冲裁模CAPP软件设计.docx

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冲裁模CAPP软件设计

1   绪论............................................................................................................................. 1

1.1引言 ........................................................................................................................1

1.2CAPP研究概述 ......................................................................................................2

1.2.1CAPP工作原理....................................................................................................2

1.2.2CAPP技术发展历程............................................................................................4

1.2.3目前CAPP系统存在的问题及其发展趋势......................................................5

1.3冲裁模具CAPP的研究现状................................................................................. 10

1.4 本课题的研究意义及研究内容........................................................................... 10

2模具CAPP系统分析..............................................................................................12

2.1模具制造工艺概述................................................................................................12

2.1.1引言....................................................................................................................12

2.1.2工艺设计概况....................................................................................................12

2.1.3模具制造工艺特点............................................................................................14

2.2模具CAPP系统的功能分析..............................................................................15

2.3模具CAPP系统开发原则..................................................................................18

2.4模具CAPP系统的功能组成..............................................................................19

2.5本章小结................................................................................................................21

3冲裁模的典型工艺库...............................................................................................22

3.1数据库技术............................................................................................................22

3.1.1典型工艺的分类................................................................................................23

3.2基于VB的系统体系结构.....................................................................................23

3.3系统知识库............................................................................................................24

4CAPP开发工具—VB语言..........................................................................................27

4.1 VB编程环境介绍....................................................................................................26

4.1.1实现菜单选项....................................................................................................27

4.1.2实现工具栏........................................................................................................27

4.1.3帮助....................................................................................................................28

4.1.4关于版本............................................................................................................28

4.2ACCESS数据库与VB开发程序连接.......................................................................29

4.2.1ACCESS数据库....................................................................................................29

4.2.2VB开发程序与ACCESS数据库连接...................................................................29

5冲裁模具CAPP系统的实现....................................................................................31

5.1系统登陆与权限配置............................................................................................31

5.2系统功能实现......................................................................................................31

6总结与展望................................................................................................................33

6.1全文总结................................................................................................................33

6.2研究展望................................................................................................................33

附录..................................................................................................................................35

参考文献..........................................................................................................................52

致谢................................................................................................................................56

1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-ComputerAidedProcessPlanning）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-ComputerAidedProcessPlanning）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。

1.2CAPP研究概述

CAPP是连接CAD与CAM的桥梁，是实现企业数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]。

1.2.1CAPP工作原理

CAPP是计算机辅助工艺过程设计（ComputerAidedProcessPlanning）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[7]

3）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。

1.2.2CAPP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-I\’SAutomatedProcessPlanning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，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：

1982－1995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、CAM、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（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、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