汽车覆盖件模具CAPP系统的研究与开发

    1 前言

    汽车覆盖件具有材料薄、形状复杂(多为立体曲面)、结构尺寸大、表面质量高等特点，给模具的设计和制造带来很大的特殊性和复杂性。一个汽车覆盖件往往需要落料模、拉延模、修边模以及翻边模等多套模具的依次加工才能完成。每套模具的零件多，装配关系复杂。大部分零件形状复杂，结构尺寸大，加工过程复杂多变，且各零部件加工次序相互制约。因此覆盖件模具工艺过程设计和生产计划编制有着不同于一般机械加工的特殊性和复杂性。必须采用计算机辅助工艺设计技术来提高工艺设计的效率和工艺规程的规范化程度。由于汽车覆盖件模具生产为单件生产方式，其制造周期长，成本高，必须采用先进的设计制造方法和生产管理手段。CAPP就是计算机辅助工艺设计，采用CAPP的目的是利用计算机去帮助工艺员进行工艺数据的记忆与处理、工艺知识和经验的积累与利用、工艺计划的优化以及工艺文件的产生。CAPP是连接CAD与CAM的桥梁，工艺数据是生产计划安排、成本核算、产品报价的基础性数据，工艺信息的集成是CIMS信息集成的基础。开发和应用汽车覆盖件模具CAPP系统，是在汽车生产中开展CIMS应用工程的重要环节。

    2 系统功能和结构

    开发汽车覆盖件模具CAPP系统，是在面向CIMS环境的前提下，跟踪国内外CAPP的研究方向，同时充分考虑设计对象即覆盖件模具的特点和工厂的实际需要，实用性与先进性并举。尤其在信息描述，工艺决策，与生产计划集成以适应并行工程模式及提高系统柔性等方面突出自己的特点。

    2.1 系统的功能

    覆盖件模具CAPP系统的功能包括:模具零件的毛坯设计和工艺设计，包括工艺路线设计、机床选择、工时计算等;模具的总工艺卡的设计，材料清单的编制，以及生产网络计划图的绘制。

    覆盖件模具是汽车生产的大型复杂工艺装备由于其形状和制造工艺的特殊性和复杂性难以使用现有CAPP中分类编码或特征建模等方法进行零件信息输人，必须采用更为方便快速的零件信息输人方法;覆盖件模具生产为单件生产，其零件品种多，加工过程复杂，且不同于一般的机械产品加工，工艺设计工作量大，一致性差，对CAPP系统的实用性和工作效率要求很高;同时覆盖件模具生产过程复杂多变，要求工艺过程具有随生产任务和资源情况而变化的柔性，必须将模具零件的工艺设计与模具生产的网络计划集成起来。模具CAPP还必须与模具CAD/CAM以及模具成本核算等系统实现信息集成，以满足CIMS的要求，提高模具乃至汽车的设计制造质量和效率。

    2.2 总体方案

    汽车覆盖件模具CAPP系统主要由PIII450以上微机构成，形成一个局域网，按TCP/IP协议标准与CAD,CAM等系统相连。采用SQL Server数据库管理系统，建立模具数据库、工艺数据库和设备数据库。它与模具CAD,CAM系统之间通过网络采用数据库进行数据文件的传输。

    系统的软件分为支撑层和应用层两个层次。支撑软件包括Windows NT 4.0和Windows 98操作系统，SQL Server数据库管理系统和AutoCAD R14图形a软件。应用层的软件主要为自行开发的程序由AutoCAD的ARX程序(Visual C++编程)和AutoLISP程序等组成，共同完成人机界面、数值计算、逻辑推理、图形输人输出、数据库管理等工作。根据 系 统 的功能需求分析，CAPP系统由零件毛坯设计、零件工艺设计、模具材料清单制定、模具总工艺卡设计、模具制造网络计划等五部分组成。零件工艺设计是系统的核心。针对模具生产的特点，系统以成组技术为基础，建立创成式和派生式相结合的综合式CAPP系统，在网络和数据库系统的支持下，以并行工程思想为指导，实现CAPP内部各部分间数据的共享和集成尤其是零件工艺设计与模具生产网络计划的集成。图1为汽车覆盖件模具CAPP系统功能模型。

    图1 汽车覆盖件模具CAPP系统功能模型

    3 关键技术与实现方法

    3.1 模具零件信息的输入

    CAPP必须以零件信息为出发点。如何合理描述零件的信息是所有CAPP系统所必须解决的首要问题。虽然CAPP研究者们提出了不少的描述零件的方法，但零件信息的自动获取还没有得到真正解决。因此必须在研究国内外现有CAPP系统中的零件信息描述方法的基础上，找出适合于覆盖件模具特点的信息描述方法。