1 前言
我國自80年代引進國外先進的塑料門窗制造技術以來，十幾年中，由于國情的實際需要和國家正確的政策導向，以塑料門窗為主要產品的塑料異型材行業在我國獲得了很大的發展。塑料型材擠出成型模具作為一項關鍵技術，從一開始就一直是該行業發展的主要制約因素之一。
隨著塑料門窗在我國的進一步普及和發展，市場競爭也日趨激烈，對擠出模在數量、質量和交貨期等方面都提出了更高的要求。為適應市場發展的需要，必須采用先進的計算機信息集成技術手段來提高擠出模的產品決策、設計、生產與營銷管理等的總體水平。為此，我們承擔了塑料型材擠出成型模具CAD/CAPP/CAM與倉庫管理柔性制造系統的研究與開發。
擠出模CAPP系統的開發是CAD/CAPP/CAM與倉庫管理柔性制造系統中的關鍵部分之一。既要實現直接從擠出模CAD系統生成的整體模具與各零件的圖形信息到特征信息的抽取，又要使CAPP系統生成的零件加工特征信息與CAD系統生成的各零件的圖形信息轉換成數據文件傳送到CAM使之直接與各加工機床接口，生成各加工機床的生產指令；同時，根據擠出模CAD系統與CAPP系統生成的各零件的特征信息與工藝加工的的相關信息，直接生成每副擠出模的用料信息，并送往擠出模倉庫管理系統，從而真正實現擠出模CAD/CAPP/CAM與倉庫管理系統的信息集成。
2 擠出模CAPP系統
工藝設計是多元復雜系統的求解，由于主客觀影響因素繁多，如零件類型、生產綱領、制造資源、企業規范和工師經驗等方面，其設計方法缺乏堅實的、合理的概念模型。目前所開發的絕大多數CAPP系統是面向回轉體類、箱體類、棱柱體類及鈑金沖壓類零件，而面向塑料異型材擠出成型模具零件設計的CAPP系統還鮮見報道。
一般來說CAPP系統的設計方法分為兩類：派生法和創成法。其區別在于前者基于典型工藝，而后者不需要典型工藝。從實用的角度來說，二者只是方法的不同，沒有誰優誰劣的問題。對于擠出模零件來說，它們和其他許多模具零件一樣，在結構上有這樣的特點：它們的關鍵部位，模腔部分的結構復雜多變，而除去模腔以外的其他部分的結構基本上已經標準規范化。這一特點決定了擠出模零件具有較強的工藝相似性，因此，易于根據擠出模的標準規格劃分零件族，歸納整理出典型的工藝規程，采用派生法進行工藝過程設計，可以提高工藝設計效率，提高工藝過程的規范化程度和生產效率。
2.1 擠出模零件的特點
擠出模零件除了和其他許多模具零件一樣，其標準規格有明顯的工藝特征以外，還有自身的一些特點：
（1）擠出模與其他許多模具不同，不是組裝成一個整體，而是由結構和制造工藝完全不同的兩部分（模頭和定型模），分成多個相分離的部件（模頭和多級定型模）組成。
（2）擠出模兩部分零件基本工藝過程各自相似，如作為擠出模關鍵部件的模頭，其各模塊零件的模腔加工，主要采用電火花或數控線切割機床完成；而定型模各模板零件的型腔加工，則主要采用刨床、磨床、銑床等機床完成。
（3）模腔復雜的結構，對各模板零件的工藝路線影響較大，對定型模模板的影響尤為突出。
2.2 擠出模CAPP系統的總體框架
擠出模CAPP系統主要由八個模塊組成，即系統總控模塊、特征信息處理模塊、交互輸入模塊、工藝設計模塊、編輯修改模塊、工藝查詢模塊、打印輸出模塊和系統維護模塊。
這里特征信息處理模塊和交互輸入模塊都是CAPP系統的信息輸入模塊，前者直接讀入CAD系統的信息并識別、提取擠出模零件的標準規格與各零件的圖形信息和特征信息，后者根據圖形信息通過人機交互輸入擠出模零件的其他特征信息。工藝設計模塊是系統的核心，在這里實現工藝決策。形成的工藝文件，經設計人員人機交互編輯、修改后，存入工藝文件庫。根據需要，通過打印輸出模塊，打印輸出。也可以通過工藝查詢模塊瀏覽工藝文件庫中的工藝文件或作修改。
系統維護模塊主要用于對典型工藝規程的維護管理。
2.3 工藝過程設計
擠出模的模腔主要為截面復雜多變的異型材的成型要求所決定，這要求我們對現已獲得應用的和可能出現的異型材截面形狀進行歸納和提煉，抽取并定義型材截面圖形的特征，并將其和擠出模成型流道的結構特征及加工要求相聯系。有了型材的特征模型，就可以根據型材截面圖形的構造特征，自動區分不同的結構類型，調用不同的公式和參數，實現尺寸的自動轉換，生成各塊模板上的模腔輪廓數據及特征參數。
以擠出模標準規格為特征的擠出模工藝規程零件族的劃分，與擠出模CAD系統模板設計特征信息有較強的一致性，這方便了CAPP系統對CAD信息的提取，實現信息集成。擠出模標準規格的歸納、整理和制定是件重要的工作，擠出模并沒有固定的模式，為此，我們在制定擠出模標準規格的過程中，盡量優選出有利于實現擠出模CAD/CAPP/CAM信息集成的結構形式，組成擠出模標準規格系列。在此基礎上我們將模具零件分成機頸模板、型腔模板、型芯與分流錐、定型模板四大部分，并將工藝設計任務分為四個子任務，針對每個子任務建立相應的工藝知識庫，這樣就將原來規模較大的設計任務劃分成規模較小的設計任務，使設計目標更加明確，工藝規則表達簡單合理，設計速度更快。系統的工藝設計過程主要在工藝設計模塊中完成，工藝設計模塊在接受零件特征信息后，即從工藝知識庫中檢索出相應的工藝參數，將特征信息與相應的工藝參數自動進行合理的匹配與優化計算，并輔助人機交互自動生成零件的工藝過程。
2.4 系統的實現和操作
擠出模CAPP系統是采用基于Windows環境下的VisualFoxPro程序編制而成，界面友好，操作簡便。由于和擠出模CAD系統為同一操作平臺，CAD系統設計的有關零件信息方便地為CAPP系統讀取，實現信息集成。系統的其他信息輸入，一般采用選擇框或菜單直接選取，對互逆特征還采用了互鎖方式防止誤操作。
擠出模CAPP系統的使用不但大大提高了擠出模工藝設計的效率，而且明顯地規范了擠出模生產的工藝過程。因為在實際生產中，實現了CAD/CAPP的信息集成，這樣有利于考慮擠出模結構設計的工藝可行性。通過擠出模CAPP系統，設計人員在統一規范的工藝規則下進行工藝設計，基本上避免了工藝不規范現象的出現，提高了擠出模的生產效率和質量水平。
3 結論
在擠出模CAD階段，根據型材結構特征所確定的擠出模標準規格和各零件的圖形數據與特征信息，可以為擠出模CAPP系統直接讀取，實現了CAD/CAPP的信息集成，通過人機交互最終完成CAPP工藝設計作業。
因此，本系統的運行明顯地增加了整個擠出模生產制造系統的柔性，顯著地提高了效率，進一步適應了塑料異型材門窗市場迅猛發展，個性化、多樣化要求日趨強烈的新形勢。然而，由于塑料異型材擠出模具的生產不斷發展變化，我們所開發的擠出模CAPP系統尚有不足之處，還需進一步完善。
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本文標題：擠出模CAPP專家系統的開發與使用
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