0 引言
计算机辅助工艺设计是指利用计算机软硬件技术及其强大的应用支撑平台来制定零件工艺的过程。凭借计算机强大的数值计算，逻辑判断和智能推理等功能，解决传统手工工艺设计的诸多问题。每个企业的研发都具有自身的特殊性，目前，随着各企业新产品推出速度的加快，通用的CAPP工艺出现设计效率低，设计成本高等问题，其已成为企业快速发展的瓶颈。因此，开发设计适合企业自身特点的CAPP系统，已成为各个企业目前亟待解决的问题。
本文针对某石油机械企业研发设计中出现的问题，例如在生产过程中原有手工工艺管理已不能适应现代化生产需求：在工艺编制过程中，出现了工艺文件查找困难、基础工艺数据不一致，简单工艺重复编制、工艺指导文件滞后于生产，严重制约了生产效率的进一步提高等。设计出了一套集机加工工艺卡片绘制，工艺信息管理和丁艺信息统计于一体的机加CAPP系统。同时与该企业的锻造CAPP系统及ERP系统集成，遏制了信息孤岛问题的发生，进一步提高了工艺的编制效率。
1 系统开发需求
CAPP在CAD，CAM中间起到桥梁和纽带作用。CAPP的输出是CAM所需的信息。在先进制造系统的模式下，CAPP系统与先进制造系统的其他子系统有着紧密的联系，如图1所示。
图1 CAPP系统与其他子系统之间的关系图
系统开发的目标是让工艺人员从重复烦琐的机械式劳动中解放出来，去从事工艺优化工作。简化工艺准备与工艺文件的管理，缩短工艺准备周期，实现工艺设计的规范化、标准化，提高工艺文件的设计品质，为企业生产提供工艺信息与数据，降低工艺设计成本。同时为ERP提供基础数据，适应企业信息化的需要，为企业信息化起到承上启下的桥梁作用。
2 功能分析与设计
2.1 功能分析
某石油机械企业生产的主要产品是石油机械，包括套管、阀体、油管、圆棒、套管头、圆管、环件、油管四通、法兰、适配器本体、四方块、四通等十二大系列产品。同一种零件结构相同或相似，对加工零件所选用的机床、夹具、刀具和量具及加工方法和工艺过程进行标准化。
同名零件外形相似，材料相似，只是尺寸大小不一。由于尺寸变化加工方法略有变化，根据相似性原理，提取主要特征，进行典型工艺设计，在计算机辅助下实现工艺自动生成。
2.2 功能设计
CAPP的功能就是运用计算机进行制订零件加工工艺的过程，可方便地将毛坯自动加工成图样上所要求的零件。工艺编制过程中，只需要输入零件的几何信息和工艺技术要求，本系统就可以根据这些内容智能输出工序说明及工艺要求以及工时等。
通过对机加工车间需求和生产流程分析，进行系统功能模块设计。机加工车间CAPP系统主要由零件信息输入模块、工艺管理模块、数据库管理模块、工艺卡片管理模块、工艺设计辅助模块、系统管理模块等六大功能模块组成。如图2所示。
图2 机加工CAPP系统功能模块图
1)式零件信息输入模块：包括零件通用信息输入和零件几何信息输入。
2)工艺管理模块：包括工艺规程设计、工艺信息的建模与管理、工艺制造资源管理、工艺审批流程管理、工艺知识管理。
3)数据库管理模块：数据库维护、数据库信息导出、数据库备份。
4)工艺卡片管理模块：包括工艺卡片新建、工艺卡片编辑、工艺卡片存储、工艺卡片删除、工艺卡片导出。
5)工艺设计辅助模块：制造资源选择，工艺参数选择，工艺尺寸链的计算，公差查询、计算器。
6)系统管理模块：包括用户添加与删除、用户密码管理。
3 系统开发
3.1 系统总体结构
机加工CAPP是一个基于数据库管理平台的CAPP集成系统，应用人机交互式工艺设计的思想，实现派生式CAPP系统的开发。本CAPP系统利用数据库技术建立了零件信息库、典型工艺资源库、基础工艺库，通过对工艺设计资源的整合，有效地提高了工艺设计品质和设计效率。机加工CAPP总体结构框架图如图3所示。
图3 机加工CAPP总体结构框架图
3.2 系统开发环境
本系统采用Visual Basic 6.0进行可视化程序设计，实现所见即所得的交互式系统操作方式。利用应用API函数，结合DAO与ODBC技术，与其他应用软件进行集成，支持CAPP的开发。
3.3 系统特点
系统可视化强，图形界面多，便于理解和操作。用户可在短时间内学会并熟练掌握工艺规程的制定。使用本系统，可实现规范化的设计与管理，提高产品品质，减少材料浪费，提高生产效率。
4 系统实现
4.1 工艺生成
系统使用时，用户从登陆界面进入机加工CAPP系统，系统显示当天需要编制的机加工工艺卡的工作令号和零件名称，判断零件是否是本企业常生产的12大类，如果是本企业常生产的12大类，选择其中的一类，输入零件的基本信息，判定输入的零件信息是否完全存在，如果存在，则调用现有的工艺卡，打印输出工艺卡，如果零件信息不存在，则依据零件信息进行工艺规程编制，添加技术要求，生成工艺卡，若对现有工艺卡满意，则保存工艺标准，否则再次进行工艺规程编制，最后打印输出新编制的工艺卡；如果零件不是本企业常生产的12大类，则输入此零件的基本信息，判定输入的零件信息是否完全存在，如果存在，则调用现有的工艺卡，打印输出工艺卡，如果零件信息不存在，则依据调用新零件的CAD图，获取更加全面的零件信息进行工艺规程编制，添加技术要求，生成工艺卡，若对现有工艺卡满意，则保存工艺标准，否则再次进行工艺规程编制，最后打印输出新编制的工艺卡。详见图4工艺设计流程图。
图4 工艺设计流程图
4.2 工艺管理
本系统的工艺管理功能包括：查询、修改、编辑、保存和打印。查询：用户需输入所查询的零件号，系统自动从典型工艺数据库中检索出相应的典型工艺，并显示出来。修改：用户可以根据权限对典型工艺中的相关参数进行修改。编辑：可对参数化的图样进行编辑。保存：工艺确认后，系统将自动更新工艺数据库。打印：机加工工艺经保存后，可直接打印成需要的工艺卡片。详见图5与图6。
图5 加工简图
图6 加工工艺
5 结语
本系统以数据库(SQL Server)为基础，以Visual Basic为开发平台，集工艺设计、工艺管理功能于一体，是一个实用的CAPP系统。在设计上，系统各个功能模块之间能够共享系统内部的各类数据，从而提高了工艺的编制效率。
实施机加工CAPP系统，不仅完成了工艺文件的编写，更重要的是对多年工艺管理进行了一次全面的整理，细化了工艺管理工作。机加工CAPP系统与锻造CAPP系统和ERP的集成，大大提高了机加工工艺编制人员的工作效率。保证了工艺设计的规范性和一致性，有利于推行机加工工艺的标准化管理，从而提高企业的经济效益。
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