面向并行工程的貨車沖壓件CAPP的開發(fā)與應用

一、CAPP在國內外的研究與應用情況 

    CAPP軟件在泛CAD領域中是研究和發(fā)展較早的軟件技術之一，但與同類的 CAD/CAM的軟件技術相比，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，產品的設計部門早已甩掉了圖板，甚至用上了三維的設計和分析軟件，而工藝設計部門卻遲遲扔不了鋼筆，仍然重復著幾十年來的工作習慣和方法。個別企業(yè)為了追求計算機應用的普及，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)內應發(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，轉向為工藝設計人員的提供軟件工具，同時為企業(yè)的信息化建設提供服務。CAPP產品的研發(fā)在中國開始活躍起來，CAPP軟件技術得到了迅速的發(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。 

   以上CAPP系統(tǒng)都不能滿足企業(yè)工藝設計的全過程要求，也不能滿足現(xiàn)代企業(yè)對信息化建設的需求�，F(xiàn)代CAPP，即面向并行工程、集成化的工藝設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計、制造模式；是采用多學科團隊和并行過程的集成化產品開發(fā)模式。它把傳統(tǒng)的制造技術與計算機技術、系統(tǒng)工程技術和自動化技術相結合，在產品開發(fā)的早期階段全面考慮產品生命周期中的各種因素，力爭使產品開發(fā)能夠一次獲得成功。從而縮短產品開發(fā)周期、提高產品質量、降低產品成本。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計(CAPP)是并行工程不可缺少的關鍵技術，是連接CAD與CAM的橋梁。而沖壓工藝設計又是我公司工藝過程設計的核心，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的應用需求 

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

2.3.1 應高效率、高質量的保證工藝設計的完成，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 

    我公司自九Ｏ年開始了CAPP和工藝CAD的應用研究工作， 現(xiàn)已初步形成了微機CAPP和工藝CAD的應用環(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)，在新產品開發(fā)，對外招標及重大技術改造等項目的工藝準備和工藝、工裝設計中，發(fā)揮了較大作用，為新產品開發(fā)作出了應有的貢獻。 

    但是，作為工藝過程設計的核心，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)庫訪問綜合技術應用的復雜系統(tǒng)，受當時軟、硬件的限制，國內外的應用水平都很低，無法保證高效率、高質量地完成工藝設計。 

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

四、沖壓件CAPP研究開發(fā)工作內容： 

4.1、沖壓件CAPP研究開發(fā)方法和技術路線 

4.1.1 基本方案 

    結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，避免人的重復勞動，能在一定的程度上保持工藝設計的一致性，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鍵字存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，標準工藝規(guī)范的內容包括完成該零件族零件加工所需的工序、設備、工裝及其加工順序。對一個新零件的工藝設計，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 成組技術的概述 

    成組技術（ＧＴ）是一門生產技術科學，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。在成組技術實際應用中，有三種編碼結構。 

   ①、層次結構 在層次結構中，每一個后級符號的意義取決于前級符號的值。這種結構亦稱為單碼結構或樹狀結構。由層次代碼組成的層次結構具有相對的密實性，能以有限個位數(shù)傳遞大量有關零件信息。 

   ②、鏈式結構 在鏈式結構中，那些有序符號的意義是固定的，與前級符號無關，這種結構亦稱為多碼結構。它要復雜些，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、混合結構 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，形成混合結構。混合結構具有單碼結構和多碼結構共同的優(yōu)點。典型的混合結構都是由一系列較小的多碼結構組成，這些結構鏈中的數(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，這和層次結構一樣�；旌辖Y構能最好地滿足設計和制造的需要。 

   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而開發(fā)的一種零件分類編碼系統(tǒng)，這個系統(tǒng)經過先后４次修訂，已于１９８４年作為我國機械工業(yè)部的技術指導資料。它是一個十進制的１５位代碼的混合結構，針對我廠工藝設計的要求，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)，其混合結構示意圖如下所示： 

4.3 系統(tǒng)的總體結構 

4.3.1 功能模塊結構 

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、經過研究開發(fā)形成的論點和導出的結果等 

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)庫訪問綜合技術應用的復雜系統(tǒng) 

   CAPP系統(tǒng)不能滿足工藝設計人員的工作習慣一直阻礙著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中表格的處理技術是關系到CAPP易用性的關鍵技術，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，并能支持復制，粘貼等標準的文字處理軟件的工作習慣。 

   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，它與具體的圖形設備沒有關系，能直接向各種打印設備輸出。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的關鍵技術 

    一個工藝設計中涉及的工藝數(shù)據(jù)多種多樣，有反映產品屬性的數(shù)據(jù)，有反映工藝技術條件和裝備的數(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，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)之間的結構關系的總和，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)關心的所有工藝數(shù)據(jù)都能通過固定的數(shù)據(jù)庫結構去描述，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，兩者是雙向關聯(lián)的。  #hc360分頁符#

六、應用情況 

   貨車沖壓件CAPP的開發(fā)于應用，為齊車（集團）公司提高工藝設計效率30%；減少了工藝設計環(huán)節(jié)，減少了差錯；提高了工藝設計質量和工藝設計標準化；使工藝設計人員從繁重的、重復的傳統(tǒng)工藝設計中解脫出來，使其有更多的時間從事新技術、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。縮短工藝設計周期1/2，為公司如期交車贏得了寶貴的時間。 

七、結束語 

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