1 绪论
1.1 CAPP基本原理
CAPP(Computer Aided Process Planning)是计算机辅助工艺设计的简称，是一种通过计算机技术辅助工艺人员以系统化方法确定零件从毛坯到成品的生产制造过程的技术。它根据产品设计所给出的信息进行产品的加工方法和制造过程的设计。当前，机械产品市场是多品种小批量生产起主导作用，传统的工艺设计方法已远不能适应机械制造行业发展的需要。应用计算机辅助工艺设计的必要性已被越来越多的企业所认识，选取一个适宜本企业生产及管理环境的CAPP系统不但能充分发挥计算机辅助工艺设计的优越性，更能为企业数据信息的集成及管理打下良好的基础。
1.2 CAPP发展现状以及存在的问题
目前，尽管各种CAPP系统都在不断向前发展，但CAPP系统在使用和自身的开发中还存在着如下一些问题：
(1)过分强调系统工艺决策的自动化，直接加大了研制开发CAPP系统的难度，导致系统的开发周期长，开发费用过高。
(2)CAPP系统零件信息的描述与输入问题。零件信息描述和输入问题实际上是CAD与CAPP的集成问题，也是直接影响到CAD/CAPP/CAM三者的集成问题，直接关系到CAPP系统真正实用化和商品化。
(3)CAPP系统的通用性问题。由于工艺设计对环境的依赖性很强，各企业、工厂甚至同一工厂的不同车间，因为生产产品的不同、零件批量的不同、加工环境和现有资源的不同以及工艺设计习惯的差异等因素，系统的设计很难保证工艺规程的一致性、稳定性和可靠性，也很难实现系统的通用化和标准化。
(4)CAPP系统的柔性问题。CAPP系统应能满足不同生产环境下的生产要求，这需要采集大量的工艺数据信息、工艺实例和设备信息，同时建立起极为完整的工艺过程逻辑推理程序。
(5)数据库的建造问题。数据库的建造是CAPP系统的核心技术部分，完整的系统数据库包括加工方法、余量、切削用量、设备（机床、刀具、夹具、量具等）、材料、工艺知识、工艺规则、成本估算等多方面的信息，如何组织和管理这些信息以及处理信息之间的逻辑结构关系是非常复杂的问题，只能在CAPP系统的发展中不断去完善和改进。
此外，CAPP系统还存在工序尺寸自动确定和工序图自动生成、系统结构和功能优化以及系统自学习等问题。
1.3 CAPP系统的发展趋势
由于CAPP存在以上一些问题，CAPP的发展正向集成化、工具化、实用化、智能化和分布式方向发展；并行工程、人工智能技术、分布式、面向对象等多种新技术在CAPP中的研究中不断得到应用。CAPP软件应是一个完整的分布式网络应用系统，其网络结构由表达层、业务逻辑层和数据层三层组成。图1为分布式网络结构示意图：
图1 分布式CAPP系统的三层结构
2 选取公司简介和CAPP开发目标
2.1 论文选题公司简介
本文选取的公司（以下简称：“S公司”）是以商用车零部件及专用汽车的开发、设计、生产、制造为一体的企业。公司为各类商用车配套生产汽车零部件6000余种、总成200余种、专用车几十余种，产品以重型专用车系列和零部件系列为主，年配套能力达8～10万辆。
2.2 S公司工艺设计中存在的问题
目前的工艺设计是由工艺人员手工进行设计的。工艺文件的内容和质量以及编制时间都主要取决于工艺人员的经验和熟练程度，由于手工设计存在对工艺人员技术上的依赖性，因此它存在以下一些问题：
(1)由于工艺人员的经验有限、习惯不同、技术水平也存在差别，所以手工设计工艺规程存在一致性差，修改不方便，质量不易稳定，难以达到优化目标和保证数据的准确性，也不便于工艺规程的标准化等缺点；
(2)手工设计工艺规程效率低，存在大量的重复劳动；
(3)手工设计工艺规程不便于计算机对工艺技术文件和参数的管理和维护：手工工艺设计方式不便于充分集中和利用工艺专家的经验和知识。
2.3 CAPP系统开发目标
(1)开发资源管理子系统，完成S公司制造资源的数据动态录入、修改和更新，数据参数动态检索便于维护；
(2)开发CAPP子系统，建立工艺知识库，按照工艺设计流程完成产品、部（组）件、零件各级工艺设计任务，工艺库的动态管理，工艺卡片的生成于存档，工艺文件的输出，工艺图纸和数控程序的传输；
(3)完成两子系统的完整集成，让资源管理子系统为CAPP系统有效的服务，为CAPP的工艺决策和设备选择提供实时可靠的参数数据。
3 S-CAPP系统的体系结构
3.1 系统简介
S-CAPP系统是针对S公司生产的零部件，运用基于特征的零件信息描述技术和成组技术的工艺设计系统。
系统以缩短产品设计与生产周期，提高工艺设计质量，减轻工艺设计人员的事务性劳动为主要目标，最大限度地满足S公司生产与管理需要，通过自动决策和人机交互恰当结合，自动地输出所需要的工艺规程。
系统采用Power Builder 6.5编程语言，在Windows环境下运行，数据库与系统之间的接口使用ODBC(Open Database Connectivity开放式数据库互联)及ADO技术。系统采用的是多文档编辑方式，人机界面友好、操作简单方便。
3.2 开发环境
软件结构：客户机/服务器(Client/Server:C/S)网络结构
开发环境：Windows 2k(Server》操作系统
开发工具：PowerBuilder 9.0数据库前端开发工具
数据库管理系统：MicroSoft SQL Server 2000
运行环境：服务器+客户端，基本网络配置，WindowsXP操作系统
3.3 系统体系结构
系统采用模块化结构，在系统分析基础上划分各功能模块。这些功能模块由系统主控菜单总控制。其总体结构参见图2。系统主要模块功能简介如下：
图2 系统体系结构
1)输入模块：
手工输入零件名称及图号、材料、件数；
从工艺路线管理系统读取。
2)零件信息输入模块：
它包括零件总体信息输入，零件特征信息输入，零件信息模块包括零件名称、零件图号、所在分组、所属车型等。
3)工艺设计模块：
工艺路线设计
工艺设计
材料定额计算及统计汇总
工序工时统计
工艺路线管理系统格式
装配工艺
4)工艺资源库：
设备型号、刀夹量具等。
5)特征库的定义和建立：
特征划分是对零件信息的抽象，其目的是为了有效地组织零件信息，为计算机理解零件信息提供一定的模式和方法。在对S公司产品零件进行深入分析、研究的基础上，本文将其分为四大类，即总体特征、形状特征、精度特征和尺寸特征。
(1)总体特征
它用于描述零件的总体信息。零件的总体信息包括管理信息、技术信息、材料信息等。管理信息包括产品名称、零件名称、零件编号、设计、日期等；技术信息包括尺寸、公差、表面粗糙度等；材料信息特征包括材料类型、材料牌号、毛坯种类等。
(2)形状特征
它主要描述零件的几何关系。根据需要将其划分为：零件的主要形状特征（简称主特征）、辅助形状特征（简称辅特征）。
(3)精度特征
包括尺寸精度、形位精度和表面精度。
(4)尺寸特征
它不仅能够反应设计基准，而且还为工艺基准的确定打下了基础。
在以上四类特征中，形状特征是最基本的，零件的大部分信息依附于形状特征之上。因此零件形状特征是构造零件信息模型的主体。
6)工艺文件卡片的生成
表框、按钮等，用户通过鼠标来完成系统编程人员预先定制好的功能操作。
3.4 S-CAPP系统数据库的构建
工艺设计中的工艺数据是指在设计过程中直接或间接使用的数据和工艺设计最终所生成的数据信息。
本系统的静态数据主要由两部分组成即：设备参数数据和工艺信息数据。设备参数数据包括机床、刀具、夹具和一些其他辅具信息；工艺数据则包括加工方法、加工形面、工序/工步、标准工艺描述、车间、加工装备等技术信息。
S-CAPP所涉及的数据信息主要包括：
工艺资源库数据（设备、刀具、夹具和量具等）；
工艺文档数据信息（零件信息、工艺卡片信息等）；
其它相关信息（材料信息、工艺参数等）。
4 系统的实现
为了实现S-CAPP的网络化应用，本系统采用C/S模式基于网络数据库实现CAPP在集团的局域网上运行。
图3 工艺设计任务分解图
工艺设计是一个复杂的求解过程，可以采用问题规约法来描述，通过与，或图来描述一个复杂的设计问题。按照问题规约法，本系统对工艺设计任务进行分解，其工艺设计任务分解如图3所示。
4.1 交互式工艺设计方案
在交互式设计平台下，用户可以实时查询设备、刀具、量具等参数，作为工艺设计中选择设备和工具的重要参考依据。工艺人员可在平台下完成工艺路线的制定、工艺工序设计、材料定额制定、加工参数计算、工时定额计算、工艺文档的生成等设计任务，同时可以为工艺工序编辑工序简图，生成零件加工刀路轨迹和NC代码并完成NC代码的存储与传输等。
4.2 基于典型工艺的派生式设计方案
基于派生式的CAPP系统的设计思想，就是完善由典型工艺派生出的零件加工工艺规程。当零件检索失败时，完成新零件的工艺规程的设计。
本系统是面向对象，针对S公司的重型汽车底盘类零部件的生产特点，因为产品种类繁多，结构千差万别，所以本系统的工艺设计，对于工艺参数及工艺尺寸的计算，是由计算机辅助和工艺设计人员一起来完成的。
经工艺综合设计与修正的当前零件工艺规程，还要受控于设备资源及企业生产过程约束，该工艺规程是静态的、刚性的。图4为S-CAPP系统中新零件工艺派生式生成过程。
图4 新零件派生生成过程
4.3 工艺文件卡片的生成
工艺文件及相关卡片实际上是一种报表文件格式。本系统使用的是Power Builder 9.0提供的功能强大且独具特点的对象数据窗口来完成的格式定制。工艺规程卡生成流程如图5。
图5 工艺规程卡片生成流程图
5 结论
当前，CAPP技术的发展进入了网络化、集成化、智能化、自动化、系统化、系统化、分布式等研究阶段。
本文分析了CAPP技术原理、发展过程与现状、当前面临的问题及其发展趋势；在对具体企业使用现状做详细调研基础上，从企业使用角度加强了对CAPP系统实用性、工具化发展方向的重视，形成以先进性与实用性相结合的良好发展趋势；介绍了原型系统的开发环境、系统测试与实现过程等。
核心关注：拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用，蕴涵了丰富的ERP管理思想，集成了ERP软件业务管理理念，功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理，全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域，是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题：CAPP系统在某生产加工企业的研究与应用
相关文章
