計算機輔助制造工藝數據庫建設研究

鄧其貴，韋 敏，蔣愛榮

（1.柳州職業技術學院，廣西 柳州 545036；2.百色職業學院，廣西 百色 533000)

計算機技術的發展推動著模具生產行業實現新的產能革命，以智能化數控機床為載體，模具生產愈發趨于規模化，真正實現了計算機輔助制造的技術構想。模具生產在經歷周期縮短、技術改造、工藝優化等革新后，將合理提升模具企業的生產效率，確保模具為制造業的發展推波助瀾。很多模具的成型都會產生大量的參數，這些參數是控制和提升模具精度的重要標尺。要進一步保障模具生產的效率與質量，必然需要將一些慣用參數作為歷史經驗數據進行打包歸集，這就需要建設和持續擴容工藝數據庫。模具生產引入計算機輔助制造工藝以來，其計算機輔助制造工藝數據庫即CAM 數據庫的建設也成為眾多研究者的重點關注課題。

1 計算機輔助制造工藝數據庫模型及特點

模具CAM，是模具計算機輔助制造之代稱，內涵是利用計算機的強大功能來輔助模具制造系統，實現從生產準備到產品成型全過程的輔助，將計算機與各種產品制造過程以及相關設備實施直接或間接性關聯，讓計算機系統加強對不同階段所產圖形、數據、作業計劃、生產進度等內容整合，強化各種過程控制與操作運行，借助各種資源的轉化，以特定信息流的方式作用于全生產系統，完成產品數據處理、物料流動控制以及產品性能檢測等。模具CAM 既可優化勞動生產效率，又能降低制造成本，進一步簡化生產復雜度，縮減周期，確保高質量的生產過程同時具備要素可調試的生產柔性。

模具生產CAM 工藝數據庫常以四種模型出現，分別是：層次模型、網絡模型、關系模型、面向對象模型，對應的模型示例如圖1 和圖2 所示。

圖1 層次模型的結構

圖2 網絡模型的結構

綜上對比，以面向對象模型來完成的模具生產CAM 工藝數據庫的效果最佳。首先，面向對象模型可適用于不同的數據類型，該數據庫中的數據可以有不同的屬性，無論是文本數字圖片格式還是視頻音頻，都可以以面向對象模型來體現，可為數據庫的處理提供更大的集成應用開發系統；其次，面向對象模型具備繼承、多態和動態綁定等強大功能特性，不同的用戶在引入模型開發過程中，能夠降低對特定對象的代碼編寫要求，真正成為簡化流程的對象構成方案，較好地為客戶提供解決方案，讓用戶能夠真正體會到快捷便利高性能的程序開效率；其三，面向對象模型對于數據的訪問方式設定有兩種，可支持關聯式與導航式，因此對數據的訪問性能會更加出色。事實證明，面向對象模型可為用戶處理具有多元層次的數據提供更加便捷的服務，同時能夠對用戶臨時定義的數據類型進行必要的邏輯學習，支持以新數據類型來完成對應的目標操作與改進性分析，面向對象模型能夠及時修改或重新定義來自系統更新數據的模式評價，其能力靈活，可在數據庫系統中發揮強大的管理能力，特別是能夠為用戶不同需求的工作提供更有保障性的工作接口。

大量生產實踐表明，模具CAM 能夠基于合理模型的搭配應用展現如下特點：

1）模具生產可以直接從設計與生產階段所設定的任務指揮中心取得各種可行數據，同時加載更多符合關鍵詞定義范圍的圖文資料，通過計算機的強大邏輯運算，快速開展工藝與生產方面的作業，極大地縮減在工藝與生產階段的準備時間。

2）CAM使用計算機作為主控單元，能夠通過軟件編程與硬件動作記憶等機制不斷調整整個模具生產過程，使得生產過程更加合理有序，質量與效益得到雙保障。

3）計算機輔助制造系統中，各種數據匯集的信息流在傳輸中體現出了節點定位的準確性，使得信息響應與反饋機制更加及時準確。

4）大量工藝設計與生產等工作環節可通過計算機控制機械裝置來完成，直接降低技術工作人員的工作壓力，管理人員通過各種監控檢測系統維持整個生產的持續性運行。

2 模具CAM工藝數據庫與成組技術的關聯性

模具生產的計算機輔助制造工藝數據庫的建設過程中，還需要準確掌握成組工藝技術的概念與特性。成組技術主要是指一旦制造產品進入生產階段后，將具有相近特性與規格特征的零部件進行必要的分組，要求先編碼定位再判別分類，重新分類的零件與其他相似件間可組成一個零件族。計算機輔助制造過程中，將默認以零件族作為識別標準積極展開加工，如此必然屬于盡可能限制和優化生產批次，并主動擴容單批次生產量，以高效法獲得高效益，充分體現出了加工近似零件的優越性。成組技術原理圖如圖3所示。

圖3 成組技術工藝原理圖

成組技術的應用一般會出現在眾多產品的中小批量化生產中。模具產品的生產，正是典型的中小批量甚至單件生產，因此采用成組技術便顯得十分妥帖合理。利用計算機的運行操作，模具生產中零件的各種分類以及編碼等工作都會更有效率。計算機輔助制造工藝數據庫的建立，能夠為成組技術提供基礎數據、核心數據，提高對各種零件的編碼、判別、分類等環節的精確性，為有序實施成組技術，有序運行模具計算機輔助制造奠定堅實的基礎。

3 模具生產的計算機輔助制造工藝數據庫的構建

模具生產計算機輔助制造工藝數據庫的建設思想是以計算機作為重要技術支撐和平臺，整個模具的設計方案、規格數據、圖形圖表、工藝參數、作業計劃、刀具軌跡程序等信息數據及其相互關系都能夠被記錄在計算機存儲空間中，通過富有邏輯的數據信息來展示各要素的內在關聯性，并且通過專業處理軟件來強化對不同數據的存儲、讀取、整合與管理，確保模具的計算機輔助制造生產滿足各種工業需求。

模具生產的計算機輔助制造工藝數據庫的構建過程中，應當準確把握數據庫系統中的數據變換要求和具體情況。數據庫系統會選擇雙層變換時，首先考慮到數據冗余量的問題，計算機輔助制造系統出于強化數據共享的目的，主動將不同用戶數據進行聚合，并通過必要的算法或邏輯抽象出具有統一形態的數據流圖；其次是考慮到數據庫的存儲效率，并且要不斷優化存儲性能，系統會將所有數據按照物理組織最優化形式來實行存儲。可見，在模具計算機輔助制造的工藝數據庫中，用戶模型、數據模型以及系統內部模型都是彼此互通，相互轉化的。在數據庫中，用戶模型又稱之為子模式，數據模型稱之為模式，而內部模型稱之為是物理模式。通過三種模式之間的相互轉化，各種資源才能實現合理化利用，數據庫中的數據也才能真正體現其價值，在便捷有序的存取中發揮最大化作用。

4 典型模具生產企業的計算機輔助制造工藝數據建設案例

某企業在模具制造方面能力較強，屬于行業內的領軍者。多年來，已經通過資金的合理投資引入了先進的設備，并在技術方面不斷優化，達到了國內一流國際領先水平。目前，該企業的模具加工中心已具有較強的生產能力，有先進的引進設備和精良的技術，主要的數控設備資產及模具年生產情況見表1。

表1 某企業內部主要數控設備資產及模具年生產情況統計清單

企業在應對激烈市場競爭的過程中，主動投入更大的技術、資金等資源開發自有產品，擴大產品的市場占有率。在生產軍民品種方面，極力發揮大而全的競爭優勢。如拓展了摩托車的生產型號，現有50 型、55 型、60 型、80 型、150 型等五個型號，對產品精度的考驗與要求十分嚴格。為滿足生產需要，在生產計劃中安排復雜模具制造的大部分工作量由加工中心和數控機床來完成，企業技術人員為了充分發揮加工中心與數控機床的工作效率，首先花費一定的前期時間開發了部分模具的計算機輔助制造工藝數據庫，主動分析整個工藝過程，積極調整其中的不同要素，優化過程消耗，縮減數控程序編制時間，努力提升模具制造質量。針對模具型面項目開發過程中，技術人員會先將參考模具的型面進行可視化分解，突出其中的基本型面，如平面、圓柱面、圓錐面、球面、擬合曲面等，這樣復雜模具實體就可看作是眾多基本型面的組合，從而將這些基本型面分解后建立必要的制造工藝數據庫，通過數據庫得到優化的NC與CNC程序，充分發揮計算機輔助制造的功能。

5 結束語

現代工業的發展離不開模具的生產制造，為了進一步提升模具生產制造的質量與效率，有必要研究建設模具生產的計算機輔助制造工藝數據庫。本文對如何正確選用數據庫中的構建模型，探討研究其中的數據管理技術進行研究，實現了各種數據流的動態循環，發揮最大化的數據應用價值，推進了計算機輔助設計在制造業領域的應用，為現代制造業發展提供了理論支撐。