基于CAXA CAPP 的实训车间工艺数据库建设

程显敏

（大连职业技术学院，辽宁大连 116037）

0 引言

工艺设计是加工制造中的一个重要环节。目前，在实训车间，工艺设计都是采用纸质、Word 或其他电子表格方式进行工艺文件的填写。在工艺设计过程中，文字填写、工序图的绘制，尤其是相关资料获取等都很不方便。

本研究以CAXA CAPP 软件为工具，将信息技术应用于实训车间的加工制造工作过程中，从而推动智能数据在产品设计、生产制造、经营管理、服务等全流程的综合集成应用，对加工制造过程进行精细化、信息化管理，提高工艺设计和管理工作的效率与质量，缩短工艺准备周期，提高工艺设计的标准化及规范化程度[1]。

根据车间具体要求，定制工艺文件模板。收集整理出车间加工制造相关大数据，利用软件系统开放的数据库结构，将其嵌入软件中。数据库的建立以实训车间加工产品为核心，管理产品的工艺数据及工艺设计和更改过程，保证车间工艺信息的准确性、一致性及完整性，为车间先进的工艺知识提供长期的积累，从而不断提高车间的整体工艺设计水平。控制工艺信息的分发及流转，实现各环节完全同步的工程更改控制，实现CAD、PDM 及ERP 等系统的有效集成[2]。

1 工艺资源采集

为了在填写工艺文件时，能方便快捷进行选取，对车间基础数据进行采集整理，包括机器设备、工艺装备、材料、毛坯、工艺用语、切削用量、工时、成本、消耗定额及部门人员等。数据力求准确、完整、规范。

1.1 实训区划分

针对实训车间具体情况，在CAPP 软件中，订制实训区选择项，具体划分为钳工实训区、普通车削加工实训区、普通铣削加工实训区、磨削加工实训区、数控车床实训区、数控铣床实训区、数控车削中心实训区、加工中心实训区及电加工实训区等。

1.2 加工设备

机械加工工艺过程卡片及机械工序卡片中的设备，主要是填写机械加工中所使用的机床种类、型号、编码及规格。为了在计算机辅助工艺设计CAPP 中快速选取设备，收集整理了实训车间的机床设备，主要将其分为车床、铣床、磨床、数控车床、数控铣床、加工中心、线切割及电火花机床等几大类，共计133 台。车间卧式车床数据收集整理见表1。

表1 实训车间加工设备

1.3 工艺装备

加工所需工艺装备主要有刀具、夹具及量具。在工艺设计过程中，工艺装备的选取对加工有很大的影响，整理实训车间工艺装备资料，制定刀具、夹具及量具列表，并给出一定的选取依据，以便今后制订加工工艺时更加快捷准确。考虑到加工刀具属耗材，刀具库会实时更新，在资料收集时，还考虑到新增刀具的计划，结合ERP 管理，列出刀具库列表。夹具除了机床配备的夹具，例如三爪卡盘、顶尖等，其他夹具列表整理见表2。

2 定制CAPP 工艺图表模板

针对实训车间及对车间不同类别的加工零件，工艺卡片的形式不尽相同，所以要订制适合实训车间使用的各种工艺卡片模板，在需要填写时只需要调用相应的适合模板即可，从而简化工作流程。

表2 实训车间夹具

绘制适合实训车间生产的工艺模板表格，包括工艺过程卡、零件加工工序卡片及检验卡片等，考虑到普通加工与数控加工、车削加工与铣削加工以及各种加工零件的不同的加工特点，针对数控加工，还定制了零点设定卡及走刀路线卡片等。其中工序卡片分别定制为普通加工工序卡、数控车削加工工序卡及数控铣削加工工序卡。模板生成后，填写工艺卡片时可以直接调用工艺卡片模板，不需要多次重复绘制卡片。在CAXA 工艺图表中绘制工艺卡片模板，并进行格式及内容定制。

2.1 工艺知识库定制

CAXA CAPP 系统具有开放的数据库结构，为实现工艺文件填写时的“知识重用与知识再用”，根据实训车间具体情况，将各项数据载入到工艺知识库中，包括加工设备、刀具、夹具、量具、工艺术语、实训区、加工术语及常用符号等。通过前期收集整理的各项资料，填写知识库内容，包括加工库、刀具、机床、夹具、量具等常用的系统知识库，还加入了工序名称、加工内容等自定义知识库。有了丰富、专业的知识库内容，今后就可以实现快速填写工艺文件。随着实训车间的各项数据的不断更新，需随时调整工艺知识库内容。

2.2 工艺卡片模板定制

工艺规程是组织和指导实训车间加工生产的重要文件，一般包括工艺过程卡、工序卡、检验卡及数控加工零点设定卡等。工艺过程卡是按照工序顺序简要描述工件的加工过程或工艺路线的工艺文件，工序卡片是对工艺过程卡的描述内容的补充，是详细填写每一道工序加工信息的工艺卡片，它和工艺过程卡的一道工序记录相对应。

根据实训车间具体的生产特点，绘制的工艺过程卡及工序卡。卡片绘制完成后分别对各个单元格进行定义，将之前载入系统的知识库内容与之对应，使得工艺人员在填写工艺卡片时，在对应表格内，能根据实训车间的具体情况，出现相应提示信息，填写者只需要选取相应选项即可，从而实现辅助工艺填写。

为了在填写卡片时能实现卡片间的自动关联，单元格定义后，进行表列及序列的定义。最后还应对表区进行定义，设定为支持续页，可自动翻页。

2.3 工艺规程模板定制

各工艺卡片定制完成后，将相关卡片定义到特定的规程中，即工艺规程模板的定制。指定工艺过程卡为主卡，其他卡片如工序卡等可由工艺过程卡链接生成。

选择好工艺规程模板所应用的卡片后，制定公共信息，例如零件名称、零件图号及材料等，使得今后填写该规程时，公共信息一次填写，其他卡片可自动生成。

对于某些需要自动计算的信息表格，需要进行域定义，例如页码、页数、工序工步号、工时及各种汇总计算的单元格，这样就大大减少了填写工艺卡片的计算填写工作量。

3 应用成组技术建立零件加工工艺文件库

应用系统工程学的观点，在加工制造中实施成组技术[3]。把结构类似、加工方法相近的零件归结为某一零件组，设计出适用于组零件加工的组工艺，这样就使得工艺准备、生产组织及管理有了很大的优化。

在零件加工的全工艺过程中，按工艺过程相似性分类以形成加工组，例如可将零件分为车削加工、铣削加工、车铣复合，并为其编码为C…、X…及CX…。采用经验法，制订典型零件的加工工艺文件，应用成组技术进行分类。后续制订某零件的加工工艺时，以成组技术指导工艺设计合理化和标准化。在已有零件的工艺中进行借鉴、更改，这样新的从业人员可以直接获取成熟的经验，避免不必要的错误，简化了工艺人员制定工艺及填写文件的工作效率。

4 工艺数据库的应用

模板及数据库建立后，在实训车间对嵌入车间加工数据库的CAXA CAPP 软件进行测试应用，并对数据进行不断的完善。

4.1 实训项目应用

在实训车间的实训任务中进行应用，对螺纹套筒进行数控车削加工。利用嵌入工艺数据库及定制模板的CAXA CAPP 软件进行计算机辅助数控加工工艺进行设计。

借鉴CKC 系列零件的加工工艺进行调用及参照，利用工艺管理库的相关内容进行选取相应工艺设备、装备及加工内容，设计零件的加工工艺文件，包括首页文件、工艺过程卡、工序卡、刀具卡等。

4.2 应用结果测试

实践证明，在应用了CAPP 软件后，实训车间在工艺制订、数控程序编制以及车间的实训管理方面都实现了信息化，使得各项工作质量稳定、易于不断优化，从而很大程度地提高了工作效率。

本文为大连职业技术学院2019 年度科研立项课题，《基于CAXA CAPP 的实训车间工艺数据库建立》（课题编号：DZ2019A-03）的阶段性成果之一。