基于拉延模具數控加工中CAPP技術的研發與應用

王秋鵬

（西安鐵路職業技術學院，陜西西安 710014）

1 拉延模具數控加工中CAPP模板的研發

1.1 模板定義

模板技術是一種基于設計方法和事物相似性的復用技術，它的基本思想為：在一類相似事物里抽象出框架模板，任何類似事物都可作為以模板當做超類派生類型的實例，它的核心便是參數化變異和重用設計信息。

拉延模具模板化技術運用計算機的CAM技術，通過對模板的定制能把正確有效并經過加工驗證的程序作為模板文件備用，當要加工同類零件之時，只需對模板文件進行調用便能實現模板的制作，從而使數控編程的效率和質量得到最大程度上的提升。

分析和分解車身零件以及成形模具，便能發現覆蓋件的模具有模板化的特征。在構建模板之時需做好如下幾方面的工作：一方面是構建拉延模具模板的幾何模型；另一方面便是知識性對工廠設計經驗加以轉化，以便形成相應知識模型，在知識模型和幾何模型融合之后，數控加工的模板便建立起來了。

1.2 PowerMILL軟件在拉延模具里的應用

由于PowerMILL所開放的二次開發接口與宏、模板等的功能，實現了數控編程的知識化。它通過提供刀具路徑的編輯工具，優化、編輯并對刀具路徑的產生過程進行仿真模擬，從而使機床加工的效率得以提高。除此之外，它也會允許用戶對CAPP模板進行自定義加工，如此一來，便能使相似零件CAM編程效率得以提升。CAPP模板正是建立在PowerMILL軟件下而開發出的模具數控加工CAPP工藝模板。

1.3 拉延模具的數控加工中模板開發

CAPP技術的開發先是按照模具結構特征加工的工藝性，通過對其加工工藝流程進行確定，并按照工藝特點，與PowerMILL軟件的加工策略相結合，按照規則讓結構特征作為加工對象，接著再進行加工策略的選擇，并對加工工藝的參數進行定義，從而完成加工程序的創建過程，最后通過CAPP模板形式保存于PowerMILL軟件的加工策略里。系統通過將拉延模具中的所有工藝流程對應的工藝參數和加工策略通過上述形式加以保存，便完成了拉延模具模板的開發。

2 拉延模具數控加工CAPP技術的應用

2.1 應用成組技術

所謂的成組技術指的是對加工零件類型根據結構共性或工藝共性進行分組歸類，以便使用相同工藝設備，從而使小批量零件在工序相等前提之下能集中起來進行大批量加工，然后應用進行大批量生產時的加工方式和設備，并結合數據處理系統和成組技術，可以迅速而準確從各類零件里將相似零件系統整理出來。作為設計部門可以根據零件的形狀特征將圖紙進行集中分類，用標準化的形式使零件種類得以減少，從而使設計時間得以縮短。根據零件的加工技術、尺寸、形狀的相似性，加工部門對零件進行整理分類，并組成加工組，然后各加工組再使用工夾具和專用基床，使機床的自動化專業化程度得到進一步的提升。

對典型覆蓋件模具的零件，例如拉延具里的壓邊圈、上下模等，它們的加工工藝相對來說比較成熟，甚至有些還形成了標準工藝。總結和歸納典型模具的零件加工工藝，獲得此類零件的加工工藝，從而用于對該類零件機械加工進行指導。

2.2 基于實例的推理技術應用

在模具零件里非標準件結構差異和幾何形狀差異比較大，并且加工的方式變化也很大，而且伴隨不同的車間制造資源，也會不斷的調整加工方式，讓它們之間的相似性可以更小，所以在進行工藝設計之時很難用檢索式的方法。現如今在國內模具行業中尚未見到模具制造和設計的CASPP軟件，這說明這一系統并不完善，例如派生式的系統一定要有樣板文件，不能解決無相似文件零件系統，還有就是，專家系統制約著創成式系統，使得CAPP技術目前仍處在簡單應用和理論研究的階段；另外也反映出企業在CAPP上存在認識誤區，而更重要的一點是模具的工藝設計在經驗要求方面非常高，通常情況下，一般的開發商都不能達到。

按照設計活動實際應用狀況和基本特點，在制造行業里通常可以將設計活動分為如下三種形式：變型設計、適應性設計、創造性設計。但在實際設計中，變型設計大量存在，它可以使設計的質量和速度大幅提升，同時還能對企業已有資源進行重復，讓企業可以在激烈市場競爭過程中不斷滿足用戶變化需求。現如今，要快捷、有效的將變型設計問題解決掉，就需要采用建立在實例推理技術之上。拉延模具可分成若干類，并且每一類的相似性非常大。站在產品開發的角度，每種類型的模具都具有一定繼承性。在CAM軟件支持之下，這種繼承性和相似性經過二次開發，使得基于實例的拉延模具在制造CAPP技術上變得可能。

基于實例的推理技術是人工智能里的一種新推理模式，在對問題進行解決之時，CBR基本的方式便是向用戶提供類似解決經驗，對人類經驗知識進行充分利用，通過對以前例子的調用，并與當前新問題進行比較，對實例里的求解結果或策略進行直接利用，或吸取以前失敗例子經驗，從而避免不理想或錯誤結果的發生。

以上內容對成組技術和CAPP技術作了大致介紹。典型覆蓋件的模具零件，例如拉延模具的壓邊圈和上下模，還有非型面的部分機械在加工工藝上相對比較成熟，有的甚至已被指定為標準，并形成標準工藝。總結和歸納典型覆蓋件的模具零件加工的工藝，并以此獲得典型的加工工藝，從而用于對此類零件機械加工進行指導。所以，基于模板工藝的規劃技術和基于實例推理機制適于用在非型面機械的加工工藝中，在這個過程中建立廣泛的模板庫和實例庫便是實現最為關鍵的一點。盡管目前CAPP技術在一定領域得到了應用，但此上述兩種CAPP技術的開發難度非常大，并且開發的周期非常長，需投入大量物力和人力。

3 結語

文中就拉延模具在數控加工中CAPP技術的研發和應用作了大致的論述，以PowerMLL軟件作為開發平臺，應用CAPP技術對拉延模具的數控加工模板進行了研發，使模具規范化的制造得以實現，從而使NC編程的效率和質量得以提升。通過對模具加工的工藝參數和工藝路線進行規范，以便奠定實現模具一體化的工程基礎。

[1] 張秀玲.拉延模具數控加工CAPP技術研究與應用[D].湖南大學,2011.

[2] 許建新,鄒明政,孔憲光等.現代CAPP技術及其發展研究[J].制造業自動化,2004,26(9):48-52.

[3] 于紅星,高改會.模具CAPP技術的開發及應用[J].機械工程與自動化,2010,(1):195-196.

[4] 張月芹.CAPP技術及應用[J].硅谷,2009,(15):40.

[5] 李勇.基于產品平臺的CAPP技術研究[D].青島科技大學,2009.