的制造技術(shù)與計算機技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)和自動化技術(shù)相結(jié)合，在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段全面考慮產(chǎn)品生命周期中的各種因素，力爭使產(chǎn)品開發(fā)能夠一次獲得成功。從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本。并行開發(fā)流程如圖1所示： 

2.2 沖壓件CAPP在并行工程中的地位 

   計算機輔助工藝過程設(shè)計(CAPP)是并行工程不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，是連接CAD與CAM的橋梁。而沖壓工藝設(shè)計又是我公司工藝過程設(shè)計的核心，在實現(xiàn)鈑金CAD/CAPP/CAM的集成框架中，起著承上啟下的作用。 #hc360分頁符#

2.3 并行工程對沖壓件CAPP的應(yīng)用需求 

   傳統(tǒng)的CAPP不具備與產(chǎn)品設(shè)計并行交互的能力，不能對產(chǎn)品或零件進行可制造性評價并反饋結(jié)果，為實現(xiàn)計算機輔助并行工程，面向并行工程的CAPP是關(guān)鍵。為了達到這一目的，設(shè)計者可以在設(shè)計中的任何階段將設(shè)計結(jié)果移交工藝評價模塊，并根據(jù)評價結(jié)果修改模型或繼續(xù)設(shè)計。并行工程對本項目的具體要求應(yīng)達到以下兩點： 

2.3.1 應(yīng)高效率、高質(zhì)量的保證工藝設(shè)計的完成，一般包括：工藝過程卡、封面、目錄、 說明的編制，以及工序圖的繪制。 

2.3.2 應(yīng)實現(xiàn)鈑金件CAD/CAPP/CAM的初步集成。 

三、沖壓件CAPP研究開發(fā)工作的基礎(chǔ) 

    我公司自九Ｏ年開始了CAPP和工藝CAD的應(yīng)用研究工作， 現(xiàn)已初步形成了微機CAPP和工藝CAD的應(yīng)用環(huán)境。幾年來，我公司以微型計算機為硬件工作環(huán)境，圍繞工藝中的重點和瓶頸環(huán)節(jié)，先后完成“工藝路線輔助設(shè)計(CAPP)系統(tǒng)”、“工藝定額輔助編制系統(tǒng)”的開發(fā)研制工作，基本實現(xiàn)了利用計算機完成工藝路線編制、工藝定額制定、等項工作。工藝CAD與CAPP系統(tǒng)，在新產(chǎn)品開發(fā)，對外招標及重大技術(shù)改造等項目的工藝準備和工藝、工裝設(shè)計中，發(fā)揮了較大作用，為新產(chǎn)品開發(fā)作出了應(yīng)有的貢獻。 

    但是，作為工藝過程設(shè)計的核心，貨車沖壓件工藝過程卡的編制一直沿用傳統(tǒng)的手工編制。其主要原因是這樣一種CAPP系統(tǒng)是集表格處理、文字處理、圖形處理，數(shù)據(jù)庫訪問綜合技術(shù)應(yīng)用的復(fù)雜系統(tǒng)，受當(dāng)時軟、硬件的限制，國內(nèi)外的應(yīng)用水平都很低，無法保證高效率、高質(zhì)量地完成工藝設(shè)計。 

在市場經(jīng)濟的大環(huán)境和企業(yè)產(chǎn)品多變的局部環(huán)境的影響下，“鐵路貨車沖壓件計算機輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)”被列為齊車（集團）公司并行工程必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。 

四、沖壓件CAPP研究開發(fā)工作內(nèi)容： 

4.1、沖壓件CAPP研究開發(fā)方法和技術(shù)路線 

4.1.1 基本方案 

    結(jié)合貨車沖壓件主要是型材和板件，而我們開發(fā)貨車沖壓件計算機輔助工藝設(shè)計的目標旨在大幅度提高工藝卡片編制速度，避免人的重復(fù)勞動，能在一定的程度上保持工藝設(shè)計的一致性，鑒于以上情況，我們選擇了變異型ＣＡＰＰ系統(tǒng)。  #hc360分頁符#

4.1.2 變異型ＣＡＰＰ系統(tǒng)的基本原理 

    本系統(tǒng)利用零件的相似性歸類成族，建立零件族主樣件的典型工藝規(guī)程即標準工藝規(guī)范，它按零件族的編碼作為關(guān)鍵字存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，標準工藝規(guī)范的內(nèi)容包括完成該零件族零件加工所需的工序、設(shè)備、工裝及其加工順序。對一個新零件的工藝設(shè)計，按照其成組編碼，確定其所屬零件族，對其標準工藝規(guī)程進行檢索、篩選、編輯，最后得到其加工過程。 

4.2 用戶編碼系統(tǒng) 

4.2.1 成組技術(shù)的概述 

    成組技術(shù)（ＧＴ）是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，利用事物相似性，把相似性問題歸類成族，尋求解決這一類問題的最優(yōu)方案，從而節(jié)約時間和精力取得所期望的經(jīng)濟效益。 

4.2.2 參照ＪＬＢＭ－１系統(tǒng)制定出本系統(tǒng)的編碼系統(tǒng) 

   零件編碼系統(tǒng)是由代表零件的設(shè)計和制造的特征符號所組成，這些符號代碼可以是數(shù)字，也可以是字母，或者兩者都有。在成組技術(shù)實際應(yīng)用中，有三種編碼結(jié)構(gòu)。 

   ①、層次結(jié)構(gòu) 在層次結(jié)構(gòu)中，每一個后級符號的意義取決于前級符號的值。這種結(jié)構(gòu)亦稱為單碼結(jié)構(gòu)或樹狀結(jié)構(gòu)。由層次代碼組成的層次結(jié)構(gòu)具有相對的密實性，能以有限個位數(shù)傳遞大量有關(guān)零件信息。 

   ②、鏈式結(jié)構(gòu) 在鏈式結(jié)構(gòu)中，那些有序符號的意義是固定的，與前級符號無關(guān)，這種結(jié)構(gòu)亦稱為多碼結(jié)構(gòu)。它要復(fù)雜些，因而可以方便處理具有特殊屬性的零件，有助于識別具有工藝相似要求的零件。 

   ③、混合結(jié)構(gòu) 工業(yè)上大多數(shù)商業(yè)零件編碼系統(tǒng)都是由上述兩種編碼系統(tǒng)組合而成，形成混合結(jié)構(gòu)。混合結(jié)構(gòu)具有單碼結(jié)構(gòu)和多碼結(jié)構(gòu)共同的優(yōu)點。典型的混合結(jié)構(gòu)都是由一系列較小的多碼結(jié)構(gòu)組成，這些結(jié)構(gòu)鏈中的數(shù)據(jù)都是相互獨立的，但整個混合代碼中，需要有一個或幾個數(shù)字用來表示零件的類別，這和層次結(jié)構(gòu)一樣�；旌辖Y(jié)構(gòu)能最好地滿足設(shè)計和制造的需要。 

   ＪＬＢＭ－１系統(tǒng)是我國機械工業(yè)部門為在機械加工中推行成組技術(shù)而開發(fā)的一種零件分類編碼系統(tǒng)，這個系統(tǒng)經(jīng)過先后４次修訂，已于１９８４年作為我國機械工業(yè)部的技術(shù)指導(dǎo)資料。它是一個十進制的１５位代碼的混合結(jié)構(gòu)，針對我廠工藝設(shè)計的要求，參照ＪＬＢＭ－１編碼系統(tǒng)，制定出一套十一進制的11位代碼的編碼系統(tǒng)，其混合結(jié)構(gòu)示意圖如下所示： 

4.3 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 

4.3.1 功能模塊結(jié)構(gòu) 

4.3.2 程序主流程圖 

4.3.3 數(shù)據(jù)流程圖（ＤＦＤ） 

    數(shù)據(jù)流程圖（ＤＦＤ） ＤＦＤ是一種描述數(shù)據(jù)流及處理的圖形表示，數(shù)據(jù)流入系統(tǒng)后，經(jīng)過一系列的變換（或稱處理），最后輸出新的數(shù)據(jù)。#hc360分頁符#  

4.4 軟件與硬件系統(tǒng)確定 

4.4.1 沖壓CAPP系統(tǒng)需要下列軟件環(huán)境： 

●中文Visual Basic 6.0 for Windows 

●中文AutoCAD R14.0 for Windows 

4.4.2 沖壓CAPP系統(tǒng)需要下列硬件環(huán)境： 

●微機三臺。 

●最小幅面A0的繪圖儀一臺。 

五、經(jīng)過研究開發(fā)形成的論點和導(dǎo)出的結(jié)果等 

5.1 CAPP系統(tǒng)是一個表格處理、文字處理、圖形處理，數(shù)據(jù)庫訪問綜合技術(shù)應(yīng)用的復(fù)雜系統(tǒng) 

   CAPP系統(tǒng)不能滿足工藝設(shè)計人員的工作習(xí)慣一直阻礙著CAPP系統(tǒng)的推廣，所以CAPP軟件必須是人性化的，完全所見即所得，符合軟件通用操作規(guī)則的交互界面。 

   首先CAPP系統(tǒng)必須能根據(jù)企業(yè)的不同要求來定制實施，必須讓企業(yè)自己來完成這種定制，因為企業(yè)的工藝技術(shù)條件，和企業(yè)工藝資源數(shù)據(jù)是在不斷變化的，企業(yè)的工藝標準也可能變化。CAPP系統(tǒng)中有大量的表格，CAPP中表格的處理技術(shù)是關(guān)系到CAPP易用性的關(guān)鍵技術(shù)，CAPP表格的定制和修改要求能所見所得的操作，自動編號，表格中既能填寫文字又能填寫工藝符號，并能支持復(fù)制，粘貼等標準的文字處理軟件的工作習(xí)慣。 

   另外CAPP生成的圖形格式要求最好是能被大多數(shù)的軟件系統(tǒng)識別，這樣便于在其它集成信息系統(tǒng)中，如PDM系統(tǒng)中來瀏覽和打印。也有CAPP系統(tǒng)通過OLE（ObjectLinkingandEmbedding）的方式來完成在其它系統(tǒng)中來瀏覽和打印CAPP的表格，這樣要求CAPP軟件必須與其它系統(tǒng)安裝在同一臺計算機上，計算機的資源比較浪費。也有制作專用瀏覽和打印控件，然后集成到其他系統(tǒng)中來完成該功能的，但是一旦圖形格式發(fā)生變化（非通用的圖形格式容易發(fā)生改變），必須升級所有系統(tǒng)中的該控件。用WMF（Windows-formatedMetaFiles）或EMF(Enhanced-formated MateFiles)的圖形格式來存儲CAPP的表格圖形是比較好的辦法，因為WMF和EMF幾乎是所有系統(tǒng)支持的圖形格式，它與具體的圖形設(shè)備沒有關(guān)系，能直接向各種打印設(shè)備輸出。另外OLE所生成的圖像就是WMF格式，使用WMF格式能保證CAPP表格中使用的OLE對象能自然的得到支持。 

5．2 工藝數(shù)據(jù)的格式化是CAPP的關(guān)鍵技術(shù) 

    一個工藝設(shè)計中涉及的工藝數(shù)據(jù)多種多樣，有反映產(chǎn)品屬性的數(shù)據(jù)，有反映工藝技術(shù)條件和裝備的數(shù)據(jù)，有反映加工的工序、過程和步驟的數(shù)據(jù)，也有反映工藝簡圖的圖形數(shù)據(jù)。同時各種工藝數(shù)據(jù)有一定的聯(lián)系。對所有這些數(shù)據(jù)進行歸納和總結(jié)，并進一步抽象，得到一個能對所有的工藝數(shù)據(jù)進行格式化處理的軟件模型是CAPP首先要考慮的問題。工藝格式的概念從而產(chǎn)生。 

    工藝格式是一個完整的工藝中所包含的工藝數(shù)據(jù)及其類型以及工藝數(shù)據(jù)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系的總和，即工藝數(shù)據(jù)的組織。工藝格式在工藝卡片和工藝數(shù)據(jù)之間架起了抽象的橋梁，使企業(yè)關(guān)心的所有工藝數(shù)據(jù)都能通過固定的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)去描述，也能通過不同的工藝卡片去反映。工藝卡片只是工藝數(shù)據(jù)的一種“視圖”，對工藝卡片中數(shù)據(jù)的修改，實際上是對數(shù)據(jù)庫中工藝數(shù)據(jù)的修改，兩者是雙向關(guān)聯(lián)的。  #hc360分頁符#

六、應(yīng)用情況 

   貨車沖壓件CAPP的開發(fā)于應(yīng)用，為齊車（集團）公司提高工藝設(shè)計效率30%；減少了工藝設(shè)計環(huán)節(jié)，減少了差錯；提高了工藝設(shè)計質(zhì)量和工藝設(shè)計標準化；使工藝設(shè)計人員從繁重的、重復(fù)的傳統(tǒng)工藝設(shè)計中解脫出來，使其有更多的時間從事新技術(shù)、新工藝的研究。 

   該系統(tǒng)在“十車”會戰(zhàn)，以及2000年“澳車”會戰(zhàn)中作出了卓越的貢獻�？s短工藝設(shè)計周期1/2，為公司如期交車贏得了寶貴的時間。 

七、結(jié)束語 

通過CAPP的開發(fā)與應(yīng)用 ,使齊車(集團)公司進一步認識到企業(yè)現(xiàn)代化的技術(shù)支撐是高新技術(shù) ,用計算機信息技術(shù)完成傳統(tǒng)設(shè)計、管理的改造是生存和發(fā)展的需要。