CAPPFramework的飞机地随及工装CAPP系统

来源：作者：出处：巧巧读书 2006-02-18 进入讨论组

　一、引言

飞机地随及工装为飞机生产提供专门设计的夹具(含型架)、模具、专用工具、地面设备、试验设备等技术装备，是实现飞机的设计要求和达到计划产量指标的重要技术物质装备。

飞机地随及工装的工艺制作，是完成飞机地随、工装制造，保证飞机制造质量的重要基础工作，对飞机制造技术、质量控制、经济效益、生产进度等方面产生重要影响。目前，在飞机地随及工装工艺设计中，计算机应用水平很低，基本上都是手工编写，已远远不能满足现代化飞机生产的需要。因此，飞机地随及工装工艺设计和技术管理工作迫切需要引进CAPP应用技术，以提高工艺设计和技术管理工作效率，保证工艺工作能迅速准确、完整地提供生产性工艺文件、管理性工艺文件，实现工艺文件的标准化、规范化和系列化，使工装工艺技术人员从繁琐的重复性工作中解脱出来，真正投入到工艺创新、优化工艺等工作中，为企业创造更多的效益。

　　二、飞机地随及工装CAPP系统的需求

在飞机制造行业中，飞机地随及工装生产是极其重要的组成部分，其效率和质量将直接影响到飞机的生产效率和质量。虽然飞机地随及工装种类繁多，各类别的结构型式和制造工艺千差万别，但有相当数量的标准产品、系列产品、定型产品的结构和工艺都有不同程度的相似性，并有一定的规律可循。通过对飞机地随、工装产品及工艺的分析与总结发现，它们一般具有以下特点：

　　(1)产品种类繁多飞机地随及工装按其使用功能可分为：随机工具(旋具、定力扳手、专用工具等)、地面设备(升降梯架、固定梯架、拖车、拖架、吊挂等)和试验设备(机械试验设备、液压试验设备、气压试验设备等)。这三大类中的各子分类还可划分为很多子分类，如吊挂按用途可分为运输吊挂、下架吊挂、翻转吊挂、对接吊挂、回火吊挂、爆炸成型模吊挂、吊蓝等。这些子分类均为装配项目，又可划分为很多零件。

　　(2)材料品种繁杂飞机地随及工装使用的材料可分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料按其形状可分为板料、棒料、管料、型材和丝材等五种。非金属材料包括橡胶制品(橡胶管、橡胶板、缓冲绳)、有机玻璃、石油产品(航空煤油、汽油、润滑油、液压油、润滑油脂)、塑料制品(聚四氟乙烯板、棒等)、特种纺织品(帆布、锦丝绳、锦丝带、编织带、毛毡等)、油漆(环氧树脂漆、聚氨脂漆、稀释剂、固化剂等)、木材及石棉制品等。

　　(3)零件的技术要求和工艺方法千差万别由于零件种类多，尺寸精度、形位公差、热表处理、特种检查的要求不尽相同，造成零件的工艺方法千差万别。如，油缸和活塞的尺寸精度大多为0.03mm，内外圆的同轴度一般为φ0.05mm，表面粗糙度Ra在0.1mm～0.8mm之间，热处理硬度在HRC38～HRC46左右，经过磨削后要进行珩磨后方可达到要求；毛坯要求进行纤维组织检查和X光检查；最终表面处理，其中运动配合处零件表面为镀硬铬，非配合面为镀锌。虽然零件的技术要求和工艺方法千差万别，零件种类又多，但是同类产品的工艺相似，通过进行产品的分类及典型工艺的分析整理，可有效提高工艺设计的效率及工艺设计的标准化、规范化。

　　(4)使用的标准件种类繁杂飞机地随及工装制造过程中，使用了大量的标准件，适用于不同的机种、机型，标准件难以统计，数量庞大，因此应对标准件进行分类管理。标准件有一些是零件，但大多数是组合件，每一个组合件又由很多的零件组成。例如，轮子中的夹胶轮按规格可分成Φ150、Φ200、Φ300、Φ400、Φ500等种类，每一种由轮毂、胶缘、轴承、挡圈、轴承盖、衬套、螺钉、螺栓、螺母、垫片等组成。通过对标准件的分类管理，可有效进行产品标准件的统计汇总工作。总结出各类产品中标准零组件，形成标准件库，在产品设计与制造工作中直接引用标准件库中的标准件，避免重复劳动，提高工艺设计效率。

　　(5)飞机地随及工装的生产任务紧，要求工艺设计周期短。

　　(6)工艺设计过程只需少量简单的工序图，一般用文字对工序进行说明和要求，对图形处理要求较低。

　　(7)生产计划、零件配套、材料供应、标准件、成品供应等生产组织管理复杂，零件从投料到加工成成品的生产周期很长，对工艺的跟踪困难。传统的飞机地随及工装工艺设计是由工艺人员手工完成的，存在着效率低、易出错、设计质量取决于工艺设计人员的经验、一致性差、标准化、规范化差等缺陷。飞机地随及工装又属于多品种、小批量生产，其组织生产和开发新产品的主要目标是缩短产品制造周期、提高产品质量、降低成本。因此，传统的飞机地随及工装工艺设计越来越不能适应企业发展和市场经济的要求，应逐步采用CAPP系统进行工艺过程设计，以提高企业适应多品种、小批量、短周期和高质量的生产能力要求。

　　三、基于CAPPFramework的飞机地随及工装CAPP系统结构

结合飞机地随及工装制造的特点，笔者在通用的“CAPP应用框架与开发平台——CAPPFramework”基础上，开发了针对飞机地随及工装制造这一特定领域内的飞机地随及工装CAPP系统。根据飞机地随及工装对CAPP应用的需求，该系统以CAPPFramework为开发平台，建立基于C/S模式的统一、完整的系统体系结构。面向飞机地随及工装制造领域，突出领域性和针对性，其知识库是面向飞机地随及工装制造领域而建立的。飞机地随及工装CAPP系统的基本结构该系统的开发过程可划分为详细需求分析，功能及信息模型的建立，二次开发三个主要阶段。

　　1.企业详细需求分析对飞机地随及工装工艺设计现状及对CAPP的应用需求进行分析，确定CAPP实施目标，并收集相关工艺资料。

　　2.系统功能、信息模型的建立针对飞机地随及工装的实际工艺工作，在CAPPFramework的基础上，进行基本系统的功能、信息分析及用户化定制，建立最基本的飞机地随及工装用交互式CAPP系统。用户化定制的内容与步骤如下：

　　(1)飞机地随及工装工艺分析与信息建模首先要对飞机地随及工装的产品工艺进行较为全面的分析，在此基础上，建立面向产品的CAPP对象信息模型。

　　(2)CAPPFramework应用系统初步建立CAPPFramework应用系统初步建立的主要内容包括飞机地随及工装工艺知识库的创建、飞机地随及工装对象信息模型的入库，飞机地随及工装工艺规程库的创建，工艺卡片的定制，系统初步调试等。

　　(3)CAPPFramework应用系统初步应用CAPPFramework应用系统初步应用的主要内容包括系统安装、应用培训、调试、试运行等。通过基本的用户化开发工作，可以初步实现飞机地随及工装工艺设计的计算机化和信息化。在此基础上，再进行深入的二次开发，深化CAPP的应用的深度和范围。

　　3.面向飞机地随及工装CAPP系统二次开发：

　　(1)飞机地随及工装专用工艺知识库的建立针对飞机地随及工装的生产环境、生产对象及工艺设计经验和习惯，建立飞机地随及工装专用工艺知识库，从而提高工艺人员的工作效率，提高工艺设计的一致性和质量。能否成功建立适于飞机地随及工装现状的CAPP系统，提高工艺编制效率，很大程度上取决于系统工艺知识库建立的合理性和丰富程度。目前，我们根据实际生产状况，建立各类资源库、知识库包括：机床设备库、工艺装备库、各类典型工艺、特殊字符库、常用术语库等。大量资源库的建立的与应用，使工艺人员在应用CAPP系统时得心应手，工艺的规范性，合理性在一定程度上得到了保证，并逐步摆脱了工艺手册的束缚。随着企业的进步，工艺管理水平的要求不断提高，CAPP的功能需求也在不断变化加强，这就需要不断加强知识库的维护和完善工作。

　　(2)专用功能模块的开发CAPPFramework系统是一个通用交互式的CAPP的框架系统，其应用对象和应用范围很广，它能够满足不同企业的不同需求，适合于任何类型的工艺设计，不受产品类型、零件形状的限制。系统的框架和功能模块(工艺设计集成环境、工艺知识库管理、工艺卡片格式编辑器)都是通用的。然而不同的企业对CAPP系统都有着一些特殊的需求，只有开发、完善和充分利用这些特殊功能即系统专有功能才能满足企业实际需求，使企业真正实现计算机辅助工艺设计，实现工艺设计的计算机化管理。针对用户应用中提出的需求，开发专用的功能模块，进一步提高CAPP的应用效率。飞机地随及工装CAPP系统专用功能模块主要内容包括：

　　1)材料定额编制该模块主要针对飞机地随产品的全机、单项零组件，按材料的分类进行材料消耗定额的编制、统计和汇总。

　　2)标准件库管理该模块主要针对飞机地随及工装产品中使用的大量标准件，建立起按分类组织的标准件库，供工艺设计借用，实现标准件的集中管理，保持标准件管理的一致性与准确性。

　　3)专用统计及专用排版针对飞机地随及工装产品工艺文件输出的特殊要求，进行专用统计及排版程序的编制，例如：工装产品制造工序统计表。

　　4)智能参数化工艺检索为提高典型工艺查找效率，通过CAPPFramework提供的专家系统二次开发平台实现了基于典型工艺的参数化查询及设计。

　　5)智能工艺文件排版模块利用CAPPFramework提供的专家系统二次开发平台对方法、规则知识的处理功能，输出同一工艺类型下的全套工艺文件，同时可针对不同工序智能选择不同的卡片序列。

　　(3)集成接口程序的开发开发与CAD、MRPⅡ、PDM等系统的集成接口程序，为实现CIMS及产品设计、工艺设计、生产计划调度的全过程集成作准备，取得企业计算机应用的整体效益。四、结束语综上所述，CAPP技术经过多年的发展，目前已具有较为成熟的CAPP开发平台系统，因此，飞机地随及工装CAPP系统的开发不必一切从头开始，应基于成熟的CAPP开发平台建立实用、成熟的飞机地随及工装CAPP系统。在系统的开发过程中，应采用从软件工程的角度来保证在软件开发的各个阶段的实施与开展，这是保证系统质量的重要前提。为了提高保证CAPP系统的质量，在系统开发实施的主要阶段结束时都要进行包括合理性审查、规范化审查等技术审查，确保系统的各方面性能。

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