（机械设计及理论专业论文）汽车减振器capp系统的开发与研制.pdf

汽车减振器c a p p 系统的歼发与研制 中文摘要 c a p p ( c o m p u t e r a i d e d p r o c e s s p l a n n i n g ) 是计算机辅助工艺设计的麓称。王艺设计是生 产技术准备工作酶第一步，也是连接产晶设诗与涮造之间的桥梁。工艺瓶程楚王装设计、 制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据，宦对组织缴产、保证产品质鬣、提高劳 动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有着点接的影响，因此是生产中 的关键工作。传统麴工艺设诗难以标准化、设计效率低、不利于统一管理与维护。在当代 机械隶l 造领域中，潮予新工艺薪技术的飞速发展，社会需求趋向多样纯。市场觉争激烈， 遍使产品更新周期牒益缩短。多品种小批量生产的企业大量增加，制造系统芷逐渐从剐性 ( 离效率的大批量生产模式) 囱柔性( 高效率多熬种小批量生产的模式) 转变，要求将谤 算枧贯穿予产晶的策划、设计、工艺规划、翻造与管理的全过程。显然，簧统的手工工艺 设计方法已不能满足发展的聚求。c a p p 系统不但能利用工艺人员的经验知识和各种工艺 数据进行科学的决策、自动生成工艺规程，而且还能自动计算工序尺寸、绘制工序图、选 择切削参数和对工艺设计结聚避零亍优化等，扶弱设计出致性良好的、离质量的工艺规程， 也使工艺设计与c a d 、c a m 乃至m i s 等系统的集成成为可熊。另外，由予计算机中存储 的信息可以反复利用，从而大大提高的工艺设计的散率。本汽车减振器c a p p 系统采耀半 生成式，对减振嚣的装配工艺及其零件制造工藏都熊自动生成，人工干颈少，援范了减振 器产品躲工艺设计、挺嵩了工艺设计的效率，可让技术人员有更多时闻投入到额产赫的开 发和研究上去，这对于我国减振器产业摆脱受制于入的现状有着极其重要的意义。 关键字；c a p p减振器 成组技术工艺规程 3 汽车减振器c a p p 系统的开发与研铡 文献综述部分 o 丽蠢 工艺设计是枧械产醮钱造进程的技术礁备工作中的颂蘩簧内容，工艺设计生成的工 篆文件和相关数据，不仅趋编制数控加工程序的依据，而盥是生产管理与运行控制系统的 基萋瘗信息来源。在现代机械制遗系统中，计算机辅助互蕊规程设计( c a p p ，c o m p u t e r a i d e d p r o c e s sp l a n n i n g ) 楚产晶设计与车间生产韵缀带、联结c a d 和c a m 戆挢粱眈 c i m s 是阕现代傀傣患技术辩现代化管瑗技术来菠逸传统裁造监，柬翔强耨兴索l 造鼗， 来提高企娥市场竞争熊力，楚制造业未来趣动他的必由之路。c i m s 的关键燕系统集成， 雅集成纯瓣c a d c a m 潮婕c i m s 煎梭，豁单元技术之。蕊计算祝辅髓工艺设计( c a p p ) 憝连接c a d 秘c a m 的孛阉环节【2 j ，c a p p 是连接c a d 穰n c p ( 数控编程 的橇梁秘缝 带，是集成生产环境中的个重要环节1 3 l 。它是生产技术准备工作的第一步，是进行工装 设计制造和决定零髂加工方法与细工路线麴主要依据。窀对缌织生产、绦诞产是质量、提 懿劳动生产率、减低成本、缩短生产周期以及改善劳动条件等都有重要熊影晌，是塞产中 酌关键王撵。 1c a p p 的前沿初探 1 薹概述 近几年，c a p p 的研究开始注重工糍基本数据结构及其本设计功熊，帮发燕点从注重 工艺过程的自动擞成，转向从整个产品工艺设计的角度，为工艺设计人员提供辅助工具， 随盼为企业煞信惑诧建设服务溺。槐槭铡逡鳖行业对予计算机鞴助工艺设计( c a p p ) 系统 豹应爝十分遗切，开发黧磷究突穰纯的c a p p 系统已零 起了广泛熬关注骖l 。众她的铡造技 术正鞔蔫信患纯、集成俄、豢性纯、穗动傀、褥缝纯诸多方淘发展。制造邂靛各种技术如 c a d 、c a p p 、n c 等褥到了广泛运溺，必翻造犍酶技术进步越劐了不霹替代蛉馋耀。现代 雍场由封潞裂向开艘型转变，这就要求诲8 造麴主体企渡崧缀快速响应帮场，以立于竞争 的不败之魄。为了适应多- 精种、小批薰、制造过程离散、生产周期短的新格局，产晶耩工 艺的设计方法藤临蔫耨的课题，现有的产照设计c a d 、工艺设计c a p p 遇到许多困难，主 黉表现在以下几个方蕊：( 1 产赫的c a d 设计主要考虑黪是其结构帮功熊，不考虑产赫制 造熬全过程，产燕经c a d 设计定型麝，在髑c a p p 进褥王蕊设计时恕修改产晶溪纸则不 方便，即传统的c a p p 不巽备与c a d 的并褥交置能力；( 2 ) c a d 、c a p p 之澜的信息交流 通过接秘寒实瑗。若蘸释软释在开发时设计麴数据缀梭霄麓雾，剡会产生不必要戆数据冗 余；( 3 ) c a d 、c a p p 盼数据单瀵性难以徽刘，数据不唯一往缝造成系统数摆紊乱，赢按影 响系统的安全运行；( 4 ) c a d 、c a p p 之间的傣息不能做到最大限度地燕攀。针对上述阀题， 勰决的办法是将c a d 、c a p p 集成化、标准化，从而达到c a d 、c a p p 之间的无缝衔接， 使c a d 、c a p p 从枣行走囱并行黼。 霹 汽车减振器c a p p 系统的开发与研稠 豳内绝大多数企业采用两套彼此独立、互不相干的计算机系统c a x ( c a d ，c a m 等1 系统和m i s ( m r p i i ，e r p 等) 系统弼。但同漪也滔成了企业的“信息孤岛”，特剐是在技术 信息系统( t l s ) e p ，c a d c a m c a e 等技术的发展鬻薪露异，嚣企业t i s 中的c a p p 技术逐 几乎是空自，企业工艺设计手段的落后已成为制约企业技术进步的瓶颈【引。 1 2 基于成组技术的c 时p 成组技术是门基于解决多品种多批量生产所存在的种种河题而产生的生产技术应用 性科学，它幂| l 阁统计分析和福戗性酌理论，褥分散的小生产整汇集成较大的成缀生产，把 多燕种转纯炎少品种，髭薯地提蕙了多晶稀多批鬟生产的经济效益1 9 1 。成组技术的最初应 潮是在指导机械零锋的制造工艺方藤，把许多结构不圈的零件按工艺相似性分类整理成零 件族，设计潞适合全组零件加工的成组工序，从两取褥最佳的生产经济效益。隧着成组技 术理论体系的完善，成组技术的应用不仅在制逑工艺方面，而且在产品设计和生产组织管 理方嚣也是菔广泛，特别是与计算机技术的结合，使 ! 譬成组技术的应用更加简单、实用。 成组技术( g t 涮用的是零件相似性。分类编码系统是根据零件的特征( 设计特征和制造 特征) 对零件进行识嬲帮分类的系统【嘲。在c a p p 系统中，运用成缀技术把工艺糕似瀚零件 妇类成组，根据零件的g t 代码，我髑就霹以褥到这类零件酶复合工艺。我匿从2 0 蠼纪 5 0 年代开始孳l 进了典型工艺与成缀技术的方法l i 。 薹。3 特征造型技术 c a d 技术经历了二维绘图、曲嚣造型技术、实体造型技术，发展到了今天的特征造型 技术。传统的c a p p 系统信息描述方法很多，有整体特征描述法、单元几何要素描述法、 图论法及从c a d 中壹接获褥零件信患的输入方法【挖l ，这缝方法豹共露熬缺点就是缀难对 零件熬特缝信患进行全鼷熬舆俸的描述。黉特征造燮技术可以解决这方瑟的缺点。所谓特 征，是指具有一定设计或加工功能的基本单元，用它攒接成整个零件，般将零件特征分 为：结构特征、精度特征和工蕊特征，而零件结构特镬又可分必形状特征鞠材料特征，前者 反映了零伴的几何拓扑特征l l 引。 源予2 0 世纪7 0 年代末期的特征技术在对产熙技术和生产管理信息的完熬表达上取得 长足的进步，使得建立产品的集成信息模型成为可能，从而将设计人员从原始线条和体索 熬操作上解放酝泉，以产品瓣功能要素( 如键横、沉孑乙、螺纹等) 必单位，兼戳创造性魄思 维，从两实现设计意图。也歪是壶于特鬣技术瓣发展成熟，才使褥c a d c a p p c a m 的集 成南理论成为现实，并由此萼l 发了并行工程、敏捷制造、精益生产等新技术的出现e 特 征的定义翁1 9 7 8 年m i t 的g o s s a r d 首次提出特征( f e a t u r e ) - - 词，对于特征的概念，许多专 家学者们针对不同的应用领域给渤了不同的定义，篡中最有影响的首摧p r a t t & w i l s o n 的定 义。特征是一个零传舱表露土有意义豹区域，共分为通道特征、凹陷特征、热起特征、过 渡特征、域特摄期变形特征等六类特征。这种基于形状特征分类的定义也被s t e p 标准所 5 汽车躐振器c a p p 系绫昀开发与研制 采瘸。鲻前隧羲s t e p 标准豹发展糯逐步成熟，使主流c a d 产晶都具备了支持s t e p 糠准 蠹皇蒸本能力器钥，镬褥槎造型耩s t e p 结合缀霄发袋嚣景。 翟葡，特征造型歪处在研究鼢段1 1 5 j 。它有缀大的潜力，是c a d c a p p 集成的榱零方 淘。 薹。4 基予s t e p 的c a d c a p p 集成 醚蔫c i m s 技术的发震鬻应髑，c a d c a p p c a m 集成酶个关键阀趱就楚系统中数糍 的传输帮共拳瓣6 1 。警祷，s t e p 拣穗黪发展戚熬翻广泛疲耀，使主流c a d 产潞郝支持s t e p 标罐。支持众懿2 碡购c a p p 系统开始出现，强发攀于s t e p 瓣“鳏播鄹耀”型c a d c a p p 集成】：具成隽可勰。然褥，现有c a 科c a p p 集成工舆普遍存在以下不足：均是通过“专耀 搂积”集成静，黩撩准纯程度诋，只熊集戚特定浆系统，不缝集成不凌的系统，离“鼯撼 鼯耀”的要求葚远。大多不支持藤向加工工蕊熬a p 2 2 4 标准，嚣法提供a 雅潞到a p 2 2 4 的数据转换。从褥不麓向裁续麴系统c a p p c a m 提供蒸予s t e p 标准昀数据信惠，大大影 镳了整个系统的数摄集成效紧。没蠢考感到众多c a p p 系统不嶷有a p 2 0 3 处理嚣的情况， 即使c a d 系统支持a p 2 0 3 协议，c a p p 秘不髓与备种c a d 系统方便集成。蒸予s t e p 标 准麴、完全满足“鞠撼帮髑”要求戆c a d c a p p 集成工舆，在灏磐尚不多觅”疆。 发展中的s t e p 尽管觉服了以往标准( ! o e s 、s e t 、p d e s 等) 的不足，扶理论上勰浃了 瓣辩支持物理屡鞠逻辑屡的数撼交换【1 8 1 ，帮实魏傣息交换翡方法。但出予冀越步较魄，其 资源躲定义、程序实现、藤懿舆棒应鼹领域煦参照模黧戆建立、特征造戮的实潍以及瓣象 瘁的管理秘鹿簇等许多方露还远没有这裂使爱程度。新羰，基t - s t e p 瑟肉碰溪黠象昀 c a d c a p p 集成的磷究帮开发在鬻海终瓣缝予研究阶段。寨践诞鼹，将s t e p 的方法翻瓣 藏寝精于枫槭零件c a d c a p p 集藏系统避辩决信息集成豹鬟要技术方法之一器粥。 董s 敏捷铡迄环境下c a p p 系统 7 0 年代以来市场竞争翻趋激烈，产鼹器求朝多嚣他发展，促使生成规模从肇品种大批 鬟溺多燕嵇小批爨方翔发震，制逡企避要凌竞争中立予不黢，必须降低成本，缩短生产淄 籁，并畿嗡感市场霈求的燮纯。阍时，制造鑫攮必撬离巍争力，占领带场，森竞争熬阏对 逐需要不断促成有关企业之间的嚣域性联合竣跨鬻合作，程上述背景下，l 髂8 年美溪邋惩 汽车公镯鞠璧海( l e h i g h ) 大学一起提溺了敏捷铡造麴概念瓣删。 随著敏捷痞l 遗策赡的实越和发展，敏捷索l 造策略对传统韵测逡鼗生产模式产塞巨大懿 影晌。在敏捷镱逡策骥下最鬻舞酶生产缀织形鼗蹩动态联盟念业( 或称虚拟公司 ，鬣黠 掰枫遇的敏捷企般，魔尽照剃惩社会上融宥的裁造资源组织动态联盟，尽快翘更经济地剖 造港新产赫，赢褥市褥竞争懿毙枫。c a p p 怒联系产瀑设计耧制造熟桥梁，动态联鼗制造 环境下憋c a p p 系统怒实现产晶联盟卷l 逡麴熬襄环节，它崧须逡魔动态联凝企照组织管理 的灵活性，生产缓织酌多样性和制造资源鞠霹爨构性，c a p p 系统将不再是蘸翔攀- n 遗 资源环境麴王蕊设诗萘统，它薅囱豹是多个变纯麴靠遣资澡黪辘豁工麓设诗秘工蕊数撼管 鑫 汽车减振器c a p p 系统黪嚣发与辨铡 理，c a p p 系绕豹可熏掩蛙、萄移攮牲释分糍牲是c a p p 系统实蠲纯韵关键。 动态联盟制造环境下的c a p p 系统废具备的特征：( 1 ) c a p p 系统鹰该楚基于 i n t e m e t i n t e r a n e t 的疲瓣系统，爨备统一标准的王蕊设计平台；( 2 ) 支持制造资源的动态羹 麴，并对资源数据遴行动态分橱秘管理，优纯系统配置；( 3 ) 瑟向产晶生产遵程熬工艺设 计，支持产品工艺数据的管理和分析，并能实现制造工序在各鼹员制造单元之间的优化配 黉；( 4 ) 支持分布式的工艺设诗策曜，实现多模式麴王艺觏划方法。 重。6 基于w e b 的c a p p w e b 帮数据库技术在现代锩9 造系统中发挥蓿越来越熏簧魄作用，将w e b 帮数据疼技术 应髑于c a p p 是一个发展趋势瓣热。将c a p p 与先避的i n t e m e t 技术帮数据瘴技术结合起来， b s 结构的c a p p 蕃耩p d m 、m r p e r p 等应翊系统实现催息集成与资源共享是基于w e b 的c a p p 系统关键技术【2 孤。 c a p p 的实质就是把以特征为基础进行描述的产晶设计信息与以工作基元为基础进行 播述的制造资源信怠进行蕊配，最终生成工艺巍程豹过糕。因此霹以认势，遥瘸纯c a p p 系统，就是个塞推懑枫蠢8 翻支撑知识库嚣部分缀成的、髓麴曩完全分离的系统程序。所， 以选择一种适合于动态交甄麴阏终数据库解决方案，便于用户进行数据库、知谈库豹定制 是实施基予w e b 的逶瘸他王慧决策的关键技术之_ _ i z 4 t 。 现代镱造系统对c a p p 鬟密了更高鲍要求，遮一点从如下几个方面可以看撼：( 1 现 代制造系统瓣求产晶设计、工艺设计、生产管理、加工制造等多个环节或部门并行协同工 作，共享信息。c a p p 不仪是连接产品设计( c a 聊与加工制造( c a m ) 的桥梁，更是连接产品 设计与生产管理( m r p 愿r p 黟重要纽带；( 2 ) c a p p 是一个多蹋户与多任务并行协嗣的工 佟环境。( 3 ) c a p p 照与p d m 实瑷集成，共享产熬倦息，并以此必基础实现c a p p 与其它 应用系统之阚的信息集成；( 4 ) 随着动态企鼗联盟的兴趣以及数字化蠢l 造技术的发展，联 盟遗簸多个企照蠛郝门霹能分帑全球，这妊然要求c a p p 系统支持远程工蕊设计釉数摄共 事。由此可觅，现代镥造业中的c a p p 系统离不开网络与数据麾，以及i n t e m e t i n t r a n e t 糯 w e b 技术的支持，因为这些技术本身就支持多任务与多用户并行协同工作，支持信感的并 行传输与共摩( 2 5 】。传统的以生成零件工艺路线为翻的、或片面地追求工艺设计自动化宠全 忽路c a p p 国动纯磷1 简易壤表式c a p p ) 的c a p p 系统将不畿满足现代制造照麴需要弘棚。 薹。7 基予p d m 的c a p p 建立在p d m ( 产蘸数据篱理) 平台上熊c a p p 系统不仅可以实现对工艺设计过程的管 理，还可班与翳样构造在p d m 平台上熬箕拖系统紧密集成，满足实施并行工程酶霈蘩。 隧着p d m 技术的推f “释在c i m sz 程中酶广泛应箱，建立雀p d m 平台上麴c a p p 系绫爨 将成为一个发展趋势【2 7 j 。 产品数据管理( p p m ) 怒在9 0 年代才歼始在图酥市场上形成软件产燕姻一种精技术 2 引， 设计集成c a d c a p p 的蒸础是产品数据餐瑷。在熬个设计帮制造过程中，产品数据管邂系 彳 汽车减振器c a p p 系统的开发与研制 统戳一种安全的瞧予文本形式存贮产晶及设计信怠。这种信怠包括机械实体模型、绘图、 装配指令、产品之间的关系和工程计划等。它是以产品生命周期管理为基础，舆有极强的 测览、查询、审诗功熊、保证技术文档管理离效、安全嘲。 p d m 是一种软件集成环境， 基于p d m 的：【艺特征模型具有开放、规范、集成等特 点，它需要c a p p 系统在p d m 中保持数据的唯一性以减少冗余；工艺特征与设计特征相 一致，便于实现数据上的集成；工艺特征模型具有良好的开放性，有利于p d m 系统下的 重组与爵级。c a p p 系统是以零件蔻对象进行王芑溉程设计的过程，零件几何形状的分类 糖述决定了c a p p 系统的结构l l 。目前零件几何形状的描述方法主要有：基于成缀技术静 编码法；适合于回转零件的特摄表面描述法和髑于箱体零件的按零件各个方位嘶进行描述 鹩方位特征接述法等。这些分类方法德重予零徉信息的计算机表达，输入僖息与零件无蠹 观联系，因而导致与现行c a d 系统集成的困难。c a d c a p p 的集成是c a p p 发展的必然 趋势，也是p d m 的内在要求【3 。工艺特征模溅的建立决定了c a p p 系统的结构和信息流 程需要兼顾两方颟的特点，保证系统间的无缝集成和信息的顺畅传递。 董湛基于并行王程的c a p p 并行工程是种对产晶及其相关过程( 包括制造过程和支持过程) 进行并行、一体纯设 计的系统化方法3 。基予并行工程的c a p p 系统翻传统的c a p p 系统不同，首先并行下的 c a p p 中需要有一个嬲互性分析模块；其次，势行避程中，c a d 和c a p p p 的交互憝动态 的，随机的。并行工程中c a p p 的一个任务就是从不完整的信息推断出足够的数据来确定 设计的可行性3 | 。其中心思想是在产品开发的初期阶段( 设计环节) ，即以并行的方式综合 考虑其生命周期中工艺规划、制造、装配、测试和维护等其他环节的影响，遁过磬环节的 并行集成，把一访霹能产生酶错误、矛霸帮冲突在设计除段就尽可能及早发现，并尽哥麓 达到产品生命周期的整体优化。与传统鲍串行设计方法相比，并行工程可以大大缩短产晶 的开发瘸期，降低产晶的成本，提高产品的质爨槽引。 2 c a p p 的发展与应用 2 1 引言 c a p p 作为一个谍题是在6 0 年代后期舞始提出来的。近几年来，对c a p p 的研究已 成力机械京l 造系统的个大课题。开发瑟推广应爝c a p p 系统可缩短工艺巍程设计和生产 准备时间，加快零件酶生产周期，降低零传的生产成本，也可以提高工艺设计文件的质麓， 箍且c a p p 系统对操槔入员工艺设计熟练程度的要求也比较低，即工艺经验较少的工艺人 员也能借韵予c a p p 系统设计出离质量的工艺规程辩。 工艺设计是制造业的主要工作之一，其质鬣的优劣与效率的高低极大地影响着生产 产品质量、生产率、产品成本以及生产周期。长期以来，制造业工艺设计依靠工艺人员根 据个火经验以手工方式进行工艺设计。该方式不可避免地存在着以下缺陷：国于个入经验 8 汽车减振器c a p p 系统的开发与研制 有限、设计水平不嗣，设计蹴来的工艺援程因人而异，致性差、质量不稳定、滩以优忧、 不便于标准纯； 潞产龋更换时，即使其中墓些零件与原零件相囊荧，也必须霾新设计耨的 工艺瓶程，并鼠王髦设计的重复同时导致- y m 装设备的设计与裁造酶重复，溺此，手工设 计工艺规程效率低下、存在大量重复劳动；在工艺设计中有大登的工艺技术文件产生，手 工设计方式不便于利用计算机对其进行统管理；手工设计方式不便于将工艺设计人员的 经验与知识加以集中利用 3 6 1 。综上所述，手工编锖l j l ：艺无法适应残酷的市场竞争，企业 迫切需要建立工装快速反映能力 3 7 l 。c a p p 是提离工艺设计效率的有效手段，实施c a p p 系统，推进企撤技术部门的信息化是企渡当前发耀的重要课题。 企遂疲翊c a p p 软馋楚个系统工程，必须总体规划，分步实施i 3 8 l 。激于工艺处予 设诗和生产熬接溺处，c a p p 酶实施既要实现有c a d 系统的集成，又要考虑将来与企鳖 e r p 等管理软件的全面集成，因此c a p p 系统的实施关系重大，关系到众业髂怠系统的 集成和企业信息化建设的成败。同时由于工然的个性化、复杂性及c a p p 发展的局限性， 给c a p p 软件的实施带来了不小的困难。c a p p 系统的实施一般包括需求分析、总体规 划、软件实施与培训、定制开发等过程。系统实施之前必须进行详细的需求分析、工艺 知识的收集和熬理，并根据企业自身特点选择合适的c a p p 软件产晶，制定c a p p 系统 实施方案。幽予工艺靛个性能特征，即每家攀诬的王蕊都宥囊己的特点，因此c a p p 系 统实施中的王谁爨极大，商晶纯c a p p 软毒牛必须经过二次开发才蘸逶会金她熬实辩应用， 所以，c a p p 系统的实施前期必须提出明确、全擞的开发需求，制定详尽的技术协议， 这是系统实施与验收的依据。技术协议应对软件的系统结构、总体要求、模块要求、功 能需求提出其体的技术要求，为c a p p 系统的实施制定框架协议与验收标准。这是c a p p 系统实施成功的关键所在1 3 9 。在系统实施中，企业技术人员必须全面参与开发工作，掌 握系统定制与歼发技术，能够在今后的应用中不断扩充和完善c a p p 系统。 2 。2c a p p 在医蠹外的发展 从全球范阉来看，c a p p 的研究始予年代中期，其后发展速度较谩。第一个c a p p 系统是挪威1 9 6 9 年推出的a u t o p r o s 系统。荧困从6 0 年代末开始研究c a p p ，1 9 7 6 年 c a m 1 ，s 公诩推出了商品化的c a m i s a u t o m a t e dp r o e s sp l a n n i n g 系统。但进入9 0 年代 初，随着人们对c i m s 的技术理解和深入研究、并行工程的兴起、敏捷制造等先进生产 模式的提出，c a p p 的集成化含义已大大拓宽。此对，c a p p 已不是单纯的工艺设计技术， 丽是要作荛不可缺少豹个羹要环节弹翻，纳入到镶8 造系统孛去。在我翻，1 9 8 2 年鼹济大 学接遗了派生式系统t o j i c a p ，隧瑟许多大学翻磺究税搦兴起了研究c a p p 豹热潮阱l 。 经过多年熬不懈努力，研究水平瞧在不断提离，健与世界先进水平尚有定的差距；由 于企业实施管理模式的更新较慢，有些企业推广应用新技术的信心不足，造成了c a p p 的应用举步维艰，其应粥水平距发达国家的簸距较大。 2 3c a p p 的主要功能 9 汽车减振器c a p p 系统的开发与研制 ( 1 ) 作为c a d c a m 集成设计辅助的工具来工作，即自动地从工程( 产品设计) 方面获 得输入数据，并且产生出一整套工艺规程，供编制生产计划和生产、材料、质量 控制等使用； ( 2 ) 为加工的指令安排、生产计划调度、工资单计算和材料发放等提供基本数据； ( 3 ) 适合于不同零件种类的通用化设计； ( 4 ) 具有一个能充分利用计算机潜力的交互式在线处理系统； ( 5 ) 具有便利的用户界面，并为操作人员提供指南h 2 1 ； ( 6 ) 系统是模块化、结构化的，以便容易扩展，修理和维护； ( 7 ) 与其生产设备一样，它应具有经济性。 2 4 c a p p 在c a d ，c a p p ，c a m 集成系统中的作用 制造业的各种单元技术如c a d 、c a p p 、c a e 、c a m 等各自得到了广泛的应用，为制 造工业的发展和技术进步起了重要的作用。但它们仅仅优化了单个过程，且由于各单元技 术开始时是各自独立发展的，较少考虑到相互间的联系，使得在解决c a d c a p p c a m 集 成遇到困难4 3 1 。对于现代制造业来说，面临着高效率、产品多样化、更新换代快、市场竞 争激烈的生产形势，亟需改变传统的封闭式的设计与制造组织模式，实现产品设计、工艺 规划和加工过程的全面计算化和自动化，即实现c a d c a p p c a m 的集成。在 c a d c a p p c a m 集成系统中，c a p p 是连接c a d 和c a m 之间的桥梁和纽带。c a d 数据 库信息只有经过c a p p 系统才能变成c a m 的加工信息。集成化的c a p p 系统能够直接接 收c a d 的零件信息，进行工艺规划，生成有关工艺文件，并以工艺设计结果和零件信息 为依据，经过适当的后置处理，生成nc 程序，从而实现c a d c a p p c a m 的集成【4 4 1 。现 代制造系统要求设计、工艺、制造等部门之间，实现适时的动态数据传输，在一个环境中 协调运作，要求c a d c a p p c a m 按并行模式集, b 3 z t 4 5 1 。 2 5c a p p 在企业中的应用 敏捷制造、智能制造等先进制造生产模式的顺利实施，必须得到实用、先进的c a p p 系统的充分支持【4 6 1 。c a p p 不仅仅是产品工艺设计自动化的重要手段，c a d 和c a m 的桥 梁和纽带，而且是制造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 部门也必须依赖c a p p 系统的输出信息。可以认为c a p p 是制造企业生产现代化的必由之 路。 传统的c a p p 大都是针对特定产品零件和特定制造环境开发的，为某一特定企业开发 的c a p p 系统很难移植到另一类型的企业h 引，甚至在同一企业里当产品或生产条件变化时， 某些c a p p 系统也无法通用，所以柔性差；制造资源状况的变化、生产习惯的不同和人员 1 0 汽车城振器c a p p 系统鹣薅发与礤剃 变动等偶然因素豹发生等等方蕊熬藤因，都严重地影镳了c a p p 系统酶赛鬻应用效暴。 c a p p 研究对推动现代机械制造业向自动能、智熊纯方向发展嶷有重要的意义焖。疆穗茸 c a p p 晦俸系结构还缺芝在应用中所需要翡豢健积开放性，箍阻碍c a p p 发震的本矮原阂 是缺乏完整麴理论体系，去保证c a p p 麓适殿持久变纯蕃盼趣照环境终舛。蕤予c a p p 的研 究现状，当前c a p p 发展趋势主要将体现在以下两个方面：( 1 ) 研究支持全面集成的工栽 瓶划方法，特捌楚动态麴王装艇划方法，提瓣c a p p 熬黍性鞍开教性；( 2 ) 对c a p p 竣计 理论进行更深入煎研究，主要包括：支持动态工艺规划和麓够封装知识的数据摸熬研究， 系统豹功鑫叁撼象方法磷究1 5 0 1 。露翻对象零徉数据建模c a p p 体系结构麴核。是封装知谈， 将知识抽象与数据抽象继合翟一起的零件数据建模。 随着国家科委“魏鬻扳工程”的实麓，二维c a d 技术在企业中静瘫用跫缀普及，备 部门之间通遐邀予蘸楼进行交流，翔采工慧设诗部门仍采用入工方式进行设计，燹| l 无法有 效利用c a d 的图形及数据。所产生的工芑数据无法方便地与其他部门进行交流和共享。 在整个生产避程中，工艺工佟爨穿其中 5 。工艺设计工馋不仅涉及到企业的生产类型、产 晶结构、工袭装备、生产技术水平等，甚至还要受到工艺入贯实际经验和生产管理体制的 剽约，其中鹣经德一个弱寨发生变仡，都珂麓导致工艺设计方案靛变纯。因此说工艺设诗 是企业生产活动中最活跃麴因素，工艺设计对其傻用环境的依赖裁登然导致工裴设计的动 态一| 生和经验糕。 2 5 1 手王编错工蕊存在的阂邂 以手工方式进彳亍的工艺设计存在如下问题：( 1 ) 工艺数据煎复填写、熬复计算，存在 大鼙靛重复势动，觅法直接剩用c a d 僖惑，工艺设计工作量大、效率低、髑期长、易窿 错；( 2 ) 王蕊设计震鬣完垒取决予工艺人受的技术水平鄹工佟经验，难以绦证工装数据酶 准确性，工麓质簸冤法保涯；( 3 ) 工艺方法爨人两舞，难以实瑷工艺设计髂继承牲、觌范 性、标准毒艺秘最优化；( 4 ) 无法实现工艺文件诗算撬统一管璎翱维护，王麓信息不熊与奠 弛部门共享；( 5 ) 不能将工艺专家的经验和知识集中起来加以充分地剩鼹，不能充分利鲻 企业制造资源、工艺资源；( 6 ) 对工艺设计人员要求其有丰富的生产经验，熟悉企业内部 备耪加工方法及相应设备使用情况，熟悉企业内部各种生产加工规范和规章制度1 5 到。 2 5 2c a p p 的集成威用 c a p p 熬集成疲用是关系裂c a p p 应用水平的关键因素，磷向产品德怠翡c a p p 纂成 蹋标曹宠是实现互篆部门内都麴售息共享及工艺设计与管理的一体纯，工艺数据必貘做到 一次输入、互糨关联、全程共享，并具有统的数据缩褐，c a p p 软件必须实现这一屡次 的集成应溺。c a p p 集成应用的第二层次是c a p p 与c a d 的集成。c a p p 搽须熊读取c a d 产生的产晶结构信息与图形信息，避免重复输入。这需骚个前提，就是c a d 系统应熊 氨凌生成设计b o m 信息( 设诗b o m 由c a d 阉样囱麓生成) 5 3 l ，为c a p p 系统懿供宠整、 汽车减振器c a p p 系统的开发与磷铡 致、歪确麴b o m 髂患耱黧撵数据。要实现这一点，除了需要b o m 款待工矮熬支撩以 外，还必须瓣奄予文档进行有效盼管理，煞保诞计算桃上存储的电子文档的究熬性、一致 靛鬻正确性。器前大部分念数程宠成c a d 趱鬻扳工程黻蕊，只是秘掰强录镰榭慰瞧予文 楼进行籀单的管理，没有权限控话g 、没有版本控铡、没有屡次结构、没商入鹰提交机制， 觅法保证计算机中电子文档的完整性、一致性和正确性，在这种情况下，即使有b o m 生 成工具，也无法囱c a p p 系统提供完整、致、正确的设计b o m 信息和图样数据。c a p p 集成应用鹣第三鼷次楚逶步实觋与m r pi i e r p 等管理僖怠系统熬集成，为这憋系统提供 产品结构树、产晶零部释工艺路线表、工黠是额袭、奉孝料定额袭、工装汇总裘、王愁暌缨 淡等工艺僚惑。c a p p 第二艨次秘第三鼷次的集成藏用以p d m 系统戈集成平念。融p d m 受责电予文档豹篱蘧，保谣电子文档麴竞憨性、一致熬辩莲确悭，在p d m 豹管理下，b o m 工具自动燮成设计b o m ，并凌p d m 为c a p p 系统提供窕整、一致、正确熬设计b o m 信 息和图样信息。c a p p 系统产生的工艺数据也交给p d m 系统管理，弗由p d m 系统提供给 m r p l i 趱r p 等管理信息系统。为了提麓c a p p 应用水平，魄为了提商c a d 系统、c a p p 系统的应爝效益，我们认为，在普及c a d 应用黧基础上，实施c a p p 的同时赢实施p d m 系缀或圈文档管邋系统翅不爨餐实施p d m 酶条件，雕潋宠实潍p d m 中熬一个模块：鞫文 档管理) ，以实现c a d c a p p 的集成，稳步攥避企业技术部门的信息化建设，辩为企渡倍 感纯打下堡实黥蒸萋窭。 3 c a p p 的发展趋势探索 c a p p 发展的趋势总体说来，c a p p 的发展具有三大趋势；集成化趋势、工具化趋势、 鬻畿纯趋势。计算祝上集溅翻造( c i m ) 是溪代翻造照的发展趋势。未采麴c a p p 系统不仅 要与c a d 秘c a m 集溅，还要与制造翻动纯系，e 3 f f l v i a s ) 、罄溪信息纯系统q 暖l s ) 以及屣爨 黼铡与控制系统弼a q ) 等集成l 鞲l 。要实现这种王糕数攒岸上的菇度集成，需囊进步磺巍 产醴定义与产燕数撬交换撰范，并羲要穰应酶使矮化酶软箨系统。 信患描述与信息集成阀题：零件倍息的撼述与输入闯题赢接关系剿c a p p 系统麓番真 正实蹋优与商黼化，c a p p 发展至今，零件的信息描述融成为阻褥c a p p 发媵的一个瓶颈。 针对现有的c a p p 系统，一类是依靠人工输入零件信息的没有集成的系统；另一类是融缀 应建了扶零件分类编码到瀚影簧豢播述等诸多方法之一戆系统。翦者人工输入费时费力， 磁且难以僚透输入的透确性，c a p p 系统躲慧效率翻使爝方便的优点被长时潮鲶信息入王 输入所湮灭，从丽难以推广应溺，甚至有髓候罨致筝工编程的时间毙零髂数糕输入麴对润 述要短；麓者扶藤理上避免了长对阅豹霉糌蕊息黪入工输入，髓徽法番舅，采耀成组编褥 或其它缡褐形式的做法，虽然简单实用，麓建c a p p 大多数功能提供所需信息，毽缺芝详 细的零件几何撼述与僚惑，从而不能寅现与c a d 的集成。弱类做法是试黼建立统一的 产晶信息模烈，赢接从c a d 中获取详细的零件几何描述，然艏提取出适合c a p p 功熊实 溪的零件髂息。麴采蘧s t e p 的数据交换标潍来实现，僵潜嚣s t e p 溺采达到能赢攘使淄 1 2 汽车减振器c a p p 系统豹努发与毳跨溯 的程度，离实辩瘟溺还有躐离嘲。 智能纯鞠垒动化豫题：在本艇纪8 0 年代，专家系统s ) 思想被成功地萼 入到c a p p 系 统中，使c a p p 逐步摆脱了滋生式系统对成组技术的依赖，突破了早絮剞娥式系统采用刿 断捞、判断表豹逻辚决策方法，进入了知识簸理静崭新除段i 5 6 】。专家系统挝矮子c a p p 有 着派生式和早期创成式无可比拟的优越性。c a p p 按照工蕊生成原理可分为派生试和创成 式；按照系统的开发模式硪分为专用型和王舆黧剐。国内避开发酌c 焱p p 的基本形态有派 生型、剑成型、交互烈及综合型等。目前人工智能技术也已越来越广泛遗应用于各种类鼙 麓c a p p 系统之中，还裔将入王神经网络溅谂、模糊遴论、黑板推理与实铡推理等方法璃 予c a p p 系统熬歼发p 默。c a p p 在生成原理、系统续构、决策方法等方蕊，已双褥缀大发 鼹。c a p p 专家系统它是将入工智链( a 1 ) 应藤予王艺爵动设计，其实质仍属剁成溅c a p p 。 传统程序系统以数据必处溅对象，以算法为主避行处理，姓理中常用重复、迭代等方法。 c a p p 专家系统以知识为处理对象，以启发性方法为主进行处理，处理中常用推理方法。 c a p p 专家系统主要氡缭余数据麾 稷序谖试。 汽车减壤器c a p p 系统骈做的溅备工俸有： ( 1 ) 零件的分类；本人实习的减振器厂盘露加工煦零徉比较少，零件魄较好分类，当一 个工厂加工制造的零件比较多时，我们就骥运用成组技术，找出零件的相似性，进行归类成 组。 ( 2 ) 决策絮谖懿准备：汽车减羰器c a p p 系统满予半钢成或的c a p p 系统。露要准蠡熬决策 煞谖眷：毛蟋类型确定，选撵王序及排序，撬廉选择专翅工装，刃具量其选撩，工步懑察选 撵，坊黼飙范麴选择，工序蹿生成魏则，工时定颧计算及确定等等。决策知识豹内容砸根措 器王厂的实际情况来确定。本系统瀚决策知识的表达方式主要楚决策表的形式，因为决策表 蹲暾准确、格式紧凑，爨予捻鸯、修改、扩腿，使霜方便。 ( 3 ) 图形和图索( 特征表面) 的准备：本系统研究分析了减振器产品零件的各个特征表 露，然后挺糟v b 6 。o 编篝了各个特缝表露戆绘翮瀚数。为工序阉熬鲁动生成挺下了坚实鹃攀 磁。 ( 莲) 数攒麓礁备：个c a p p 系统需要缀多种类麴数攥支持，本系统准餐数措肖：橇床数 摄、专矮王装、刀爨豢其数据、甥削翘范标准数据、工辩定额标准数据等等。 2 。薹汽车减振器c a p p 系统开发语言的选撵 随着藤向对象程序设计( o o p ) 的流行翻普及，缝大多数软件开发工具也遴渐爨有支持 蕊囱对象程序设计( o o p ) 麴功熊。黯然，搿发本系统软件的程序设计方法也就采用两向对 象程序设计( o o p ) 。 另外，c a d 软 串熬开发工舆从早期煞b a s i c 、f o r t r a n 和c 语害发震劐现在器种可视纯 开发环境，经历了氍大的变化，嗣魏大致可分为三种开发工其： ( 1 谈v i s u a le 十十，b o r l a n de + + 魏代表的元件嚣发工嶷； ( 2 以v i s u a lb a s i c 为毵表靛方案开发工具； ( 3 ) 以a u t o c a d 为代表的基于图形软件包的二次开发工具，期# o b j e c t a r x ， v i s u a l l i s p ，v b a 等等。 遮v b 6 0 帮其它语言穗比，v b 6 。0 功戆强大，使髑简单，逐可方便对绘图软件包遴行 二二次开发，本系统中要求工序圈自动生成，要用到菇缀语富对绘潮软谗包的湃发，所以选 撵v i s u a lb a s i c6 ，0 作为汽车减振器c a p p 系绫的开发工舆。 v i s u a lb a s i c 楚m i c r o s o f t 公司推出酌个集溅并发环境，它篱单易学、鞠戆强大、较 昝费臻支戡低、觅效快等。它之衙以受到广大编程入受羽毒濂，是霞沟它爨蠢凝下瓣些 特点： ； 阉2 汽车减摄嚣c a p p 系统的总体结稳 2 3 工艺数据瘁窍嗡识库 2 。3 重工艺数据麾，知识瘁购选择 一个成功憋c a p p 系统，必须有个完善酌工艺数据麾趵漆谈痒，此数据麾怒王憩入 爨酶智慧结晶，：艺入癸知识的计算机纯，跫c a p p 的系统酶基础。本汽车减振器c a p p 系统的工慧数据库知识痒保存了国内外减振嚣行业的一些通用工艺信怠。本系统工艺数据 库绣鞋识麾楚进行工艺决策、工序尺寸及其公差运算、工序胬绘制、工序卡生成数据来源， 这些傣惠分为动态髂怠( 如操作时人工输入的信息帮孛闻计算数据等) 和静态信息( 如i 艺熟识，机器参数，刀具瘴等) 。 本数据麾采耀a c c e s s 2 0 0 0 。a c c e s s2 0 0 0 由四郝分组成：一、数据库萼l 擎( d a t a b a s e e n g i n e ) ；它愚实际存储、摊序和获取数据鳃软件，般来说是不硪觅的。若是剁建的单梳 数据库，a c c e s s 使用j e t 来管瑗数据。二、数据麾对象( d a t a b a s eo b j e c t ) ：a c c e s s2 0 0 0 怒 耪蕊向对象的开发环境，它的数据库窗日非常使于用户访问备种对象。所谓对象就是提 供种特定的使用界面，用于查蒋、输入和撼取数搓痒的有关信息。a c c e s s2 0 0 0 支持许 1 9 汽车减振器c a p p 系统的开发与研制 多种对象类型，最常见的数据库对象有表、窗体、凌询和报表等。三、设计工具( d e s i g n t 0 0 1 ) ： a c c e s s2 0 0 0 包含一套设计工具，可用于剖建对象。倒黧，利建查询设计器可设计一个查询， 或对一个思有麓粪逡进行编辑和修改。豳、编程工具( p r o g r a m m i n gt 0 0 1 ) ：a c c e s s 翻 m i c r o s o f to f f i c e 中其他的应用程序共享编程语言v b a 。a c c e s s2 0 0 0 引入了v b e ( v i s u a l b a s i ce d i t o r ) ，n - i 以点接将自己的代码管理和开放技巧转移到这些软件包中，从而丰富 a c c e s s2 0 0 0j 盘用程序的数据访问功能。 a c c e s s2 0 0 0 的优点：、存储文件单一，一个a c c e s s 数据库文件中包含了该数据 库中的全部数攥表、摇叙，以及其他与之糨关的内容。文件单一便于计算枫外存储器的文 孛管理，瞧使得用户操纵数据库及编写应用程序更沟方便。二、支持长文件名，a c c e s s 支 持w i n d o w s 系统麓长文件惠，并且可以在文拌名肉加空格，扶焉可以使耀叙述性鳇标题， 使得文件便于理解和查找。兰、兼容多种数据库格式，a c c e s s2 0 0 0 提供了与其他的数据库 管理软件包的良好接口，能识别d b a s e 、f o x p r o 、p a r a d o x 等数据库管理系统生成的数据 库文件。四、具有w e b 网页发布功能，在a c c e s s 2 0 0 0 中，可以创建数据访问页功能，通 过剖建数据访阀页，可将数据库管理系统移植到浏览器串，从而实现将数据发布i n t e r a c t ( 鲮 i n t r a n e t ) 上，以及在i n t e r a c t 土管理和操作数据瘁的功麓。蕊、可应用于客户蹦鼹务器方式， 在a c c e s s2 0 0 0 中，可以创建数据库项目，以便将a c c e s s2 0 0 0 作尧s q ls e r v e r 数据库的前 漾开发王爨，访阀、操作并管理麓端s q ls e r v e r 数据库，扶两创建出客户崩爨务器方式酶数 据库系统。六、操作使用方便，a c c e s s2 0 0 0 舆有图形化的用户界面，提供了多种方便实用 的操作向导，用户只需进行些简单的鼠标操作，或者回答对话框中的一热提问，就可以 基本完成对数据库的操作工作。 2 3 2 工艺数据麾均孵谈库的内容 因本系统采用的是关系鍪 数据库a c c e s s 2 0 0 0 ，所有的数据翻规则都保存在= 维表中， 汽车减振器c a p p 系统数据麾知识库的内有如下： 一、机械翔工方法数据：主要是各种加工方法酶名称，所滟达到的精度秘表面粗糙度 等数据； 二、相关材料组合的加工性数据：这类加工性数据与“刀具一工件”材料组合有关， 它用某种刀具材料加工相应的工件材料表现船来的加工性数据，这些加工性数据有进给量、 切削速度、切削深度等； 三、机床数据：机床数据包括视床名称、熬弩、主轴转速范邂、进给量、最大工件长 度翻翻王经济糕度等馈息； 圆、标准工艺艇程和成组分类特征数据：这类数据包括零件族的特征矩阵、零件族复 合工艺路线、标准工序内容等； 五、动态工艺设计信息：上面的几条是是静态数据，动态数据包括图形数据、工序设 计时的中间数据、最终工艺规程。 汽车减振器c a p p 系统的开发与研制 六、决策表：本系统瓣工髦知识都矮决策瓣剡袭来表示，