陶元芳， 賈春艷

（太原科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院，太原030024）

基于VC++的軋輥制造工藝CAPP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

陶元芳， 賈春艷

（太原科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院，太原030024）

以制造軋輥的生產(chǎn)工藝為研究對(duì)象，利用計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編制制造軋輥的生產(chǎn)工藝。選用VC++6.0軟件開(kāi)發(fā)工具，對(duì)軋輥的生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行編制，使其自動(dòng)生成毛坯圖、機(jī)械工藝卡片、工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)制造軋輥的計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，形成軋輥制造CAPP系統(tǒng)。

CAPP；VC++；軋輥

0 引言

軋輥是軋鋼機(jī)上的重要零件，利用一對(duì)或一組軋輥滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力來(lái)軋碾鋼材。它主要承受軋制時(shí)的動(dòng)靜載荷、磨損和溫度變化的影響。一旦采用不合理的制造方法，將會(huì)因制造中產(chǎn)生過(guò)大的殘余應(yīng)力而斷裂。合理設(shè)計(jì)軋輥的制造工藝以及減少設(shè)計(jì)中的事務(wù)性工作，對(duì)提高軋輥工藝編制效率、控制產(chǎn)品質(zhì)量是非常重要的。

1 軋輥制造工藝CAPP系統(tǒng)

傳統(tǒng)的軋輥制造工藝是由工藝師手工查詢數(shù)據(jù)資料根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)安排，這就使工藝設(shè)計(jì)過(guò)程事務(wù)繁瑣，并且受到了工藝師經(jīng)驗(yàn)的限制，導(dǎo)致編制工藝的效率低，產(chǎn)品的質(zhì)量得不到保證。為解決上述問(wèn)題，采用計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（CAPP：computer aided process planning），借助計(jì)算機(jī)軟硬件和支撐環(huán)境，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和推理等功能來(lái)建立包括工藝卡片、工藝內(nèi)容及工藝規(guī)程在內(nèi)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)［4］。同時(shí)與人工智能相結(jié)合充分利用工藝專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，從實(shí)際出發(fā)提供備選的工藝方案。利用VC++可視化程度高的優(yōu)點(diǎn)，為軋輥制造工藝CAPP系統(tǒng)提供了簡(jiǎn)明方便的人機(jī)交互式平臺(tái)。

不考慮傳統(tǒng)軋輥制造原有的環(huán)境和模式就去構(gòu)建具體的CAPP模式是不合理的，所以需要將軋輥制造工藝CAPP系統(tǒng)的功能分解成一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工具，用戶根據(jù)軋輥具體情況輸入數(shù)據(jù)和知識(shí)，通過(guò)VC++形成特定的制造和管理環(huán)境的軋輥制造工藝CAPP系統(tǒng)，提高通用性。

現(xiàn)階段隨著軋輥制造過(guò)程信息化的不斷深入，傳統(tǒng)制造工藝各環(huán)節(jié)之間的信息卻得不到有效的交流，很大一部分信息需要重新輸入，這是降低生產(chǎn)軋輥工作效率的主要原因。這時(shí)，軋輥制造工藝CAPP系統(tǒng)在整個(gè)信息交流中要起到橋梁的作用。VC++軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)給不同的軟件留有接口，通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)各種軟件的操作，大大提升了軋輥制造CAPP系統(tǒng)的集成性。

2 軋輥工藝設(shè)計(jì)CAPP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的總體功能結(jié)構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選擇加工工藝和計(jì)算加工切削用量，系統(tǒng)包括材料的選擇、數(shù)據(jù)的輸入，通過(guò)幾項(xiàng)選擇和可視化界面數(shù)據(jù)的輸入，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互式CAPP系統(tǒng)，并得到AutoCAD繪制的毛坯圖、Word輸出的機(jī)械加工工序卡片和工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)文檔，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示［2］。

3 軋輥制造CAPP系統(tǒng)功能介紹

圖1 軋輥制造CAPP系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

3.1 信息的輸入與整合

VC++具有可視化程度高的特點(diǎn)［1］，數(shù)據(jù)的輸入可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互式輸入，圖2是名稱數(shù)據(jù)輸入對(duì)話框。需要輸入的信息包括產(chǎn)品名稱及型號(hào)、零件名稱、零件材料、零件基本尺寸。

圖2 名稱數(shù)據(jù)輸入對(duì)話框

輸入產(chǎn)品名稱及型號(hào)，注明零件所應(yīng)用什么型號(hào)的產(chǎn)品，這里所用的是輸入方式，當(dāng)企業(yè)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還可以把這里設(shè)計(jì)成選擇方式，程序中規(guī)定各選項(xiàng)的保存路徑，這樣該區(qū)域輸入的數(shù)據(jù)將會(huì)給整個(gè)計(jì)算各結(jié)果的輸出做好標(biāo)記和歸類，可以方便保存和查找。

輸入零件名稱，將為整個(gè)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行命名。選擇零件材料，材料的種類可根據(jù)企業(yè)制造要求的實(shí)際情況進(jìn)行完善。

以上3個(gè)選項(xiàng)輸入好后，點(diǎn)擊下一步，進(jìn)行軋輥基本尺寸的輸入，如圖3。軋輥基本尺寸的輸入包括工作段和軸承段的長(zhǎng)度，端面直徑，外圓粗糙度，端面粗糙度。這些數(shù)據(jù)以軋輥JC128*082*15*R2.2-C為例，設(shè)定了初值。當(dāng)改變初值時(shí)，編輯框內(nèi)的粗略圖會(huì)隨著數(shù)據(jù)而變化。

零件基本尺寸輸入完成后，點(diǎn)擊下一步。設(shè)計(jì)程序時(shí)，將計(jì)算所用到的知識(shí)和邏輯算法編入程序，這樣輸入的數(shù)據(jù)會(huì)在程序內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算、圓整，得到毛坯的有關(guān)數(shù)據(jù)和機(jī)械加工工藝順序以及切削用量。并且得到簡(jiǎn)略的工藝安排，如圖4所示。

圖3 軋輥基本尺寸輸入對(duì)話框

圖4 工藝設(shè)計(jì)控制面板對(duì)話框

3.2 毛坯圖的生成

圖5 生成毛坯圖示意圖

毛坯圖的生成是利用參數(shù)繪圖實(shí)現(xiàn)的，采用命令文件作為參數(shù)繪圖接口，控制AutoCAD軟件自動(dòng)出圖，極大地提高設(shè)計(jì)效率。本例中輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算作為繪圖函數(shù)參數(shù)，點(diǎn)擊“毛坯圖CAD”，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行AutoCAD，繪制零件毛坯圖，如圖5。

3.3 機(jī)械加工工序卡片的生成

機(jī)械加工工序卡片的生成是利用模板法生成參數(shù)化計(jì)算書(shū)。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算和工藝順序的排序作為生成機(jī)械加工工序卡片函數(shù)的參數(shù)，點(diǎn)擊“工藝卡片”，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行 Word，并調(diào)用編程時(shí)編制的模板，生成機(jī)械加工工序卡片，如圖6。

圖6 生成機(jī)械加工工序卡片

3.4 工藝說(shuō)明書(shū)的生成

工藝說(shuō)明書(shū)的生成是利用VC++生成純文本文件。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)工藝順序的排序，切削用量的計(jì)算作為生成工藝說(shuō)明書(shū)函數(shù)的參數(shù)，點(diǎn)擊“工藝說(shuō)明書(shū)”，系統(tǒng)根據(jù)函數(shù)自動(dòng)生成純文本文件的工藝說(shuō)明書(shū)，把工藝設(shè)計(jì)過(guò)程和切削用量計(jì)算結(jié)果都保存下來(lái)，以便核對(duì)，如圖7。

圖7 生成工藝說(shuō)明書(shū)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

軋輥制造工藝CAPP系統(tǒng)集成了操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行速度快、可視化程度高的優(yōu)點(diǎn)，方便了制造軋輥工藝編制中各環(huán)節(jié)的交流和規(guī)范化，減少了重復(fù)輸入這種事務(wù)性的工作，使軋輥工藝編制效率大為提高，并且更有效地保證軋輥質(zhì)量。因此開(kāi)發(fā)軋輥CAPP系統(tǒng)的技術(shù)路線是可行的，可供開(kāi)發(fā)其他CAPP系統(tǒng)參考。

［1］ 陶元芳.機(jī)械工程軟件技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［2］ 陶元芳.機(jī)械CAD應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

［3］ 艾興，肖詩(shī)綱.切削用量手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985.

［4］ 陶元芳，王芳，陳琴芬.C語(yǔ)言命令文件式參數(shù)繪圖函數(shù)集［J］.太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，23（2）：107-112.

［5］ 陶元芳，衛(wèi)良保.VC++命令文件式參數(shù)繪圖類庫(kù)［J］.太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，24（4）：284－289.

［6］ 陶元芳，張長(zhǎng)利，苗苗.實(shí)現(xiàn)文檔自動(dòng)化的幾種方法［J］.機(jī)械工程與自動(dòng)化，2009，157：193－195.

［7］ 董黎敏，朱世和，徐燕申，等.CAPP的發(fā)展及研究現(xiàn)狀［J］.天津理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，20（2）：43-45.

（編輯立 明）

Development of CAPP System for Manufacturing Process of Steel Rollers Based on VC++

TAO Yuanfang,JIA Chunyan
（College of Mech,Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan 030024,China）

Selecting the roller manufacturing as the research object,combined with computer aided process design and technology,an automated composition of roller manufacturing is therefore programmed.Based on VC++6.0 software development tool,the roller manufacturing processes are programmed with an automatic generation of blank drawing, mechanical process flowchart,technical design manual,and the computer aided process of roller manufacturing is designed.In this way,CAPP system of roller manufacturing is constructed.

CAPP;VC++;steel rollers

TP 391.7

A

1002－2333（2014）05－0105－03

陶元芳（1957—），男，教授，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械CAD。

2014-02-19