挤出模CAPP专家系统的开发与使用

　　1前言

　　我国自80年代引进国外先进的塑料门窗制造技术以来，十几年中，由于国情的实际需要和国家正确的政策导向，以塑料门窗为主要产品的塑料异型材行业在我国获得了很大的发展。塑料型材挤出成型模具作为一项关键技术，从一开始就一直是该行业发展的主要制约因素之一。

　　随着塑料门窗在我国的进一步普及和发展，市场竞争也日趋激烈，对挤出模在数量、质量和交货期等方面都提出了更高的要求。为适应市场发展的需要，必须采用先进的计算机信息集成技术手段来提高挤出模的产品决策、设计、生产与营销管理等的总体水平。为此，我们承担了塑料型材挤出成型模具CAD/CAPP/CAM与仓库管理柔性制造系统的研究与开发。

　　挤出模CAPP系统的开发是CAD/CAPP/CAM与仓库管理柔性制造系统中的关键部分之一。既要实现直接从挤出模CAD系统生成的整体模具与各零件的图形信息到特征信息的抽取，又要使CAPP系统生成的零件加工特征信息与CAD系统生成的各零件的图形信息转换成数据文件传送到CAM使之直接与各加工机床接口，生成各加工机床的生产指令；同时，根据挤出模CAD系统与CAPP系统生成的各零件的特征信息与工艺加工的的相关信息，直接生成每副挤出模的用料信息，并送往挤出模仓库管理系统，从而真正实现挤出模CAD/CAPP/CAM与仓库管理系统的信息集成。

　　2挤出模CAPP系统

　　工艺设计是多元复杂系统的求解，由于主客观影响因素繁多，如零件类型、生产纲领、制造资源、企业规范和工师经验等方面，其设计方法缺乏坚实的、合理的概念模型。目前所开发的绝大多数CAPP系统是面向回转体类、箱体类、棱柱体类及钣金冲压类零件，而面向塑料异型材挤出成型模具零件设计的CAPP系统还鲜见报道。

　　一般来说CAPP系统的设计方法分为两类：派生法和创成法。其区别在于前者基于典型工艺，而后者不需要典型工艺。从实用的角度来说，二者只是方法的不同，没有谁优谁劣的问题]。对于挤出模零件来说，它们和其他许多模具零件一样，在结构上有这样的特点：它们的关键部位，模腔部分的结构复杂多变，而除去模腔以外的其他部分的结构基本上已经标准规范化。这一特点决定了挤出模零件具有较强的工艺相似性，因此，易于根据挤出模的标准规格划分零件族，归纳整理出典型的工艺规程，采用派生法进行工艺过程设计，可以提高工艺设计效率，提高工艺过程的规范化程度和生产效率。

　　2.1挤出模零件的特点

　　挤出模零件除了和其他许多模具零件一样，其标准规格有明显的工艺特征以外，还有自身的一些特点：

　　(1)挤出模与其他许多模具不同，不是组装成一个整体，而是由结构和制造工艺完全不同的两部分(模头和定型模)，分成多个相分离的部件(模头和多级定型模)组成。

　　(2)挤出模两部分零件基本工艺过程各自相似，如作为挤出模关键部件的模头，其各模块零件的模腔加工，主要采用电火花或数控线切割机床完成；而定型模各模板零件的型腔加工，则主要采用刨床、磨床、铣床等机床完成。

　　(3)模腔复杂的结构，对各模板零件的工艺路线影响较大，对定型模模板的影响尤为突出。

　　2.2挤出模CAPP系统的总体框架

　　挤出模CAPP系统主要由八个模块组成，即系统总控模块、特征信息处理模块、交互输入模块、工艺设计模块、编辑修改模块、工艺查询模块、打印输出模块和系统维护模块。

　　这里特征信息处理模块和交互输入模块都是CAPP系统的信息输入模块，前者直接读入CAD系统的信息并识别、提取挤出模零件的标准规格与各零件的图形信息和特征信息，后者根据图形信息通过人机交互输入挤出模零件的其他特征信息。工艺设计模块是系统的核心，在这里实现工艺决策。形成的工艺文件，经设计人员人机交互编辑、修改后，存入工艺文件库。根据需要，通过打印输出模块，打印输出。也可以通过工艺查询模块浏览工艺文件库中的工艺文件或作修改。

　　系统维护模块主要用于对典型工艺规程的维护管理。

　　2.3工艺过程设计

　　挤出模的模腔主要为截面复杂多变的异型材的成型要求所决定，这要求我们对现已获得应用的和可能出现的异型材截面形状进行归纳和提炼，抽取并定义型材截面图形的特征，并将其和挤出模成型流道的结构特征及加工要求相联系。有了型材的特征模型，就可以根据型材截面图形的构造特征，自动区分不同的结构类型，调用不同的公式和参数，实现尺寸的自动转换，生成各块模板上的模腔轮廓数据及特征参数。

　　以挤出模标准规格为特征的挤出模工艺规程零件族的划分，与挤出模CAD系统模板设计特征信息有较强的一致性，这方便了CAPP系统对CAD信息的提取，实现信息集成。挤出模标准规格的归纳、整理和制定是件重要的工作，挤出模并没有固定的模式，为此，我们在制定挤出模标准规格的过程中，尽量优选出有利于实现挤出模CAD/CAPP/CAM信息集成的结构形式，组成挤出模标准规格系列。在此基础上我们将模具零件分成机颈模板、型腔模板、型芯与分流锥、定型模板四大部分，并将工艺设计任务分为四个子任务，针对每个子任务建立相应的工艺知识库，这样就将原来规模较大的设计任务划分成规模较小的设计任务，使设计目标更加明确，工艺规则表达简单合理，设计速度更快。系统的工艺设计过程主要在工艺设计模块中完成，工艺设计模块在接受零件特征信息后，即从工艺知识库中检索出相应的工艺参数，将特征信息与相应的工艺参数自动进行合理的匹配与优化计算，并辅助人机交互自动生成零件的工艺过程。

　　2.4系统的实现和操作

　　挤出模CAPP系统是采用基于Windows环境下的VisualFoxPro程序编制而成，界面友好，操作简便。由于和挤出模CAD系统为同一操作平台，CAD系统设计的有关零件信息方便地为CAPP系统读取，实现信息集成。系统的其他信息输入，一般采用选择框或菜单直接选取，对互逆特征还采用了互锁方式防止误操作。

　　挤出模CAPP系统的使用不但大大提高了挤出模工艺设计的效率，而且明显地规范了挤出模生产的工艺过程。因为在实际生产中，实现了CAD/CAPP的信息集成，这样有利于考虑挤出模结构设计的工艺可行性。通过挤出模CAPP系统，设计人员在统一规范的工艺规则下进行工艺设计，基本上避免了工艺不规范现象的出现，提高了挤出模的生产效率和质量水平。

　　3结论

　　在挤出模CAD阶段，根据型材结构特征所确定的挤出模标准规格和各零件的图形数据与特征信息，可以为挤出模CAPP系统直接读取，实现了CAD/CAPP的信息集成，通过人机交互最终完成CAPP工艺设计作业。

　　因此，本系统的运行明显地增加了整个挤出模生产制造系统的柔性，显著地提高了效率，进一步适应了塑料异型材门窗市场迅猛发展，个性化、多样化要求日趋强烈的新形势。然而，由于塑料异型材挤出模具的生产不断发展变化，我们所开发的挤出模CAPP系统尚有不足之处，还需进一步完善。

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