王水兵

回轉(zhuǎn)類零件CAPP系統(tǒng)的開發(fā)

王水兵

（上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司 上海 201206）

本文分析了回轉(zhuǎn)類零件所具有的外形特征類別和這些特征上所包含的工藝、幾何信息，在此基礎(chǔ)上規(guī)劃系統(tǒng)的總體方案，利用VB程序?qū)崿F(xiàn)了據(jù)庫鏈接、工藝編譯、工時(shí)查詢以及工藝文件的輸出等功能。

回轉(zhuǎn)類零件；CAPP；知識庫

前言

工藝過程設(shè)計(jì)是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的橋梁，是整個(gè)制造系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本具有極為重要的影響。CAPP可以從根本上改變工藝過程設(shè)計(jì)的“個(gè)體”勞動(dòng)與“手工”勞動(dòng)性質(zhì)，提高工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量，并為制定先進(jìn)合理的工時(shí)定額，改善企業(yè)管理提供科學(xué)依據(jù)；同時(shí)還可以逐步實(shí)現(xiàn)工藝過程設(shè)計(jì)的自動(dòng)化及工藝過程的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)化。[1]

1 回轉(zhuǎn)類零件的工藝設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和存在的問題

CAPP是CAD和CAM之間連接的紐帶，隨著機(jī)械制造生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和當(dāng)今市場對多品種、小批量生產(chǎn)的要求，更需要工藝設(shè)計(jì)的快速化和靈活化。而傳統(tǒng)的人工編制工藝方法不僅工作量大，而且設(shè)計(jì)工藝任務(wù)比較繁瑣復(fù)雜，同時(shí)重復(fù)性勞動(dòng)比較多易出錯(cuò)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不容易被共享，因此CAPP基于計(jì)算機(jī)可以滿足工藝設(shè)計(jì)的要求，適應(yīng)現(xiàn)在的機(jī)械制造生產(chǎn)趨勢，不過現(xiàn)在的CAPP技術(shù)在適應(yīng)和功能上與CAD、CAM仍有差距。

回轉(zhuǎn)類零件和箱體類零件是常見的兩類零件，這些零件特征規(guī)律性很強(qiáng)，易于總結(jié)利用?；谶@些情況和上文所述CAPP的發(fā)展趨勢與不足提出了此課題，旨在對CAPP技術(shù)進(jìn)行探討和研究。[1]

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用CAPP的目的是通過計(jì)算機(jī)來輔助人們編制出零件的加工工藝。CAPP系統(tǒng)編制工藝首先需要得到零件的工藝、形狀信息，這是生成工藝的基礎(chǔ)，而這些信息需要人為加入或從CAD系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換進(jìn)去。下一步工作就是依靠這些信息來進(jìn)行工藝過程的設(shè)計(jì)，這包含了零件的加工順序、加工方法、基準(zhǔn)選擇及采用的機(jī)床、刀具、夾具和其它工藝裝備。因此CAPP系統(tǒng)就需要擁有工藝決策功能來進(jìn)行工藝推理、編制，同時(shí)還要存儲(chǔ)大量的工藝知識像加工規(guī)則、機(jī)床、刀具等內(nèi)容以方便工藝的設(shè)計(jì)和查詢。對初步生成的工藝進(jìn)行修改后，這樣就完成了工藝的編制，然后通過CAPP系統(tǒng)就可輸出工藝文件。從這個(gè)過程可以看出CAPP系統(tǒng)主要包含了零件信息的輸入部分和工藝決策功能、知識庫，本文以模塊的形式來進(jìn)行設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)上述功能。

2.1 數(shù)據(jù)庫連接

系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中搜索信息是因?yàn)樵O(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)已與數(shù)據(jù)庫可以建立了連接。本文建立與數(shù)據(jù)庫的連接，首先是通過VB軟件的ODBC設(shè)置數(shù)據(jù)源，然后通過AD0對象建立與所設(shè)置數(shù)據(jù)源的連接，部分代碼如下：

2.2 輸入模塊

基于回轉(zhuǎn)類零件的CAPP系統(tǒng)，由于回轉(zhuǎn)類零件相對簡單，整個(gè)零件可以看成是若干個(gè)形體要素的集合，而且這些形體要素的幾何形狀較規(guī)則，規(guī)律性較強(qiáng)，因此輸入較簡單一些。輸入零件信息是CAPP的第一步，零件信息包含了幾何、工藝信息，對零件信息描述的準(zhǔn)確性、完整性、科學(xué)性將會(huì)決定所編制的工藝過程的質(zhì)量、可行性和效率。

在現(xiàn)有工藝過程卡設(shè)計(jì)過程中，因不同工藝人員的經(jīng)驗(yàn)及思維習(xí)慣差異，往往編寫出的工藝內(nèi)容、方法、使用的習(xí)慣術(shù)語不同，工藝內(nèi)容規(guī)范工作難以實(shí)施。工藝的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化是為參數(shù)化工藝設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，對于系列化產(chǎn)品以及大規(guī)模定制生產(chǎn)模式，參數(shù)化工藝設(shè)計(jì)是一種快捷有效的工藝設(shè)計(jì)模式。利用典型工藝內(nèi)容的相似性，不僅可大大減少工藝人員的工作強(qiáng)度和對有經(jīng)驗(yàn)工藝人員的依賴，而且會(huì)提高產(chǎn)品工藝的繼承性，促進(jìn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化，提高工藝信息的一致性、完整性。[5]

圖1 軟件界面

軟件界面如圖1所示，包括工藝編譯顯示編譯模塊、典型工藝內(nèi)容模塊、常用短語符號及配置模塊、定位裝夾常用語模塊等。

2.3 知識庫模塊

在設(shè)計(jì)知識庫時(shí)應(yīng)考慮下列要求：盡量保證知識庫的相對獨(dú)立性；便于對知識的管理和維護(hù)；便于對知識的搜索。知識庫的具體實(shí)現(xiàn)上采用了兩種形式：一種是采用了包含在系統(tǒng)程序中的知識模塊；另一種則將知識處理后存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之中。知識庫內(nèi)容上大體包含了三個(gè)方面：①特征加工生成知識庫，儲(chǔ)存特征及其匹配工藝的規(guī)則；②工藝參數(shù)選擇知識庫，儲(chǔ)存機(jī)床、刀具和夾具等設(shè)備工裝，以及切削參數(shù)和加工余量的選擇規(guī)則：最后是工藝排序知識庫，儲(chǔ)存的是工序序列優(yōu)化排列的準(zhǔn)則。[2]

回轉(zhuǎn)類零件的形狀特征，形狀特征不同，在表面的加工方法和工序的安排上有很大的區(qū)別。具體的加工方法可見表1所示。

表1 外圓加工方法

2.4 工藝決策模塊

工藝決策模塊的主要任務(wù)是在獲得零件的幾何、工藝信息之后，結(jié)合知識庫中的內(nèi)容來完成工藝規(guī)程的編制工作。工藝設(shè)計(jì)過程涵蓋了加工方法選擇、工序生成、工序排序、機(jī)床及其它工藝裝備選擇等多方面內(nèi)容。本模塊就是基于邏輯推理技術(shù)來研究工藝設(shè)計(jì)過程的。

工藝決策的過程：

（1）零件工藝分析首先確認(rèn)零件的類型和這個(gè)零件的各個(gè)表面特征，然后確定零件在具體環(huán)境下的可加工性和該零件每種表面特征的主要加工方法。

（2）選擇加工方法機(jī)械零件可以看成有各種表面特征構(gòu)成，這些特征必須通過加工方法來實(shí)現(xiàn)，所以加工方法的選擇就是工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

（3）工序生成與排序以所選擇的各個(gè)表面特征的加工鏈為基礎(chǔ)，綜合考慮各特征表面的類型、加工方法等因素，確定哪些特征表面可以放在一起加工，從而可以形成零件的工序。[3]

2.5 工時(shí)查詢模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)工時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)了金切工時(shí)定額查詢規(guī)范化、科學(xué)化、信息化；快速查詢工時(shí)，提高工藝人員、現(xiàn)場技術(shù)人員查詢效率，已在公司技術(shù)部工藝組、制作一部數(shù)控組推廣應(yīng)用；建立了標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)用戶權(quán)限添加、更改數(shù)據(jù)，方便其他軟件進(jìn)行查詢調(diào)用；界面友好，可優(yōu)化改進(jìn)和二次開發(fā)。

3 結(jié)論

隨著現(xiàn)代化制造業(yè)的發(fā)展，CIMS成為一種發(fā)展趨勢，而相對于CAD／CAM，CAPP的發(fā)展比較落后，這就使得研究發(fā)展CAPP成為必然要求，基于這種情況并通過學(xué)習(xí)參考國內(nèi)外CAPP發(fā)展成果的基礎(chǔ)上，對這一課題進(jìn)行了研究，通過研究得到如下結(jié)論：

（1）通過對相關(guān)文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)，建立了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，提出了以VB為開發(fā)語言和以SQL Server作為后臺數(shù)據(jù)管理工具的總體設(shè)計(jì)方案。

（2）針對工藝數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了工藝數(shù)據(jù)的知識庫，方便了數(shù)據(jù)的查詢。由于這些知識庫是建立在SQL Server的基礎(chǔ)之上，它與系統(tǒng)的程序是分離的，便于知識庫的修改和更新。

（3）在總結(jié)零件加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，制定了相應(yīng)的知識工藝規(guī)則，以實(shí)現(xiàn)特征加工方法的生成及零件工序的排序，使以往的加工經(jīng)驗(yàn)得以繼承。

[1]褚學(xué)寧，王治森，馬 登，等．CAPP技術(shù)的智能化發(fā)展思路．中國機(jī)械工程，2003.

[2]許建新，等．現(xiàn)代CAPP技術(shù)及其發(fā)展研究．制造業(yè)自動(dòng)化，2004.

[3]夏翔．基于特征的軸類零件CAPP系統(tǒng)的研究與探索.長沙：中南林學(xué)院，2005.

[4]周善征．基于標(biāo)準(zhǔn)化回轉(zhuǎn)類零件CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]．山東大學(xué)，2006.

[5]王志紅．面向CAPP的智能工藝決策方法研究[D]．電子科技大學(xué)，2005.

TP391.7

A

1004-7344（2016）31-0221-02

2016-10-22

王水兵（1988-），男，江西人，本科，研究方向?yàn)闊煵莅b機(jī)制造技術(shù)。