CAPP中工艺资源数据库的管理与应用

    工艺资源是CAPP 的基础数据,它包含了工艺设计所用到的各种设计资源,CAPP 系统必须在一定的工艺设计资源的约束下才能正确地进行工艺规划,并对企业的生产活动起到正确的指导作用,为了提高CAPP 系统的运作效率,必须建立工艺资源数据库,并实现工艺资源数据的集成管理和应用。

    笔者以多品种、小批量产品制造企业的工艺设计实际需求和环境为背景,设计开发了一个基于网络与数据库的集成化CAPP 系统,本文着重讨论其中的工艺资源数据库的管理以及在工艺设计中的应用。

    一、集成化CAPP 系统的总体结构

    集成化CAPP 系统充分利用先进的网络和数据库技术,考虑各功能模块之间的联系,建立基于网络和数据库的集成化CAPP 系统。利用数据库技术建立了工艺数据库和工艺资源数据库,实现工艺数据和工艺资源的有效管理,提高工艺设计的质量和效率。其总体结构如图1 所示。

    在现代制造系统中,CAPP 已不再是一个孤立的系统,它本身要与其它应用系统(如PDM , CAD , CAM等) 进行数据交换与共享。因此必须将网络与数据库技术应用到CAPP 系统中。企业的产品工艺数据集中到工艺数据库中,通过网络,其它应用系统可以在数据库中存取数据。在数据库管理系统的支持下,工艺数据的安全性和一致性得到保证,各系统的数据交换和传输接口也能得到统一。这决定了CAPP 系统必须建立在集成的数据管理平台之上。

    工艺设计结果必须以工艺数据库的形式保存起来,工艺人员可随时浏览、查询和打印,这些工艺数据包括工艺过程卡、工序卡、物料清单、毛坯图、工装图、热处理作业指导书、数控编程任务书、数控加工过程卡、数控程序清单,以及大量的成熟工艺资料和标准。在工艺设计过程中,工艺资源的合理使用是提高工作效率、保证工作质量的主要手段之一。工艺资源包括刀、夹、量、辅具、设备、材料、切削用量、工时定额、公差配合等各种数据,以及各种工艺术语等,为使工艺设计者能方便快捷地检索到所需的数据,系统就必须建立相应的工艺资源数据库及其管理功能模块。

    二、工艺资源数据库管理

    工艺资源数据库既要处理大量的文字数据、说明数据、表格数据,还要处理相当数量的图形数据,而且要求支持交互式操作,其存储量大,形式多样,关系复杂,动态性强。

    工艺资源管理模块担负着维护工艺资源的工作,所有库的维护工具都基于可视化界面,可提供多种数据输入方法,操作简单。为了使工艺设计者能高效地利用现有的工艺资源,资源数据库管理模块还必须提供合理的库结构和查询机制,以方便快捷地查询到所需要的数据,并直接输出到相应的工艺文件中。

    工艺资源管理模块由人员及权限、设备管理、工装管理、标准件管理、工艺术语、工序名称管理等六个子模块组成,如图2 所示。

    1. 人员及权限

    人员及权限管理模块实现对用户、工作组及各自权限的设定。工艺设计流程涉及到各个工艺部门,一个产品的工艺设计任务一般不会由一个人包揽所有工艺设计任务。工艺设计项目经过各工艺组长的委派,会被分解为多个工艺任务,由不同的人员(角色) 来完成。各任务执行人在设计过程中会创建不同的工艺文档,或者对不同的工艺文档进行不同权限的操作,比如,工艺过程卡就要经历工艺设计、工艺校核、热工校核、工时定额四个任务的执行人(角色) 的修改。不同任务执行人对同一个文档又有不同的处理权限。管理员负责系统维护,包括对用户、工作组及其权限的管理。

    2. 设备管理与工装管理

    工艺文件中的许多数据项对应着相应的工艺资源数据,为了提高工艺设计的效率,用户在工艺设计过程中应该可以查询所需的工艺设计资源数据。例如,在进行工艺设计时,系统将准确地将企业的设备、工装等显示出来供用户选用。在资源管理库创建的资源数据表对象(如这里的设备、工装等) 的基础上,可以根据企业资源的构成加以扩充以满足需要。库中的各数据表是工艺资源库的主要构成部分。其中,设备管理是三级管理,即工种代号、设备型号、设备名称及性能参数(例如工种代号为C ,设备型号为C620 - 1 ,设备名称为普通车床) 。

    本模块的界面有三个列表,分别对应上述的三级。在此处工种代号列表是不可编辑的(工种代号数据的增、删、改在工序代号管理模块中进行) ,选择其中一种工种代号,设备型号列表框列出该工种可用的设备型号,用户可以通过单击某个设备型号来查看设备名称及性能参数,从而选择出适当的设备型号。设备管理模块还可以对工艺资源库中的加工设备及时进行更新操作。

    工装管理模块与设备管理模块功能相似,主要实现刀具、量具、夹具及辅具的管理功能。

    3. 标准件管理

    标准件库是系统自动区分标准件零件清单的依据,本模块的界面由下列组成:标准号、名称、料单种类、系列号、规格。其中标准号是指类似GB70 这样的节点图号,系列号是指规格主项,如M5 、M6 等。一个标准号可以对应几个系列号,规格是指规格后项,如M5 ×10 中的10 就是规格后项,一种系列号可以对应几种规格, 料单种类是指系列号应提取的购件清单类型。本模块有下述功能:新增标准号、删除标准号、修改标准号、新增系列号、删除系列号、修改系列号、新增规格、删除规格、修改规格、修改料单种类等。

    4. 工艺术语库管理

    工艺术语库管理用来管理工艺设计工作中使用的术语, 用户将工艺术语进行分类,创建工艺术语库,以便工艺设计时调用, 有利于规范工艺用语, 同时加快工艺设计的速度,提高工作效率。该模块具有以下功能:增加术语、删除术语和编辑术语。

    5. 工序名称管理

    工序名称库是二级管理关系。所谓二级即是指工种代号、工种名称两级。本模块的界面为左、右两列表,左列表是工种代号(例如C、C0) ,右列表是对应工种代号的工种名称列表(例如车、精车等) 。按工种(车、铣、刨、磨、钻等) 组织工序的代号,为编制工艺过程准备基础数据。本模块的功能包括:新增工种、删除工种、新增工序名称、删除工序名称、修改工序名称等。

    三、工艺资源库的应用

    从产品结构树上选择节点进行工艺设计,进入机械加工工艺编辑界面,这是一个所见即所得的工艺编辑器。用户用鼠标双击其中的单元格,系统就弹出相应的对话框,辅助用户进行工序名称选择、常用工艺术语输入,以及设备、工装选择等操作,方便快捷。图3所示为选择工装对话框。

    “选择工装”对话框的界面与Windows 的资源管理器类似,左侧为工装树,右侧为节点属性标签。分别显示工装种类、工装图号、工装名称、规格、数量。在左侧的树形结构中选择其中的一个节点,右侧的属性栏将相应地出现关于这个项目的属性显示,方便工艺人员参照选择,提高工艺设计的质量和效率。

    四、结语

    集成化CAPP 系统的开发和应用,不仅仅是用计算机打印代替手工填写工艺卡片,而是对工艺数据和工艺资源以及全部工艺设计活动进行有效管理的解决方案,是促进工艺标准化、规范化的重要手段;反过来,工艺资源的合理采用以及工艺设计的标准化、规范化又是提高CAPP 应用效果、改善整个企业生产管理的重要方面,并将从根本上提高工艺设计的质量。随着制造业信息化建设的进一步发展,网络和数据库技术将大大改变CAPP 系统的专用性和局限性。工艺资源数据库作为CAPP 的重要支承,将在CAPP 中起到越来越重要的作用。