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滾珠絲杠副CAPP系統(tǒng)設計(一)
滾珠絲杠副CAPP系統(tǒng)設計
摘要 在信息化工程總體設計的架構(gòu)上，完成了對漢江機床廠的滾珠絲杠副CAPP系統(tǒng)的軟件開發(fā)應用。通過對CAPP系統(tǒng)工藝程序的制定、工藝卡的生成、打印和維護以及對數(shù)據(jù)支持庫等模塊的功能實現(xiàn)進行系統(tǒng)的流程分析，充分說明了軟件所具有的實用性、兼容性和可擴展性等特點。
關(guān)鍵詞 企業(yè)信息化 CAPP
1 CAPP技術(shù)概述
1.1 CAPP系統(tǒng)實施背景
漢江機床使用的傳統(tǒng)的工藝設計具體體現(xiàn)在以下三個方面：
1）工藝卡的制定是比較復雜的過程，只能由有經(jīng)驗的工藝師來完成，技術(shù)準備周期長，對產(chǎn)品的交貨期有影響。
2）工藝卡的制作和零件的CAD圖、毛坯下料的草圖的制作都是獨立完成的，工人在加工的時候必須有兩張卡，不夠直觀，給工人師傅帶來了極大的不方便、進而影響工人師傅的勞動效率。
3）工藝卡會經(jīng)常出現(xiàn)復用的情況，一些典型的工藝過程因為一些細微的改動就需要重新制作，這也是極大的重復性勞動。
1.2 CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計
漢江機床CAPP系統(tǒng)主要采用三種方法以提高系統(tǒng)的開放性與通用性:
1）綜合CAPP的各種設計方法。
本系統(tǒng)采用基于派生式(檢索-編輯)原理，以交互式為基礎的綜合式CAPP設計方法，以提高系統(tǒng)的柔性。對于典型工藝，可根據(jù)根據(jù)工藝數(shù)據(jù)庫中采用派生式自動復制一份，然后在此基礎上稍作修改即可成為新的工藝加工文件；而對于新增加的加工工藝，則可采用交互式方法通過對參數(shù)的設定編輯完成。
2）采用模塊化設計。
程序模塊化的設計思想即是將程序總功能作為總功能模塊，然后將總功能模塊化分為若干獨立的，處于不同層次的子功能模塊，最下層的子功能模塊只完成單一的，定義明確的功能，即單功能模塊，每一個模塊可被高于它所在層次的其它模塊調(diào)用。
程序結(jié)構(gòu)模塊化有如下的優(yōu)點:
各個模塊的功能明確，便于編程；
各個功能模塊可單獨分開進行編寫、調(diào)試和維護；
可利用已有的模塊裝配出較高一層的新功能模塊。用戶使用各個模塊時，不必詳細了解其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和算法，只要知道其輸入和輸出就可應用；
程序結(jié)構(gòu)模塊化使得在修改和重新設計一個軟件時可以重用的代碼量最大.
3）采用先進的軟件編程方法以提高軟件的可重用性和可擴展性。
本系統(tǒng)采用面向?qū)ο缶幊陶Z言Visual Basic 6.0。這種編程語言雖然在某些方面的應用不如C++，java等程序設計語言顯得功能強大，但是由于它是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，因此它的事件觸發(fā)機制和基于過程和函數(shù)的調(diào)用使得系統(tǒng)的模塊化設計很容易實現(xiàn)；最底層的模塊，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和工藝卡的打印可以由公共模塊實現(xiàn)，以便更高模塊的調(diào)用，這樣的做法也有益于系統(tǒng)的擴展。
1.3 CAPP系統(tǒng)總體模塊設計
漢江機床滾珠絲杠副CAPP系統(tǒng)的基本模型劃分如下圖所示。
圖1 CAPP系統(tǒng)總體模塊設計
圖2 參數(shù)設定程序流程圖
2絲杠模塊軟件流程分析
2.1參數(shù)模塊
滾珠絲杠的參數(shù)主要包括其基本信息、外圓信息、螺紋信息、滾道信息、錐度信息、花鍵信息、端面信息、螺紋孔信息、中心孔信息、過渡圓角信息、鍵槽信息、方身信息、倒角信息和端面槽信息等。
應用程序的主要操作包括參數(shù)的調(diào)用、參數(shù)的修改和參數(shù)的存儲。
載入工作界面時，如果以前沒有進入過該界面，則加載默認信息到工作界面；如果已經(jīng)加載則加載已經(jīng)存儲在ScwInf當中的信息，ScwInf是模塊級結(jié)構(gòu)變量，變量成員包括滾珠絲杠的涵蓋參數(shù)信息，該結(jié)構(gòu)變量可以暫時存儲絲杠或者調(diào)用絲杠的信息，協(xié)調(diào)各個過程程序之間的信息調(diào)用和存儲，是數(shù)據(jù)庫和程序之間的接口。程序流程圖如圖2。
模塊級結(jié)構(gòu)變量ScwInf和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應用保證了數(shù)據(jù)參數(shù)的及時修改，提高了工藝文件質(zhì)量，有利于保證工藝設計的一致性，減少差錯，大大提高工藝文件的完整性、正確性和一致性。同時，方便了系統(tǒng)的二次開發(fā)，使系統(tǒng)具有很好的可擴張性和通用性。
2.2工藝生成模塊
滾珠絲杠的參數(shù)設置為一個模塊級變量，命名規(guī)則同數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表字段名稱相關(guān)聯(lián)，這樣有利于從數(shù)據(jù)庫中抽調(diào)和存儲信息，起到連接界面數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)庫之間的橋梁作用。
滾珠絲杠工序生成程序流程圖見下圖。
圖3 工序生成程序流程圖
2.3工藝卡模塊
漢江機床CAPP的工藝卡的制定考慮到工人師傅的要求，將工藝草圖直接添加到工藝輸出卡片當中，便于識別加工。工藝卡的工藝流程見如圖4所示。
圖4 滾珠絲杠工藝卡處理程序流程圖
對于工藝卡的可執(zhí)行操作，主要包括三個方面：工藝卡的調(diào)用和存儲、工藝卡打印、工藝卡維護。這三個方面也是打印程序的主要功能體現(xiàn)。
1）工藝卡的調(diào)用和存儲
工藝卡的調(diào)用和存儲是圍繞著ScrewBeiFen數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)的，ScrewBeiFen主要包括兩種數(shù)據(jù)表格。第一種表只有一張表，存儲了所有有記錄工藝卡的圖號及其他表頭信息。其余表格為所存儲表格的具體信息。這樣的數(shù)據(jù)庫設計就可以實現(xiàn)工藝卡的調(diào)用和存儲功能了。實現(xiàn)了調(diào)用和存儲功能，就實現(xiàn)了工藝信息的集成和共享。
2）工藝卡的打印
程序中，將繪制表格及繪制草圖等程序設置會模塊級過程，便于絲杠及各種螺母在打印工藝卡時調(diào)用程序。同時，這樣做便于軟件的二次開發(fā)，也提高了軟件的可靠性。對于新的以后可能經(jīng)常用到的工藝卡可以直接存儲，下次可以直接調(diào)用，提高了信息的存儲和復用能力，減少了重復勞動降低了勞動強度。
3）工藝卡的維護
工藝卡的維護包括對工藝卡的刪除和更新，對ScrewBeiFen數(shù)據(jù)庫中的信息進行統(tǒng)一管理。這兩種功能的實現(xiàn)充分體現(xiàn)了CAPP的通用性和可維護性。如果以后對應型號的絲杠停止生產(chǎn)或者由于工藝更新有所變動，則可以直接進行刪除和修改。
2.4 CAPP支持庫維護模塊
CAPP系統(tǒng)的支持庫維護可以由應用程序主菜單的各個下拉菜單進入。
圖5 支持庫維護總框架
1）絲杠支持庫維護
圖6 絲杠支持庫維護流程圖
如上圖所示，絲杠的支持庫維護涉及與絲杠加工工藝過程中所需要的所有信息的支持和維護，包括：粗開90度齒形量棒、半精磨量棒 、工序信息、底徑開槽R及深度H、中心孔、齒形R公差、滾珠螺紋中徑允差、精外磨跳動允差和三角螺紋的三線讀數(shù)等信息的維護，這些參數(shù)存儲在各個表格中，所有的表格放進ScrewGongxu數(shù)據(jù)庫中。這些信息決定了工藝卡的工序加工與否以及每到工步的要求，因此是工藝卡輸出的必要參數(shù)。
滾珠絲杠工藝卡的支持庫維護的通用性表現(xiàn)在支持庫ScrewGongxu同樣是工藝卡輸出程序所調(diào)用的實據(jù)庫，因此就工藝卡的輸出參數(shù)及其工藝要求是可維護的，也就是說是可以修改的。
2）螺母支持庫維護
圖7 螺母支持庫維護流程圖
螺母的支持庫維護系統(tǒng)與絲杠類似，一共四種螺母：外循環(huán)螺母、內(nèi)循環(huán)螺母、滲碳螺母和氮化螺母。四種螺母的支持庫維護使用的是同一個界面，進入界面后選擇要維護的內(nèi)容。主要包括：工序信息、插管孔用銑刀、插管孔倒角用立銑刀和平刮鉆。然后根據(jù)所要維護的內(nèi)容連接到對應的數(shù)據(jù)表格，進行編輯后將數(shù)據(jù)庫內(nèi)容更新。螺母工藝設計的通用性和滾珠絲杠的原理類似。
圖8 工藝卡制定截圖
3 CAPP系統(tǒng)實施
漢江機床有限公司的CAPP系統(tǒng)主要針對其主打產(chǎn)品滾珠絲杠副制定的，涉及到絲杠和螺母的加工工序的制定和對整個支持庫的維護。其中的螺母又分為內(nèi)循環(huán)螺母、外循環(huán)螺母、滲碳螺母、氮化螺母和內(nèi)、外循環(huán)方螺母。內(nèi)容主要包括絲杠和螺母的工藝制定、各種絲杠和螺母的數(shù)據(jù)庫維護和查詢，工時定額和材料定額的制定、工藝卡的打印和各種數(shù)據(jù)文件的管理。工藝制定程序工作界面截圖如下：
圖9 工藝卡制定截圖
4小結(jié)
應用CAPP后，大大提高了工藝文件的編制效率，有效縮短了技術(shù)準備周期。同時提高了工藝文件質(zhì)量，有利于保證工藝設計的一致性，減少差錯，大大提高工藝文件的完整性、正確性和一致性。減少了重復性勞動，使工藝人員完全從繁瑣、枯燥的手工編制工藝中解脫出來，把更多的精力用于富有創(chuàng)造性的技術(shù)攻關(guān)和“四新”技術(shù)應用工作，為進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴大品種及降低成本，多做一些基礎性工藝工作，進而提高產(chǎn)品的市場競爭能力。在CAPP應用過程中，隨著系統(tǒng)資源庫的不斷充實和工藝數(shù)據(jù)的積累，及工藝經(jīng)驗和工藝知識的共享，使得其他各環(huán)節(jié)工藝工作得以充分利用，大大提高了工作效率和工作質(zhì)量。
隨著CAPP的成功應用，實現(xiàn)了工藝數(shù)據(jù)電子化，解決了企業(yè)信息化、電子化進程中的數(shù)據(jù)源問題，CAPP的全部數(shù)據(jù)都是基于數(shù)據(jù)庫，為與PDM、ERP的集成提供保證，系統(tǒng)提供與企業(yè)其他系統(tǒng)集成和共享工藝數(shù)據(jù)的手段，保證了整個企業(yè)中的工藝數(shù)據(jù)被其他信息系統(tǒng)方便、及時和準確地查詢，帶動了企業(yè)信息化的建設，為企業(yè)信息化數(shù)據(jù)集成奠定了基礎。隨著計算機技術(shù)和電子信息技術(shù)的發(fā)展，推廣普及CAPP技術(shù)，革新傳統(tǒng)的工藝設計手段，采用以計算機系統(tǒng)為工具的現(xiàn)代化工藝設計和管理方式是企業(yè)上水平、上臺階的關(guān)鍵之一，也是企業(yè)發(fā)展的必由之路。
參考文獻
[1]錢乃沿.滾珠絲杠使用中的問題分析.機械傳動，2004年，第10期：64-66
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