冲裁模CAPP软件设计

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4、0;.11.2 CAPP研究概述 . .21.2.1 CAPP 工作原理.21.2.2 CAPP 技术发展历程.41.2.3 目前 CAPP 系统存在的问题及其发展趋势.51.3 冲裁模具CAPP的研究现状. 101.4  本课题的研究意义及研究内容. 102 模具 CAPP 系统分析 .122.1 模具制造工艺概述 .122.1.1 引言.122.1.2 工艺设计概况.122.1.3 模具制造工艺特点.142.2 模具 CAPP 系统的功能分析 .152.3 模具 CAPP 系统开发原则 .182.4 模具 CAPP 系统的功能组成 .192.5 本章

5、小结.213 冲裁模的典型工艺库. .223.1 数据库技术.223.1.1 典型工艺的分类.233.2 基于VB 的系统体系结构.233.3 系统知识库.244 CAPP开发工具VB语言.274.1  VB编程环境介绍.264.1.1 实现菜单选项.274.1.2 实现工具栏.274.1.3 帮助.284.1.4 关于版本.284.2 ACCESS数据库与VB开发程序连接.294.2.1 ACCESS数据库.294.2.2 VB开发程序与ACCESS数据库连接.295 冲裁模具 CAPP 系统的实现.315.1 系统登陆与权限配置.315.2 系统功能实现 .316 总结与展望.3

6、36.1 全文总结.336.2 研究展望.33附录.35参考文献.52致 谢.561 绪 论1.1 引言模具是工业生产的基础工艺装备已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他工制造方法所不能比拟的1。目前全世界模具年产值约为 600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从 1997 年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志2。工艺设计是优化配置工艺资源，合

7、理编排工艺过程的一门艺术。它是生产技术准备工作的第一步，也是连接产品设计与产品制造的桥梁。以文件形式确定下来的工艺规程是进行工装制造和零件加工的主要依据，它对组织生产、保证产品质量、提高生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，因此是生产中的关键性工作3。工艺设计正处于产品设计和加工制造的接口处，必须分析和处理大量信息，既要考虑产品设计图样上有关零件结构形状、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关加工方法、加工设备、生产条件、加工成本及时间定额（工时定额），甚至传统习惯等方面的信息。由于各种信息之间的关系极为复杂，工艺设计时必须全面而周密地对这些信息加以分

8、析和处理。我国大多数模具企业长期以来工艺设计都是采用手工方式，这种方式存在以下几个方面的问题4：1) 工作效率低。工艺人员在工艺规程设计中花费在书写工艺文件上时间占 30，每个零件的工艺内容必须重新填写，不能有效地利用原有的设计方案。2) 工艺规程一致性差、质量不稳定。工艺规程设计质量完全取决于工艺人员的技术水平和经验，工艺内容描述标准化低。3) 存在大量重复性劳动。生产每个产品都要重新设计一个工艺规程，没有充分利用过去已有的工艺规程。4) 对工艺设计人员的要求高。模具工艺设计时，涉及的内容多，经验依赖性强。年轻的工艺设计人员很难在短时间内胜任设计的任务。5) 工艺信息管理困难。工艺设计的结果

9、以工艺卡片的形式输出，数据分布在不同卡片上，分布零散，很难实现集中管理和信息的共享。6) 工艺设计流程控制困难。没有对工艺设计进行项目组织，很难对设计的流程和进度进行有效控制，更不能实现并行设计随着计算机在制造企业中的深入应用，计算机辅助工艺设计成为可能。计算机辅助工艺规程设计（CAPP-Computer Aided Process Planning）在现代制造业中有重要的理论意义和广泛、迫切的实际需求。因为 CAPP 系统的使用，不仅可以大大提高工艺规程设计效率和质量，而且保证了工艺设计的一致性、规范化强。年轻的工艺设计人员很难在短时间内胜任设计的任务。7) 工艺信息管理困难。工艺设计的结果

10、以工艺卡片的形式输出，数据分布在不同卡片上，分布零散，很难实现集中管理和信息的共享。8) 工艺设计流程控制困难。没有对工艺设计进行项目组织，很难对设计的流程和进度进行有效控制，更不能实现并行设计。随着计算机在制造企业中的深入应用，计算机辅助工艺设计成为可能。计算机辅助工艺规程设计（CAPP-Computer Aided Process Planning）在现代制造业中具有重要的理论意义和广泛、迫切的实际需求。因为 CAPP 系统的使用，不仅可以大大提高工艺规程设计效率和质量，而且保证了工艺设计的一致性、规范化。1.2 CAPP 研究概述CAPP 是连接 CAD 与 CAM 的桥梁，是实现企业数

11、据信息的集成及管理的基础。因此，CAPP 技术从 60 年代末诞生以来，其研究开发工作一直在国内外蓬勃发展，而且逐渐引起越来越多的人们的重视5。1.2.1 CAPP 工作原理CAPP 是计算机辅助工艺过程设计（Computer Aided Process Planning）的简称，是利用计算机技术辅助工艺人员设计零件从毛坯到成品的制造方法，是将企业产品设计数据转换为产品制造数据的一种技术。通常，可以将制造企业分为五个层次，即：工厂层、车间层、单元层、工作站层和设备层。企业的不同层次对 CAPP 有不同的应用需求，不同应用层次对 CAPP 的需求是不同的，因此了解 CAPP 系统的基本原理、主要

12、特点和应用场合，选择恰当工作原理和方法开发 CAPP 系统是至关重要的6。CAPP 系统按其工作原理可以分为以下五大类：交互式 CAPP 系统、派生式 CAPP 系统、创成式 CAPP 系统、综合式 CAPP 系统和 CAPP 专家系统。1） 交互式 CAPP 系统采用人机对话的方式，基于标准工步、典型工序进行工艺设计，工艺规程的设计质量对人的依赖性很大。2） 变异型 CAPP 系统亦称派生式 CAPP 系统。它是利用成组技术将工艺设计对象按其相似性（例如，零件按其几何形状及工艺过程相似性；部件按其结构功能和装配工艺相似性等）分类成组（簇），为每一组（簇）对象设计典型工艺，并建立典型工艺库。当

13、为具体对象设计工艺时，CAPP 系统按零件（部件或产品）信息和分类编码检索相应的典型工艺，并根据具体对象的结构和工艺要求，修改典型工艺，直至满足实际生产的需要。图 1.1是派生式 CAPP 系统的基本原理图73） 创成式 CAPP 系统是根据工艺决策逻辑与算法进行工艺过程设计的，它是从无到有自动生成具体对象的工艺规程。创成式 CAPP 系统工艺决策时不需人工干预，因此易于保证工艺规程的一致性。但是，由于工艺决策随制造环境变化的多变性及复杂性等因素，对于结构复杂、多样的零件，实现创成式 CAPP 系统非常困难。图 1.2 是创成式 CAPP 系统的基本原理图创成式 CAPP 系统的关键在于系统决

14、策逻辑的建立，现有的决策逻辑有以下两种：过程逻辑、决策树。过程逻辑是对工艺进行一系列分析判断的过程。实现简单，使用于逻辑过程比较确定而且逻辑过程不复杂的情况下。这种创成式 CAPP 系统不易于维护。因此，过程逻辑的应用受到一定的限制。在决策树的决策逻辑中，根据零件工艺的变化，用户可以自己修改、补充零件的工艺设计。因此，这类 CAPP 系统得到了较多的应用。4）综合式 CAPP 是将派生式、创成式和交互式 CAPP 的优点集为一体的系统，目前，国内很多 CAPP 系统采用这类模式。5） CAPP 专家系统。CAPP 专家系统是一种基于人工智能技术的 CAPP 系统，也称智能型 CAPP 系统。专

15、家系统和创成式 CAPP 系统都以自动方式生成工艺规程，其中创成式 CAPP 系统是以逻辑算法加决策表为特征的，而专家系统则以知识库加推理机为特征的。1.2.2 CAPP 技术发展历程世界上最早研究 CAPP 的国家是挪威，始于 1966 年正式推出世界上第一 CAPP系统 AUTOPROS，1973 年正式推出商品化 AUTOPROS 系统。美国是 60 年代末 70 年代初开始 CAPP 的，并于 1976 年由 CAM-I 公司推出颇具影响力 CAM-IS AutomatedProcess Planning 系统。从 60 年代末到目前二十多年期间，先后出现了在设计方式上不同的两类系统，

16、即派生式系统和创成式系统。还有人将传统派生式、传统创成法与人工智能结合在一起，综合它们的优点，构造了混和式 CAPP 系统。目前国内外已有许多上述各类系统的实例，一般是针对某类零件的专用 CAPP 系统，但迄今为止已得到生产实际考虑和令人满意的系统还不多8。CAPP 技术从二十世纪 60 年代诞生起，就一直得到广泛的重视，并取得了很大的进展，但仍存在着一些问题。我国对 CAPP 的研究始于 80 年代初，但与世界先进水平相距不远。特别是在国家 863/CIMS 计划的资助和推动下，近年来 CAPP 技术已取得很大的成绩。针对国内企业的具体情况，派生式、创成式及混和式 CAPP 系统的应用范围非

17、常有限，一般都采用“所见即所得”的交互式填表方式工艺数据管理、集成的综合式 CAPP 系统，我国从进行 CAPP 研究到现在的近二十年时间里，CAPP 系统经历了如下几代产品的演变和发展9：第一代产品：19821995 年期间，基于智能化和专家系统思想开发的 CAPP 系统。这段时间的研究片面强调工艺设计的自动化，忽略人在工艺决策中的作用。第二代产品：1995 年目前，基于低端数据库（FoxPro 等）开发的 CAPP 系统。这种 CAPP 系统所处理的数据和生成的数据必须都是基于数据库的，但因为开发技术所限，不是交互式设计方式，直观性较差。工艺卡片的生成是由程序来完成或是在CAD 中生成，系

18、统的实用性存在较大的问题。第三代产品：1996 年目前，基于 AutoCAD 或自主图形平台开发的 CAPP 系统。采用 CAD 技术开发了一些 CAPP 系统，它解决了实用性问题，但却忽视了最根本的问题：工艺是以相关的数据为对象的，而不是以卡片为对象的。此类 CAPP 是基于文件系统 CAD 技术开发的，特别是自主 CAD 平台软件，文件格式采用了非标准的自定义格式，信息的交换存在一定的问题。第四代产品：1998 年目前，完全基于数据库，采用交互式设计方式、注重数据的管理与集成的综合式 CAPP 系统，可与其他系统进行数据和文档级的集成，可多层次使用和管理工艺数据，可满足用户不同专业的特种要

19、求，可输出满足用户要求的各种工艺 BOM，供企业生产、计划、调度、财务等部门使用，“所见即所得”操作界面，更符合工艺设计人员工作习惯。此类系统集中了第二、第三两代系统的优点，是国内外 CAPP 学者公认的最佳开发模式，同时满足了特定企业、特定专业的智能化专家系统的二次开发需要10。1.2.3 目前 CAPP 系统存在的问题及其发展趋势总的来看，CAPP 的研究、开发方向还存在比较严重的偏差。从应用角度看，已取得的实际效益和投入的力量很不相称，国内外的重点研究方向和当前的实际需求相去甚远。表现在：开发多，应用少，原型系统多，得到实际生产应用的系统较少，商品系统很少，而且功能不足，同 CAD、CA

20、M、MIS、PDM 等相关计算机辅助技术相比，差距相当大。究其原因可初步概括为以下几个方面11：1） 片面地强调工艺设计的自动化，追求 CAPP 技术的先进性，忽视其实用性。长期以来，CAPP 的目标一直是开发代替工艺人员的自动化系统，而不是辅助系统，即过分强调了工艺决策的自动化。在此目标指导下开发出的“自动化”CAPP 系统，虽然融入了人类专家的知识和经验，但在运行时通常需要用户首先费时费力地按规定描述方法交互输入零件信息（尽管有不少系统从技术上实现了 CAD/CAPP 集成，但远未达到工程化），然后由系统进行自动决策。一般只提供简单的人机界面，决策过程中很少考虑人的有效参与。工艺路线的确定

21、(主要是加工工序)是工艺设计合理与否的关键，是CAPP 系统能否实用的关键因素之一。加工方法排序针对性强，要考虑的因素很多，在生产实践中处理方法非常灵活。决策原则难以知识形式表达，很多 CAPP 系统只得将之纳入推理机中，而不是放在独立的知识库中，因而系统的适应性非常差，也不符合专家系统的开发原则12。2） 系统适用的对象（包括产品或零件的类型以及制造环境）单一，采用固定的逻辑进行决策，不能根据实际制造资源状态的变化调整工艺作业计划，通用性及柔性较差。CAPP 不同于 CAD,它需要与具体工厂的应用实践相结合。而机械制造业的范围很广，不同的工厂，甚至同一工厂的不同车间，由于加工对象、加工设备、

22、生产批量、工艺方法和工艺习惯都不一样，对某工厂适用的工艺规程，不一定适合另一工厂。由于 CAPP 系统涉及问题的复杂性和对应用环境的依赖性，更由于对决策自动化的目标定得过高，CAPP的研究与开发基本以零件为主体对象，且主要集中在机械加工工艺设计领域，每一种系统只适用于少数几种零件。普遍认为难以、甚至不可能开发通用化系统，却没有认识到工艺基本数据结构及基本设计功能的普遍性、通用性。这种缺乏从整个产品的角度研究 CAPP 的应用和集成问题，而且忽视工艺管理功能的研究与开发，难以适用于企业中的大多数零件，更难以满足先进制造系统的应用和发展需求，甚至在计算机应用比较广泛一些的企业中也会失去应有的重要价

23、值13。3） 信息的传递是串行的。CAPP 系统内部各模块及与其它系统间的信息传递通常是以文件的方式通过调用程序或专用数据接口串行地向其它模块或系统传输。即使是在 CIMS 中，考虑了创成式 CAPP 的集成，但只是 CAD 的一个简单的后续步骤，局限于自上而下的单向、串行信息传递。只能按照一定的设计步骤，以某种固定格式从 CAD 中接受完整的设计信息，利用工艺知识进行推理，确定工艺规划。由于 CAD、CAPP 相对孤立地进行串行设计，依次满足各项功能及加工工艺要求，当设计不能满足工艺约束条件时，就会引起重复性再设计。4） CAPP 的基础性技术和方法有待进一步深入研究。工艺过程设计是典型的复

24、杂问题，包含了分析、选择、规划、优化等不同性质的各种功能要求，所涉及的范围十分广泛，用到的信息量相当庞大，又与具体的生产环境及个人经验水平密切相关，生产环境不同（不同的工厂，甚至同一工厂内的不同车间）、产品对象不同、生产批量不同，生产设备、工艺方法和工艺习惯都不一样，使得产品工艺差别很大14。而长期以来，CAPP 的研究与开发者忽视对工艺设计问题所涉及的通用基础性技术、方法和数据的深入研究和探索，各种新概念、新方法、新技术的采用既缺乏应用基础，也缺乏系统化基础。I.Ham 和 S.C-Y.Lu 认为，工艺设计方法缺乏良好的理论和坚实的科学基础是妨碍 CAPP 发展的因素。进入九十年代，国内外日

25、益认识到 CAPP基础性理论和方法研究的重要性。H.P.Wang 和 J.K.Li 认为，开发 CAPP 系统的基础是工艺设计的原理和方法，并指出，一些研究者过分强调了 CAPP系统开发中计算机程序设计的重要性而忽视了工艺设计的原理和方法，因此绝不可能高水平的 CAPP 系统。随着先进制造技术的深入应用、以及计算机软硬件及网络通信技术的快速发展，企业在应用计算机技术方面已开始从单一系统向集成化系统方向发展，CAPP 的发展趋势将是15：1）集成化研究CAPP 系统的集成就是在 CIMS 的环境下，将 CAPP 系统与 CAD 系统、CAM 系统、PDM 系统、MRP 系统进行集成，减少产品生产

26、过程中在各个系统间的数据转化，提高工艺设计的效率16。CAPP 集成使工艺设计方法和管理机制发生了深刻的改变，是一种全新的 CAPP 开发模式，必将促进各种集成技术的发展。CAPP 的集成首先是工艺设计全过程的集成，包括工艺设计和工艺审核两个阶段。实现工艺部门内部各种信息的共享和统一管理。确保设计和审核过程中各种工艺信息的一致性和完整性17。CAPP 集成的第二层次是与 CAD 系统的集成。CAPP 的零件描述信息直接来自 CAD系统的图形文件信息和电子文档，减少了 CAD 到 CAPP 的信息转化和输入操作。CAPP具有读取标准图形文件的能力，同时也具有进行零件结构信息和工艺信息识别的能力。

27、CAD 系统为 CAPP 系统提供产品 BOM 文件。CAPP 能够实现零件文档信息和图形信息的版本控制管理和相应的权限管理。CAPP 与 CAD 的集成，使得 CAPP 系统能够对提交的部分零件设计信息进行工艺可行性分析，及时提供设计可行性评价的信息反馈；使产品设计和工艺设计并行进行，加快产品开发速度，减少产品开发中出现“产品原型”的次数18。CAPP 集成的第三层次是与 MRPII/ERP 的集成。CAPP 系统应具有柔性的工艺路线决策能力。对于一定的零件信息和一定的设备资源可以制定多工艺方案，并根据设备资源状况和生产调度信息，可及时调整零件的工艺设计路线，响应生产过程紧急事件的处理。CA

28、PP 集成的第四层次是以 PDM 平台为基础的 CAD/CAPP/MRP 集成系统，如图 1.3所示。利用 PDM 强大的电子文档管理功能，确保电子文档的完整性、一致性和正确性。CAD 系统提供的 BOM 工具自动生成产品 BOM 文件和图形信息，由 PDM 进行管理。CAPP 系统的产品零件信息由 PDM 系统提供，并把生产的产品工艺信息提交给 PDM 系统，由 PDM 系统跟 MRP 系统进行通讯。整个集成系统服务于产品计、生产的全过程19。2）工具化研究工艺设计个性化强，并依赖于特定的生产环境，因此很难开发出通用的 CAPP 系统。把工艺设计中的个性和共性分离，开发工具型的 CAPP 是

29、 CAPP 技术另一发展方向。CAPP 工具系统是指可以根据具体的制造资源环境和特殊应用目标进行配置，形成适用于各种应用环境的实用化 CAPP 系统。在解决 CAPP 的适应性和实用性方面，国外多集中于 CAPP 系统的概念模型和数学模型的研究20。国内在 CAPP 系统方面的研究则多集中于CAPP开发工具、CAPP开发平台、CAPP集成框架等工具系统的研究21。目前，CAPP 工具系统的主要类型有直接配置型、智能自学习型和组件重构型等等22。直接配置型CAPP系统是指企业可以根据自身环境直接配置资源环境数据和工艺规则。主要的支持技术有多专家系统分布式协作型的高级外壳工具、应用系统和数据分离的

30、面向对象的技术、推理策略和知识库分离的开发技术等等。直接配置型工具系统有一定的适应性，功能实现比较容易，但解决范围有限。智能自学习型 CAPP 系统可以根据用户提供的样本进行工艺知识的学习和积累，这类系统侧重于工艺知识的自动获取，如基于专家系统、神经网络、实例推理等技术的 CAPP 工具系统，但由于机器学习技术本身并不成熟、学习范围有限，而且，由于决策过程的透明性差，用户不易理解且不易维护23。组件可重构型CAPP工具系统是指通过系统提供的各项领域组件和组件实现方法进行应用系统的重构。技术上一般采用基元化理论进行组件重构。即首先将对象离散化为基本要素，通过建立有限要素，达到描述无限对象的目的。

31、但由于企业制造环境的复杂性，构造大量的组件集非常困难。这种 CAPP 工具系统由信息集成、信息输入、工艺规划、工艺输出、资源维护和系统配置等若干个工具组件单元组成，以CAPP 框架作为工具单元的工具软总线24-28。每一个工具组件单元本身具有柔性化和用户可重配置的特点，如图 1.4 所示图1.4 PDM框架图3）过程化研究在CIMS环境下，计算机辅助工艺设计(CAPP)作为加工信息的汇集处，对整个CIMS信息集成起着重要的作用，而现有的 CAPP 系统往往忽视了工艺设计过程的管理，致使共享资源并未得到有效的调配，企业亦未收到很大的实效，进而影响了企业的市场竞争力。因此，在 CIMS 环境下，研

32、究工艺过程设计的同时，注重产品工艺设计过程和工艺设计过程管理的研究，从而把计算机的高速运算能力、大容量的存取能力、严谨的逻辑判断能力与工艺师的经验和创造性思维结合起来，使 CAPP 系统成为真正面向工艺设计师、面向 CIMS 环境的 CAPP 系统，这无论是在理论上，还是在推广应用上，都具有一定的价值和深远的意义。1.3 模具 CAPP 的研究现状从近年模具工业的发展来看，模具工业发展趋向于采用高新技术，特别是CIMS 环境下模具 CAD/CAPP/CAM 技术29，并把网络技术和数据库技术运用于模生产过程中，实现模具生产全过程信息化管理。在 CIMS 中，模具 CAPP 面向模具生产的全过程

33、，将 CAD 数据转换成为各种加工和管理信息，为制造模具进行工艺决策、工艺参数计算和生成工艺文件，实现从模具产品设计向产品制造的过渡。由于国内模具 CAPP 技术发展起步比较晚，对模具 CAPP 技术的研究较少。现有的具CAPP 系统中采用的技术方案可分为两种：第一种是将 CAPP 与 CAD、CAM 系统集成在一起，在 Visual FoxPro 环境下开发而成，以 AutoCAD 的二维模具零件图和工艺文件作为模具零件信息的描述模型30。这种模具 CAPP 系统零件信息描述受CAD 零件图文件格式的限制，适用范围窄，而且以单个模具零件的工艺设计为目标，没有考虑模具零件间的制约关系以及模具生

34、产对不同类型模具工艺规划侧重点不同的特点。而且只能提供单人操作，不支持多人协同设计，制定的模具工艺设计规程单一，不能对模具零件工艺进行动态调整。第二种模具 CAPP 系统是用特征编码的方法对模具零件进行信息描述，制定模具零件的特征模型。工艺规划时，由用户输入模具零件特征模型信息，CAPP 系统对模具零件的特征模型进行解释，自动选择模具工艺路线和工艺方案。由于模具零件多，模具信息特征模型工作量大，用户使用困难。因此这种 CAPP 系统很难达到实用。实用的模具 CAPP 系统应以整副模具的工艺规划为目标，支持多人协同设计和模具工艺规划的动态修改，将系统的自动推理和工艺人员的智能决择能力相结合，使工

35、艺路线的决策规则具有一定的柔性。1.4 本文的研究内容为了使模具零件信息达到从设计到制造过程中流动的连贯性，改变 CAD、CAM 信息孤岛现象，加强工艺设计过程中信息化程度，提高模具制造工艺的设计效率，作者结合骨干教师基金和博士点基金等项目对模具 CAPP 技术进行深入研究，研究内容包括：1）CAPP 技术在模具工艺设计时存在的问题，从 CAPP 系统的开发方法和模具制造工艺特点两方面进行研究，提出了创建面向模具的模具 CAPP 系统思想。现有 CAPP 系统不适用于模具制造工艺设计的主要原因是工艺决策的程序化，忽视了工艺人员在工艺设计过程中的智能作用，忽视了工艺设计个性化强的特点。因此在工艺

36、路线决策时，应将系统的自动推理和工艺人员的智能决择能力相结合。2）模具的生产特点，在模具分类的基础上，以模具组成零件的形状和工艺规程相似性为依据，把模具零件分为板件、轴类、套等类，并创建典型零件工艺实例库，为同类零件的工艺设计提供参照，提高模具制造工艺的设计效率。3）建立模具零件库和工艺设计知识库的管理工具。由于不同模具企业制造条件差别大，且工艺设计个性化强，这就要求 CAPP 系统的工艺设计知识库能满足客户的要求，可根据不同的设备资源，不同的工艺习惯，制定不同的工艺决策规则。4）研究以模具产品结构树进行模具制造工艺信息的组织和管理。BOM 是工艺系统进行工艺设计和工艺信息管理的核心，是 CA

37、PP 系统组织工艺设计的工具。在 BOM 中设置模具零件间的工艺设计顺序约束和工艺人员的设计权限，进行工艺设计过程管理。5）创建基于 Web 的模具 CAPP 原型系统。随着模具市场竞争的加剧，为了缩短模具的制造周期，模具企业间的协作越来越密切，基于 Web 的模具 CAPP 系统支持多用户、多任务的并行工艺设计，实现工艺设计中的协同，为模具企业间的协作，实现模具企业的动态联盟创造了条件。由于模具生产过程非常复杂，为了能在规定的时间及预测的成本内生产出合格的模具，需对模具的设计制造过程进行有效地控制和管理，并能快速响应各种突发事件。这就要求从模具的设计、加工工艺、生产计划与调度、车间管理、供应

38、链管理等各方面，采用一体化的解决方案，实现整个过程的信息化管理。模具 CAPP 系统为实现模具生产全过程信息化管理奠定了技术基础。2 模具 CAPP 系统分析2.1 模具制造工艺概述2.1.1 引言模具制造工艺设计是模具生产过程中的一个重要环节，是连接模具设计和模具制造的桥梁，也是连接生产管理和其它相关业务活动的纽带。提高模具制造工艺的设计效率，把模具设计、模具工艺设计和模具制造有机的结合起来，提高模具生产各部门之间的耦合度，是提高模具生产效率的有效方法。根据模具企业的生产需要，结合模具工艺设计的特点，建立适合模具工艺设计习惯的 CAPP 系统，是推广 CAPP 技术在模具行业中应用的关键。由

39、于模具企业间普遍存在协作关系，在不同地区企业的协作中，异地工艺设计和工艺分析在模具工艺设计中经常发生。因此，单机环境下的 CAPP 系统不能满足模具工艺设计的需要，实现支持异地工作的功能是 CAPP 技术发展的需要。利用数据库技术和网络技术，构建2.1.2 工艺设计概况工艺设计是优化配置工艺资源，合理编排工艺过程的一门艺术。它是生产技术准备工作的第一步，也是连接产品设计与产品制造的桥梁。以文件形式确定下来的工艺规程是进行工装制造和零件加工的主要依据，它对组织生产、保证产品质量、提高生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，因此是生产中的关键性工作。工艺设计的主要任务是为被加

40、工零件选择合理的加工方法和加工顺序，以便能按设计要求生产出合格的成品零件。工艺设计正处于产品设计和加工制造的接口处，必须分析和处理大量信息，既要考虑产品设计图样上有关零件结构形状、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关加工方法、加工设备、生产条件、加工成本及时间定额（工时定额），甚至传统习惯等方面的信息。由于各种信息之间的关系极为复杂，工艺设计时必须全面而周密地对这些信息加以分析和处理。企业工艺文件的形式多种多样，繁简程度也有很大区别，主要决定于生产类型。以机械加工为例：在单件小批生产中一般只编制综合工艺过程卡，供生产管理和调度用。至于每一工序具体应如何加工，则由工人自己决定

41、，对关键或复杂零件才制订较为详细的工艺规程。在成批生产中多采用机械加工工艺卡片。大批量生产中则要求完整和详细的文件，除工艺过程卡外，对各工作地点要制订工序卡片或分得更细的操作卡、调整卡以及检验卡等。各企业采用的工艺文件并无统一格式。工艺设计的主要任务是为被加工零件选择合理的加工方法和加工顺序，以便能按设计要求生产出合格的成品零件，工艺设计的主要内容有：选择加工方法及采用的机床、刀具、夹具和其他工装设备等；安排合理的加工顺序；选择基准，确定加工余量和毛坯，计算工序尺寸和公差；选用合理的切削用量；计算时间定额和加工成本；编制包含上述所有资料的工艺文件。工艺设计包含的内容和基本流程为产品由设计部门产

42、生设计图纸后，首先要转到工艺部门进行工艺审查，工艺审查的目的是了解设计图上有关结构形状、尺寸公差、材料及热处理方法等方面的信息对其进行工艺性分析和审查（工艺性是指所设计的产品在能满足使用要求的前提下，加工制造和维修的可行性和经济性）。经过工艺审查后，工艺部门提出修改意见返回设计部门进行设计图的修改，此时产生的工艺文件是"工艺审查记录单"。在设计进行产品图纸设计时，工艺部门同时要做的是工艺总方案的设计及编写，此时的工艺文件是"工艺总方案"。修改后的设计图纸转到工艺部门后，工艺要进行工艺路线的编制及工艺规程的编制，基于工艺规程，工艺人员要完成如"设

43、备汇总"、"工装汇总"等工作。对需要进行工艺装备设计的提出工装申请，进行工装的设计。在此之后，制造部门及物资供应部门将以此为依据，进行物资供应及生产的组织，调度。在生产过程中，部分工艺规程的内容会有所调整和修改，相应的工艺汇总文件必须修改相关的内容。所有的工艺文件还要经过设计、校对、批准、标准化、会签等工作流程。产品经试制，修改到最后定型。定型后的产品其图纸、工艺都要随之定型，定型后的工艺要进行分类归档。定型后的工艺是不能随意改动的，需修改时，同设计部门一样需填写"工艺更改通知单"。通常，产品都要经过如上的工艺设计过程，对于不同的企业，因其规模

44、企业性质等的不同，工艺设计的具体过程可能有所不同，但内容大同小异。在工艺设计过程中产生的许多重要的工艺文件对指导企业制造系统和物料供应系统的调度有着直接的影响。工艺工作贯穿于企业的整个生产活动中，在各个方面都充满着"个性"。工艺设计所涉及的因素不仅是大量的，而且是极其错综复杂的，如企业的生产类型、产品结构、工艺准备、生产技术发展等的影响，甚至受到管理体制的制约。上述因素中的任何变化，均可能导致工艺设计方案的变化。因此说工艺是企业生产活动中最活跃的因素，工艺设计对使用环境的极大依赖性就必然导致工艺设计的动态性。2.1.3 模具制造工艺特点由于模具零件形状的复杂性及特殊性，在实

45、践中，很难将其制造工艺按某种固定的模式进行编制。各厂家因其设备状况、技术水平不同，对相同的模具零件，所编制的工艺也可能完全不同。同一个模具零件可以有多种不同的加工工艺，制定制造工艺时需要考虑的因素多，很难确定一个通用的工艺方案。跟一般机械制造相比，模具制造工艺的明显特点是：模具是一种典型的面向订单的单件产品，几乎每一次生产都带有试制性，需要经过设计、制造 、试模、修模的多次反复，而且经验依赖性强；相关的模具零件间经常需要配做，加工工序相互关联；模具零件材料硬度高，制造质量要求高。常用的模具的加工方法主要有机械加工和特种加工两种。模具制造中常用的机械加工有以下几种：1）车削：主要用于加工内外旋转

46、表面、螺旋面、端面、钻孔、镗孔、铰孔及滚花等；根据模具零件的精度要求，车削一般是外旋转表面加工的中间工序，或作为最终工序。2）铣削：主要用于加工各种模具的型腔和型面；当模具的型腔或型面的精度要求高时，铣削仅作为中间工序，铣削后需要用成形磨削或电火花加工等方法进行精加工。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、导柱的外圆、导套的内外圆表面以及模具零件之间的接触面。形状简单的零件可使用一般磨削加工，而形状复杂的零件则需要使用各种精密磨床进行成形磨削。模具制造中常用的特种加工有以下两种：1）电火花成形加工：主要用于成型模的型腔加工。2）电火花线切割加工：主要用于

47、冲模中的凹模、凸模、卸料板、固定板、异形孔，以及镶拼型腔模等加工。模具制造时，具体选用哪种加工工艺需要考虑的因素较多，一般包括：1）模具的类型、结构。模具按其工作方式可以分为刃口类和成形类两种，其中刃口类主要包括冲裁模，成形类包括成形冲模、锻模、压铸模和注塑模等。刃口类模具的工作零件通常需要采用电火花线切割加工，而成形类模具的工作件通常需要采用电火花成形加工。2）零件的结构形状、尺寸大小、零件表面加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一表面的加工方法往往有若干种，实际选择时还要结合模具的类型、零件的结构形状、尺寸大小以及材料和热处理的要求全面考虑。例如对于 IT7 级精度的孔，采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到要求，但型腔体上的孔，一