今日昆明机械厂CAPP系统开发与应用

昆明机械厂CAPP系统开发与应用

一、引言

昆明机械厂是铁道部所属的大型国有企业，主要生产各种铁路养路机械，产品包括全断面道碴清筛机、捣固机、稳定车、双向配碴整形车等。从1995年开始，企业引入CAD技术，并在全厂普及应用，产品的设计周期显著缩短，与过去相比，设计效率提高了近5倍，设计质量也大为提高。

然而在工艺设计环节，仍然依靠工艺师的知识、经验手工进行。由于产品结构复杂，涉及的工艺种类较多，而手工工艺设计一方面不能有效利用企业的成熟工艺，以及老工艺师多年积累的丰富的工艺知识与经验，对同一零件的不同工艺的协调不很方便，特别地，对于各种管理用工艺文件，由于工艺设计存在变动，使得手工统计变得非常麻烦、低效。因此早在1996年厂里就作了大量的资料收集、整理工作，提出了具体的工艺需求，同时也与一些高校合作，进行联合开发，但因种种原因结果不太理想，没能在厂里得以实施。近两年，随着CAD技术应用的深入，为了充分利用CAD系统产生的零件设计信息，为了提高整个企业的工艺设计和工艺管理水平，引入CAPP技术、开发工艺设计管理系统已显得非常迫切。总结过去失败的经验，为了使系统开发成功，并在全厂范围内顺利实施，我们制定了以下实施方针：

1．对国内商品化CAPP系统进行充分、细致的调研，立足于这些商品软件，从中选择一个较为成熟实用的、更符合本厂需求的CAPP系统，在此基础上，根据我厂工艺设计与管理特点，进行二次开发，以缩短开发周期，提高成功率。

2．对本厂现有工艺设计进行企业标准化及规范化工作，为今后CAPP系统的全面铺开奠定坚实基础。

3．充分考虑企业自身的特点，制定出详细的工艺设计需求。

二、系统开发指导思想和功能需求

在综合分析本厂工艺设计与工艺管理需求的基础上，提出了要开发的工艺设计管理集成系统的总体要求。

1.实用性

不过分强调工艺设计的自动化，而重在实用。能充分利用工艺设计人员的经验以及已有的成熟工艺，提供工艺知识，辅助工艺师进行工艺计算、工艺决策，目标是能快速高效地生成所需的各类工艺规程。

2.面向产品

考虑到企业的产品设计、生产准备、生产管理和成本核算等均以产品作为基本对象，因此要求系统能面向产品进行工艺设计与工艺管理，覆盖产品的所有工艺种类，实现一体化的工艺设计与工艺管理。

3.集成化

从产品及其整个生命周期角度考虑，实现工艺设计与工艺管理集成，并满足CIMS环境下的信息集成需求。

4.络化

根据产品工艺设计特点，支持在络环境下产品工艺数据的共享，支持从工艺师-工艺小组-总工艺师在络环境下的协同设计。

5.规范化

在手工设计情况下，设计的工艺一致性差、规范性差。系统必须保证设计工艺的规范化和标准化。

根据系统的总体要求，我们又提出了具体的功能需求：

1.产品数据管理

系统能提供产品数据管理功能，包括产品创建、删除，在产品中增加、删除零部件，浏览、修改零部件信息等功能，可以直接从CAD系统读取产品数据，避免重复输入带来的低效和不一致性。

2.工艺卡设计

利用系统可以方便设计我厂现有工艺，包括机加工工艺过程卡、锻造工艺卡、焊接工艺卡、热处理工艺卡、铸造工艺卡、装配工艺过程卡、电镀工艺卡等12种。

3.供多种工艺设计方法

系统能提供多种工艺设计方法，包括交互式、不同类型的检索方式，以适应不同产品、不同种类的工艺设计要求。对于交互式设计工艺，能够按照机加工、锻造、焊接、热处理、铸造和装配工艺，分别提供工具，帮助工艺设计人员进行工艺计算、快速选择所需资源, 如机加工余量确定、下料尺寸确定、锻件毛坯图生成及毛坯重量自动计算、浇道截面形状及规格确定、冒口设计等。。

4.现有二、三维CAD系统的接口

5.自动生成各类汇总表

系统能提供自动统计管理用工艺文件功能，以彻底解决手工统计存在的问题。根据我厂实际情况，这些管理文件应该包括图纸目录、产品工艺目录、零部件加工路线单、零部件生产加工目录；外购件清单、外协件清单、标准件清单，各类零件明细表；专用工艺装备明细表、企业外购标准工具明细表；材料消耗工艺定额明细表、单位产品材料消耗工艺定额汇总表、辅助材料工艺定额明细表、铸件材料消耗定额明细表。

6.供工艺基础数据

系统能提供材料库、型材规格库、设备库、标准刀具库、标准量具库、工艺术语库（包括工序名称库、工艺内容库等）和辅助材料库等，可以在设计工艺时随时将所需数据调入工艺卡相应位置。

7.工艺卡格式绘制和管理

系统能提供符合我厂要求的、以机加工工艺过程卡片为主卡的三十余种工艺卡和管理文件。考虑到随着企业发展，可能增加新的工艺卡或者对现有工艺卡进行修改，由此要求系统提供工艺卡格式绘制和定义工具，利用它可以方便地扩充工艺文件系统。

三、对CAPP系统的选型

从97年开始，我们就对国内各家CAPP软件商进行综合考察，主要对各家公司的实力、软件开发能力、软件功能、以及公司对企业的技术支持与服务等进行了认真、细致的比较，经过近两年的市场调研，于99年初最终选定了浙江大天公司的GS-CAPP系统。

大天CAPP系统除了能满足我厂提出的具体要求外，还有几大特色对我厂的工艺设计极有帮助：

1．系统集工艺设计、工艺管理于一体，既可以设计不同类型的工艺，可以提供工艺知识，辅助工艺师进行工艺决策与工艺计算，可以自动统计生成管理用工艺文件，能对整个工艺设计流程进行控制和管理,并提供了完备的安全机制，因此可以在大天CAPP提供的比较完善的工艺设计管理功能基础上方便地进行二次开发，以满足我厂的实际需求。

2．系统引入产品树，不仅清晰地描述了产品零部件之间的装配关系，而且以产品树为主线进行工艺设计与工艺管理，可以方便地获取与产品相关的工艺信息，因此容易实现与其它系统的信息集成。

3．系统针对不同产品、不同种类工艺的工艺设计特点，给出不同的工艺设计方法。如基于典型工艺检索，可以对企业已有产品零部件的工艺进行归纳、整理，得到优化、标准的典型工艺，在此基础上系统提供典型工艺管理功能，可以在使用系统过程中不断积累企业的典型工艺。这样在设计新工艺时，通过检索典型工艺，并对其作少量修改，即可快速生成新工艺。

在采用交互式设计新工艺时，系统提供多种手段帮助用户快速进行工艺设计，如自动读取零部件的设计信息；自动获取工艺卡的关联信息，并维护关联信息的修改一致性；通过建立关联关系，实现工艺卡栏目的自动计算等。

除此以外还提供基于产究竟是选择是滚珠丝杠还是梯形丝杠?下决定之前品树检索、基于零部件名称检索等设计方法, 这样系统的适应面较广、柔性较好。

4．系统除了提供丰富的常用局部放大工艺资源库外，还提供了一套完整的管理方法，可以根据用户需求维护这些工艺资源，并且可以根据工艺资源特点进行模糊查询。此外，系统还可以根据实际生产的需要，随时建立新的工艺资源，包括定义资源库结构，增加库记录。

5．系统提供工艺提交、工艺审核、工艺标准化、工艺会签和工艺更改功能，跟踪记录工艺卡的状态，可以对每一张工艺卡的设计流程进行控制与管理。

四、系统开发与应用情况

经过近半年时间的合作开发，系统于1999年8月在昆明机械厂装机试运行，首先在技术服务部进行应用，设计的工艺涉及九种产品的所有类型的工艺卡，包括机加工、锻造、铸造、焊接、热处理、电镀、涂装、装配和电气装配等工艺，可以自动制定董明珠力挺钛酸锂的理由有这么几条：使用寿命长或自动统计的管理文件覆盖了企业现行的所有类型的管理文件，包括图纸目录、产品工艺目录、各类零件明细表、专用工艺装备明细表、单位产品零件材料消耗工艺定额明细表、单位产品材料消耗汇总表等。从半年多的运行情况看，利用系统设计工艺，其效率、质量、规范性均有明显提高，以我厂今年新开发试制的S500型新产品为例，该产品3186张图纸的5886份工艺技术文件，原来需要三个月才能设计完成，如今一个月的时间便完成，综合工作效率提高3倍以上。高效率尤其表现在计算统计工作上，一旦设计完成机加工工艺过程卡后，便可自动统计出材料工艺定额、刃具预算汇总及相关的各类管理性工艺文件，原来一人来完成一个产品的这些计算统计工作约需一个半月的时间，现在仅半天时间便完成，提高工作效率60~80倍，如此高效快捷的工艺编制设计能力，使技术服务部仅用8个月时间就将我厂五种在制产品的工艺文件作了全面规范化整理。目前我厂正引进奥地利普拉塞公司技术、自行生产试制具有国际先进水平的连续式捣固车和道分岔捣固车，本系统使用将大大缩短两个新产品的工艺设计周期，为两种样机的试制技术准备工作赢得宝贵的时间。

鉴于系统良好的应用情况，目前正将系统在企业全面推广，包括产品开发部、各分厂工艺处及各车间等部门都将统一利用本系统进行工艺设计实验机周围应留有不小于 0.7m 的空间与工艺管理，这样将全面提高我厂的工艺技术水平及管理水平，增强市场竞争实力，取得良好的经济效益和社会效益。