基于CAXA CAPP 的實(shí)訓(xùn)車間工藝數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

程顯敏

（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧大連 116037）

0 引言

工藝設(shè)計(jì)是加工制造中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前，在實(shí)訓(xùn)車間，工藝設(shè)計(jì)都是采用紙質(zhì)、Word 或其他電子表格方式進(jìn)行工藝文件的填寫。在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，文字填寫、工序圖的繪制，尤其是相關(guān)資料獲取等都很不方便。

本研究以CAXA CAPP 軟件為工具，將信息技術(shù)應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)車間的加工制造工作過(guò)程中，從而推動(dòng)智能數(shù)據(jù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理、服務(wù)等全流程的綜合集成應(yīng)用，對(duì)加工制造過(guò)程進(jìn)行精細(xì)化、信息化管理，提高工藝設(shè)計(jì)和管理工作的效率與質(zhì)量，縮短工藝準(zhǔn)備周期，提高工藝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范化程度[1]。

根據(jù)車間具體要求，定制工藝文件模板。收集整理出車間加工制造相關(guān)大數(shù)據(jù)，利用軟件系統(tǒng)開(kāi)放的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，將其嵌入軟件中。數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以實(shí)訓(xùn)車間加工產(chǎn)品為核心，管理產(chǎn)品的工藝數(shù)據(jù)及工藝設(shè)計(jì)和更改過(guò)程，保證車間工藝信息的準(zhǔn)確性、一致性及完整性，為車間先進(jìn)的工藝知識(shí)提供長(zhǎng)期的積累，從而不斷提高車間的整體工藝設(shè)計(jì)水平。控制工藝信息的分發(fā)及流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)完全同步的工程更改控制，實(shí)現(xiàn)CAD、PDM 及ERP 等系統(tǒng)的有效集成[2]。

1 工藝資源采集

為了在填寫工藝文件時(shí)，能方便快捷進(jìn)行選取，對(duì)車間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集整理，包括機(jī)器設(shè)備、工藝裝備、材料、毛坯、工藝用語(yǔ)、切削用量、工時(shí)、成本、消耗定額及部門人員等。數(shù)據(jù)力求準(zhǔn)確、完整、規(guī)范。

1.1 實(shí)訓(xùn)區(qū)劃分

針對(duì)實(shí)訓(xùn)車間具體情況，在CAPP 軟件中，訂制實(shí)訓(xùn)區(qū)選擇項(xiàng)，具體劃分為鉗工實(shí)訓(xùn)區(qū)、普通車削加工實(shí)訓(xùn)區(qū)、普通銑削加工實(shí)訓(xùn)區(qū)、磨削加工實(shí)訓(xùn)區(qū)、數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)區(qū)、數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)區(qū)、數(shù)控車削中心實(shí)訓(xùn)區(qū)、加工中心實(shí)訓(xùn)區(qū)及電加工實(shí)訓(xùn)區(qū)等。

1.2 加工設(shè)備

機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片及機(jī)械工序卡片中的設(shè)備，主要是填寫機(jī)械加工中所使用的機(jī)床種類、型號(hào)、編碼及規(guī)格。為了在計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)CAPP 中快速選取設(shè)備，收集整理了實(shí)訓(xùn)車間的機(jī)床設(shè)備，主要將其分為車床、銑床、磨床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、線切割及電火花機(jī)床等幾大類，共計(jì)133 臺(tái)。車間臥式車床數(shù)據(jù)收集整理見(jiàn)表1。

表1 實(shí)訓(xùn)車間加工設(shè)備

1.3 工藝裝備

加工所需工藝裝備主要有刀具、夾具及量具。在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，工藝裝備的選取對(duì)加工有很大的影響，整理實(shí)訓(xùn)車間工藝裝備資料，制定刀具、夾具及量具列表，并給出一定的選取依據(jù)，以便今后制訂加工工藝時(shí)更加快捷準(zhǔn)確?？紤]到加工刀具屬耗材，刀具庫(kù)會(huì)實(shí)時(shí)更新，在資料收集時(shí)，還考慮到新增刀具的計(jì)劃，結(jié)合ERP 管理，列出刀具庫(kù)列表。夾具除了機(jī)床配備的夾具，例如三爪卡盤、頂尖等，其他夾具列表整理見(jiàn)表2。

2 定制CAPP 工藝圖表模板

針對(duì)實(shí)訓(xùn)車間及對(duì)車間不同類別的加工零件，工藝卡片的形式不盡相同，所以要訂制適合實(shí)訓(xùn)車間使用的各種工藝卡片模板，在需要填寫時(shí)只需要調(diào)用相應(yīng)的適合模板即可，從而簡(jiǎn)化工作流程。

表2 實(shí)訓(xùn)車間夾具

繪制適合實(shí)訓(xùn)車間生產(chǎn)的工藝模板表格，包括工藝過(guò)程卡、零件加工工序卡片及檢驗(yàn)卡片等，考慮到普通加工與數(shù)控加工、車削加工與銑削加工以及各種加工零件的不同的加工特點(diǎn)，針對(duì)數(shù)控加工，還定制了零點(diǎn)設(shè)定卡及走刀路線卡片等。其中工序卡片分別定制為普通加工工序卡、數(shù)控車削加工工序卡及數(shù)控銑削加工工序卡。模板生成后，填寫工藝卡片時(shí)可以直接調(diào)用工藝卡片模板，不需要多次重復(fù)繪制卡片。在CAXA 工藝圖表中繪制工藝卡片模板，并進(jìn)行格式及內(nèi)容定制。

2.1 工藝知識(shí)庫(kù)定制

CAXA CAPP 系統(tǒng)具有開(kāi)放的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)工藝文件填寫時(shí)的“知識(shí)重用與知識(shí)再用”，根據(jù)實(shí)訓(xùn)車間具體情況，將各項(xiàng)數(shù)據(jù)載入到工藝知識(shí)庫(kù)中，包括加工設(shè)備、刀具、夾具、量具、工藝術(shù)語(yǔ)、實(shí)訓(xùn)區(qū)、加工術(shù)語(yǔ)及常用符號(hào)等。通過(guò)前期收集整理的各項(xiàng)資料，填寫知識(shí)庫(kù)內(nèi)容，包括加工庫(kù)、刀具、機(jī)床、夾具、量具等常用的系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)，還加入了工序名稱、加工內(nèi)容等自定義知識(shí)庫(kù)。有了豐富、專業(yè)的知識(shí)庫(kù)內(nèi)容，今后就可以實(shí)現(xiàn)快速填寫工藝文件。隨著實(shí)訓(xùn)車間的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的不斷更新，需隨時(shí)調(diào)整工藝知識(shí)庫(kù)內(nèi)容。

2.2 工藝卡片模板定制

工藝規(guī)程是組織和指導(dǎo)實(shí)訓(xùn)車間加工生產(chǎn)的重要文件，一般包括工藝過(guò)程卡、工序卡、檢驗(yàn)卡及數(shù)控加工零點(diǎn)設(shè)定卡等。工藝過(guò)程卡是按照工序順序簡(jiǎn)要描述工件的加工過(guò)程或工藝路線的工藝文件，工序卡片是對(duì)工藝過(guò)程卡的描述內(nèi)容的補(bǔ)充，是詳細(xì)填寫每一道工序加工信息的工藝卡片，它和工藝過(guò)程卡的一道工序記錄相對(duì)應(yīng)。

根據(jù)實(shí)訓(xùn)車間具體的生產(chǎn)特點(diǎn)，繪制的工藝過(guò)程卡及工序卡。卡片繪制完成后分別對(duì)各個(gè)單元格進(jìn)行定義，將之前載入系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)內(nèi)容與之對(duì)應(yīng)，使得工藝人員在填寫工藝卡片時(shí)，在對(duì)應(yīng)表格內(nèi)，能根據(jù)實(shí)訓(xùn)車間的具體情況，出現(xiàn)相應(yīng)提示信息，填寫者只需要選取相應(yīng)選項(xiàng)即可，從而實(shí)現(xiàn)輔助工藝填寫。

為了在填寫卡片時(shí)能實(shí)現(xiàn)卡片間的自動(dòng)關(guān)聯(lián)，單元格定義后，進(jìn)行表列及序列的定義。最后還應(yīng)對(duì)表區(qū)進(jìn)行定義，設(shè)定為支持續(xù)頁(yè)，可自動(dòng)翻頁(yè)。

2.3 工藝規(guī)程模板定制

各工藝卡片定制完成后，將相關(guān)卡片定義到特定的規(guī)程中，即工藝規(guī)程模板的定制。指定工藝過(guò)程卡為主卡，其他卡片如工序卡等可由工藝過(guò)程卡鏈接生成。

選擇好工藝規(guī)程模板所應(yīng)用的卡片后，制定公共信息，例如零件名稱、零件圖號(hào)及材料等，使得今后填寫該規(guī)程時(shí)，公共信息一次填寫，其他卡片可自動(dòng)生成。

對(duì)于某些需要自動(dòng)計(jì)算的信息表格，需要進(jìn)行域定義，例如頁(yè)碼、頁(yè)數(shù)、工序工步號(hào)、工時(shí)及各種匯總計(jì)算的單元格，這樣就大大減少了填寫工藝卡片的計(jì)算填寫工作量。

3 應(yīng)用成組技術(shù)建立零件加工工藝文件庫(kù)

應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)，在加工制造中實(shí)施成組技術(shù)[3]。把結(jié)構(gòu)類似、加工方法相近的零件歸結(jié)為某一零件組，設(shè)計(jì)出適用于組零件加工的組工藝，這樣就使得工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)組織及管理有了很大的優(yōu)化。

在零件加工的全工藝過(guò)程中，按工藝過(guò)程相似性分類以形成加工組，例如可將零件分為車削加工、銑削加工、車銑復(fù)合，并為其編碼為C…、X…及CX…。采用經(jīng)驗(yàn)法，制訂典型零件的加工工藝文件，應(yīng)用成組技術(shù)進(jìn)行分類。后續(xù)制訂某零件的加工工藝時(shí)，以成組技術(shù)指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)合理化和標(biāo)準(zhǔn)化。在已有零件的工藝中進(jìn)行借鑒、更改，這樣新的從業(yè)人員可以直接獲取成熟的經(jīng)驗(yàn)，避免不必要的錯(cuò)誤，簡(jiǎn)化了工藝人員制定工藝及填寫文件的工作效率。

4 工藝數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用

模板及數(shù)據(jù)庫(kù)建立后，在實(shí)訓(xùn)車間對(duì)嵌入車間加工數(shù)據(jù)庫(kù)的CAXA CAPP 軟件進(jìn)行測(cè)試應(yīng)用，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷的完善。

4.1 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目應(yīng)用

在實(shí)訓(xùn)車間的實(shí)訓(xùn)任務(wù)中進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)螺紋套筒進(jìn)行數(shù)控車削加工。利用嵌入工藝數(shù)據(jù)庫(kù)及定制模板的CAXA CAPP 軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)。

借鑒CKC 系列零件的加工工藝進(jìn)行調(diào)用及參照，利用工藝管理庫(kù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行選取相應(yīng)工藝設(shè)備、裝備及加工內(nèi)容，設(shè)計(jì)零件的加工工藝文件，包括首頁(yè)文件、工藝過(guò)程卡、工序卡、刀具卡等。

4.2 應(yīng)用結(jié)果測(cè)試

實(shí)踐證明，在應(yīng)用了CAPP 軟件后，實(shí)訓(xùn)車間在工藝制訂、數(shù)控程序編制以及車間的實(shí)訓(xùn)管理方面都實(shí)現(xiàn)了信息化，使得各項(xiàng)工作質(zhì)量穩(wěn)定、易于不斷優(yōu)化，從而很大程度地提高了工作效率。

本文為大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院2019 年度科研立項(xiàng)課題，《基于CAXA CAPP 的實(shí)訓(xùn)車間工藝數(shù)據(jù)庫(kù)建立》（課題編號(hào)：DZ2019A-03）的階段性成果之一。