1踱启、模具制造工藝設(shè)計概述

　　1.1 工藝設(shè)計工藝設(shè)計是優(yōu)化配置工藝資源俏讹，合理編排工藝過程的一門藝術(shù)弯菊，是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性工作昵乾。工藝設(shè)計的主要任務(wù)是為被加工零件選擇合理的加工方法和加工順序，以便能按設(shè)計要求生產(chǎn)出合格的成品零件田蕴。工藝設(shè)計的主要內(nèi)容有：(1)選擇加工方法及采用的機(jī)床歼取、刀具、夾具和其他工裝設(shè)備等负稚；(2)安排合理的加工順序踱措；(3)選擇基準(zhǔn)，確定加工余量和毛坯肃逐，計算工序尺寸和公差缤纽；(4)選用合理的切削用量；(5)計算時間定額和加工成本袄肩；(6)編制包含上述所有資料的工藝文件讨绝。

　　工藝設(shè)計包含的內(nèi)容和基本流程為：設(shè)計部門(設(shè)計圖紙)工藝部門(工藝審查記錄單)腋芜，設(shè)計部門(設(shè)計修改)、工藝部門(工藝總方案)一設(shè)備脸学、工裝花炭、物資準(zhǔn)備*試制、產(chǎn)品設(shè)計圖紙躲履、工藝文件定型见间。

　　1.2 模具制造工藝設(shè)計特點由于模具零件形狀的復(fù)雜性及特殊性，在實踐中工猜，很難將其制造工藝按某種固定的模式進(jìn)行編制米诉。各廠家因其設(shè)備狀況、技術(shù)水平不同篷帅，對相同的模具零件史侣，所編制的工藝也可能完全不同。同一個模具零件可以有多種不同的加工工藝魏身，制定制造工藝時需要考慮的因素多惊橱，很難確定一個通用的工藝方案。跟一般機(jī)械制造相比箭昵，模具制造工藝的明顯特點是：(1)模具是一種典型的面向訂單的單件產(chǎn)品税朴，幾乎每一次生產(chǎn)都帶有試制性，需要經(jīng)過設(shè)計家制、制造正林、試模、修模的多次反復(fù)昏个，而且經(jīng)驗依賴性強(qiáng)蟋扩。(2)相關(guān)的模具零件間經(jīng)常需要配做，加工工序相互關(guān)聯(lián)乃屈。(3)模具零件材料硬度高南翻，制造質(zhì)量要求高。

　　常用的模具的加工方法主要有機(jī)械加工和特種加工兩種兼英。常用的機(jī)械加工有車削绵布、銑削、刨削喳牌、磨削肪禾。常用的特種加工有電火花成形加工與電火花線切割加工。

　　模具制造工藝設(shè)計需要考慮的因素較多玲院，一般包括：(1)模具的類型袁羔、結(jié)構(gòu)。模具按其工作方式可以分為刃口類和成形類兩種淡早，其中刃口類主要包括沖裁模挠疲，成形類包括成形沖模耳标、鍛模、壓鑄模和注塑模等邑跪。刃口類模具的工作零件通常需要采用電火花線切割加工次坡，而成形類模具的工作零件通常需要采用電火花成形加工。(2)零件的結(jié)構(gòu)形狀画畅、尺寸大小砸琅、零件表面加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一表面的加工方法往往有若干種轴踱，實際選擇時還要結(jié)合模具的類型症脂、零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小以及材料和熱處理的要求全面考慮淫僻。例如對于IT7級精度的孔摊腋，采用鑊削、鉸削嘁傀、拉削和磨削均可達(dá)到要求，但型腔體上的孔视粮，一般不宜選擇拉削和磨削细办，常選擇鎮(zhèn)孔或鉸孔，孔徑大時選擇鑊孔胃磷，孔小時選擇鉸孔认施。(3)零件材料的性質(zhì)。材料的性質(zhì)對加工工藝的選擇也有影響裤困。例如淬火鋼應(yīng)采用磨削加工多蜕，有色金屬零件，為避免磨削時堵塞砂輪巡雄，一般采用高速銑或高速精密車削進(jìn)行精加工嘀回。(4)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性的要求。大批量生產(chǎn)時夹宏，應(yīng)盡量采用高效率的先進(jìn)的工藝方法蜜裸，如內(nèi)孔和平面可采用拉削取代普通的銑、刨和錘孔方法檩耕。此外沧气，任何一種加工方法，可以獲得的加工精度和表面質(zhì)量均有一個范圍蜒鸣。但只有在一定的精度范圍內(nèi)才是經(jīng)濟(jì)的牍懂，這種一定范圍的加工精度，即為該種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度绸罗。選擇加工方法時意推，應(yīng)以零件的精度要求選擇與經(jīng)濟(jì)精度相適咸的加工方法豆瘫。例如IT7級精度、表面粗糙度Ra值為0.4的外圓左痢，通過精車雖可到達(dá)要求靡羡。但在經(jīng)濟(jì)上就不如磨削合理。(5)企業(yè)的設(shè)備情況和技術(shù)條件俊性。模具加工工藝既要滿足模具零件的技術(shù)要求還要與現(xiàn)場制模條件略步、技術(shù)水平相適應(yīng)。

　　因此定页，模具制造中趟薄，同一個模具零件可選擇的工藝路線很多，不存在普遍通用的工藝路線典徊。

　　2.模具CAPP系統(tǒng)的功能分析

　　模具CAPP系統(tǒng)中的大量工藝數(shù)據(jù)是安排和組織生產(chǎn)的依據(jù)杭煎，同時也是設(shè)備、勞資卒落、生產(chǎn)枝徙、財務(wù)等部門管理的依據(jù)，CAPP系統(tǒng)中工藝數(shù)據(jù)至關(guān)重要的顺丸。作為企業(yè)信息化建設(shè)中的一部分饺焕，CAPP應(yīng)從設(shè)計、管理短即、集成等多方面來解決企業(yè)的工藝設(shè)計問題什氮。

　　為了適應(yīng)極其錯綜復(fù)雜的制造環(huán)境，模具企業(yè)工藝設(shè)計對CAPP系統(tǒng)提出以下功能要求：

　　(1)模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的描述宜抓≈鄣溃基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝設(shè)計，可以直觀矫第、方便遍沟、快捷地查找和管理工藝文件。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)能完整地描述模具各組成零件及其相互關(guān)系虎资，為模具工藝規(guī)劃提供必要的模具零件幾何特征和結(jié)構(gòu)描述信息暖谚。

　　(2)資源的利用。所謂資源就是工藝設(shè)計需要支配工藝資源數(shù)據(jù)(設(shè)備卷雕、工裝物料和人力等)节猿，需要應(yīng)用工藝技術(shù)支撐數(shù)據(jù)(工藝規(guī)范、國家/企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))漫雕，需要參考工藝技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(工藝樣板滨嘱、工藝檔案)。CAPP系統(tǒng)應(yīng)廣泛而靈活地提供資源內(nèi)容和資源使用方式浸间。

　　(3)工藝設(shè)計及管理太雨。模具工藝設(shè)計過程包括工藝管理吟榴、工藝設(shè)計、工藝匯總囊扳、工藝設(shè)計管理吩翻、工藝設(shè)計流程、工藝設(shè)計的后處理锥咸、工藝標(biāo)準(zhǔn)化狭瞎、客戶化加工工藝信息的描述等。由于不同的用戶可能采用不同的工藝信息描述格式搏予，模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)能完整地描述模具組成零件的加工工藝熊锭，以便根據(jù)需要，轉(zhuǎn)換成不同的工藝文件格式如工藝過程綜合卡隧渠、機(jī)械加工工藝卡和機(jī)械加工工序卡等俯态。

　　(4)設(shè)備資源信息的描述。工藝人員對模具零件進(jìn)行工藝規(guī)劃時元八，需根據(jù)設(shè)備資源信息確定相應(yīng)的工藝路線玻桶。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)能完備地描述設(shè)備的信息，包括靜態(tài)信息和動態(tài)信息(靜態(tài)信息主要包括設(shè)備的加工能力描述和設(shè)備的管理信息描述聪萨，動態(tài)信息主要是對設(shè)備負(fù)載情況的描述)装呢。

　　(5)工藝規(guī)劃的協(xié)同性和并行性。一副模具通常由數(shù)十個甚至上百個零件組成讽空，若所有的工藝設(shè)計(包括工藝路線的制定、作業(yè)指導(dǎo)書設(shè)計练歇、工序圖繪制楞盼、工裝設(shè)計、數(shù)控程序設(shè)計蔑枣、工時額定锄镜、熱加工等輔助工藝設(shè)計等)由一個人單獨完成，則需花費較長的時間仿吞。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)提供支持多用戶同時操作的功能滑频，允許不同的設(shè)計人員同時對不同的模具零件進(jìn)行工藝設(shè)計，或同時對多副模具的零件進(jìn)行工藝設(shè)計唤冈，即協(xié)同模具工藝規(guī)劃峡迷。

　　(6)工藝規(guī)劃的實時性。模具生產(chǎn)中你虹，零件間的制造工藝聯(lián)系密切绘搞，當(dāng)調(diào)整某個零件的工藝設(shè)計方案時，應(yīng)允許工藝人員隨時修改相關(guān)零件的加工工藝傅物，以便快速響應(yīng)模具生產(chǎn)現(xiàn)場的變化或設(shè)計變動所造成的工藝修改要求夯辖。

　　(7)支持異地多任務(wù)琉预、多角色協(xié)同設(shè)計。現(xiàn)階段很多模具企業(yè)并不具有加工模具零件所需的全部加工設(shè)備蒿褂，企業(yè)之間的協(xié)作關(guān)系普遍存在圆米。通過模具CAPP系統(tǒng)，不同地區(qū)的設(shè)計人員可以同時對同一副模具的零件進(jìn)行工藝設(shè)計與制造啄栓，或?qū)δ硞€復(fù)雜零件的制造工藝進(jìn)行探討娄帖。

　　作為一個實用的CAPP系統(tǒng)除了需要具備上述基本功能外，還要包括一些更智能的功能焕鲸，如實現(xiàn)工藝設(shè)計所需信息的描述和代碼化忿韧，將工藝設(shè)計所需信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)型式的合理制定等等。

　　3.模具CAPP系統(tǒng)開發(fā)原則

　　目前落寡，國內(nèi)計算機(jī)輔助工藝設(shè)計的應(yīng)用還處于推廣階段成止。由于計算機(jī)在模具企業(yè)生產(chǎn)工程中的應(yīng)用還剛剛起步，很多企業(yè)還是空白痒仆，因此揣蒿，開發(fā)模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾個開發(fā)原則：

　　(1)企業(yè)需要安裝簡便、人機(jī)界面友好的CAPP系統(tǒng)豪服。操作復(fù)雜刨德，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和系統(tǒng)調(diào)試時間長，需要大量培訓(xùn)才能使用的CAPP系統(tǒng)很難讓用戶接受吁巫。

　　(2)實用性強(qiáng)的CAPP系統(tǒng)汰日。操作使用應(yīng)符合工藝設(shè)計人員的工藝設(shè)計習(xí)慣，使之能迅速掌握龟夜。這樣CAPP系統(tǒng)才在企業(yè)中能得以推廣挂捅。

　　(3)開放性好的CAPP系統(tǒng)。模具CAPP系統(tǒng)應(yīng)采用獨立的工藝設(shè)計知識庫堂湖，不同的模具企業(yè)可通過修改工藝設(shè)計知識庫闲先，使CAPP系統(tǒng)實現(xiàn)工藝決策客用戶化。隨著模具加工設(shè)備的更新无蜂，新加工工藝的采用伺糠，將產(chǎn)生新的工藝方案。因此斥季，CAPP系統(tǒng)應(yīng)能較快的實現(xiàn)系統(tǒng)升級和功能擴(kuò)展训桶。由于制造環(huán)境的多樣和復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)提供用戶一個可以構(gòu)造適合于本企業(yè)模具制造環(huán)境的CAPP平臺系統(tǒng)酣倾，當(dāng)用戶實際的經(jīng)驗與系統(tǒng)的解答不一致時渊迁，系統(tǒng)的推理和決策方法能方便地被用戶修改。

　　(4)具有較好柔性的CAPP系統(tǒng)。能適應(yīng)企業(yè)不同的產(chǎn)品和生產(chǎn)要求琉朽，能滿足不同的經(jīng)營目標(biāo)和生產(chǎn)計劃方案毒租。

　　(5)能滿足模具集成制造的要求。集成化發(fā)展是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展趨勢箱叁，也是CAPP系統(tǒng)的發(fā)展趨勢凳渗，開發(fā)模具CAPP系統(tǒng)時應(yīng)確保系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合集成要求。

　　(6)模具CAPP系統(tǒng)要考慮國內(nèi)企業(yè)的管理模式裹依。

　　4.模具CAPP系統(tǒng)的系統(tǒng)框架

　　模具零件工藝設(shè)計是一個復(fù)雜的工程問題呢呕，建立基于知識的模具CAPP系統(tǒng)時，一方面要采用合適的模型來描述和表達(dá)實際工程問題帐捺，另一方面還應(yīng)考慮具體的制造資源框碾、工藝設(shè)計人員的經(jīng)驗和技巧、系統(tǒng)的實用性以及系統(tǒng)與其他CAPP子系統(tǒng)的接口赫捕、交互等各種因素馋首。基于知識的模具CAPP系統(tǒng)既包含基于實例庫飘拂、工藝設(shè)計知識庫的工藝生成鳞皂，又包含基于人機(jī)交互式的工藝生成，可用性強(qiáng)情召，搜蓋面比較廣愧增，既有針對性，又有一定的通用性剛钥屈。

　　系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)悟民，通過局域網(wǎng)絡(luò)，便于數(shù)據(jù)共享和管理篷就，其中數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)庫的形式存放在后臺服務(wù)器上逾雄，后臺數(shù)據(jù)庫和前臺客戶端應(yīng)用軟件以及連接前后臺的網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成模具CAPP系統(tǒng)。

　　4.1 工藝設(shè)計 工藝設(shè)計工具主要功能是加載項目對應(yīng)的模具信息腻脏，創(chuàng)建模具ROM樹，通過工藝設(shè)計向?qū)нM(jìn)行工藝設(shè)計银锻。工藝設(shè)計向?qū)峁┝嘶诓僮鞯脑O(shè)計導(dǎo)航功能永品。基于操作的設(shè)計導(dǎo)航是以“操作”作為設(shè)計活動的基本單元击纬，以“數(shù)據(jù)”作為設(shè)計活動的對象和結(jié)果鼎姐，通過建立數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)與操作以及操作與操作之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系更振，以工藝數(shù)據(jù)的快速生成炕桨、快速定位、快速獲取和合理重組為主要手段，對工藝設(shè)計進(jìn)行動態(tài)導(dǎo)航和柔性導(dǎo)航献宫，進(jìn)而提高工藝設(shè)計的效率和水平坏表。工藝設(shè)計向?qū)О诘湫土慵脑O(shè)計向?qū)Ш突谥R庫向?qū)刹糠帧９に囋O(shè)計工具中提供了工藝設(shè)計幫助資料在線查詢功能拭愁，設(shè)計人員可以在線查詢常用設(shè)計資料幢堕，并提供工藝表格填寫功能。

　　4.2 報表輸出 模具CAPP系統(tǒng)的打印中心侣娄，可槍出打印各類文件山乐，包括工藝卡、零件圖苇硫、各種工藝管理文件以及其他文件插凳。

　　4.3 查詢統(tǒng)計 提供對系統(tǒng)各類資源的查詢與統(tǒng)計，包括基礎(chǔ)庫信息境薪、工藝以及模具零件信息等姥胳。

　　4.4 知識庫編輯 為了方便系統(tǒng)升級、滿足實際使用宅溃，需要對系統(tǒng)知識庫進(jìn)行更新沛药，模具CAPP系統(tǒng)提供方便快捷的知識庫編輯功能，主要包括工藝實例庫和工藝設(shè)計知識庫內(nèi)容的刪除甚负、更新柬焕、增加等。

　　4.5 系統(tǒng)管理 系統(tǒng)管理包含有以下功能：(1)數(shù)據(jù)安全管理功能梭域，對在系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行合理組織斑举，并按照數(shù)據(jù)安全規(guī)則進(jìn)行管理。(2)用戶權(quán)限管理病涨，用戶權(quán)限可分為超級用戶富玷、工藝設(shè)計、工藝審核既穆、工藝查詢和數(shù)據(jù)庫維護(hù)赎懦。(3)基礎(chǔ)庫維護(hù)，對系統(tǒng)的基礎(chǔ)資源如設(shè)備庫幻工、人員庫等進(jìn)行維護(hù)励两、升級。(4)工藝審核囊颅，模具CAPP系統(tǒng)可對工藝設(shè)計当悔、校對、審核刺勇、會簽瓢身、批準(zhǔn)及更改流程進(jìn)行控制和管理。(5)產(chǎn)品樹管理，管理部門從產(chǎn)品開發(fā)部門獲取相關(guān)零件清單宝辛，即零件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹跋章。由于產(chǎn)品數(shù)據(jù)的唯一性，模具開發(fā)部門須拷貝該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹创撼，形成其自身的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹考皂。在該結(jié)構(gòu)樹中，模具設(shè)計人員可在該結(jié)構(gòu)樹上擂人零部件曼中、瀏覽零部件信息遗酷、修改零部件信息。以產(chǎn)品樹作為零部件的組織方式肯绅，結(jié)構(gòu)清晰笛驴，易于管理，且易于查找相似工藝芽接。

　　4.6 幫助 對系統(tǒng)使用人員進(jìn)行各類幫助導(dǎo)航饵逐。基于知識的模具CAPP系統(tǒng)具有如下幫助功能：

　　(1)模具零件工藝規(guī)劃的實時性及數(shù)據(jù)一致性彪标。在模具的生產(chǎn)過程中倍权，經(jīng)常會遇到一些無法預(yù)側(cè)的加工需求，如設(shè)計變更捞烟、制造缺陷薄声、試修模反饋等，系統(tǒng)允許工藝人員隨時修改相關(guān)零件的加工工藝题画，以便快速響應(yīng)模具生產(chǎn)現(xiàn)場的變化或設(shè)計變動所造成的工藝修改要求默辨，系統(tǒng)除了及時根據(jù)需要更改零件的加工工藝外，還能夠保證這種修改與相關(guān)零件加工工藝的一致性苍息。

　　(2)模具加工工藝規(guī)劃的協(xié)同性和并行性缩幸。一幅模具通常由數(shù)十個甚至上百個零件組成，系統(tǒng)允許不同的設(shè)計人員同時對不同的模具零件進(jìn)行工藝設(shè)計竞思，或同時對多副模具的零件進(jìn)行工藝設(shè)計表谊，可極大地縮短模具零件的工藝編制周期。不同的設(shè)計人員可以查看零件的設(shè)計結(jié)果盖喷，并提出設(shè)計修改意見爆办，在通過審核后，把工藝文件存放到模具工藝庫中凹毛。

　　(3)用戶終端界面統(tǒng)一。系統(tǒng)采用B-S體系結(jié)構(gòu)葬爽，用戶端使用單一的Browser軟件鸳岩，界面統(tǒng)一，維護(hù)工作簡單，設(shè)計人員可以在不同的地理位置進(jìn)行設(shè)計听番，進(jìn)行實時交流把丹。工藝審核人員以及模具加工人員能隨時查看設(shè)計結(jié)果，提出反饋意見核看。

　　(4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放躯法。CAPP系統(tǒng)作為模具ERP系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，提供了與其它系統(tǒng)的接口券豺，能夠與其他系統(tǒng)很好地集成滚蚪，實現(xiàn)信息共享。

　　(5)實用性強(qiáng)读黑。系統(tǒng)工藝設(shè)計以交互式工藝設(shè)計為主蛉幸，利用各種工藝知識庫，借助于計算機(jī)及其他方法丛晦，簡化了模具工藝卡的編制奕纫。

　　5.結(jié)語

　　從模具工藝設(shè)計、制造工藝的特點出發(fā)烫沙，分析模具CAPP系統(tǒng)的功能需求匹层，結(jié)合系統(tǒng)開發(fā)原則，提出了基于Web的模具CAPP系統(tǒng)的框架锌蓄。

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