王水兵

回轉類零件CAPP系統(tǒng)的開發(fā)

王水兵

（上海煙草機械有限責任公司 上海 201206）

本文分析了回轉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，在此基礎上規(guī)劃系統(tǒng)的總體方案，利用VB程序實現(xiàn)了據(jù)庫鏈接、工藝編譯、工時查詢以及工藝文件的輸出等功能。

回轉類零件；CAPP；知識庫

前言

工藝過程設計是連接產(chǎn)品設計與制造的橋梁，是整個制造系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品質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計的“個體”勞動與“手工”勞動性質，提高工藝設計質量，并為制定先進合理的工時定額，改善企業(yè)管理提供科學依據(jù)；同時還可以逐步實現(xiàn)工藝過程設計的自動化及工藝過程的規(guī)范化、標準化與優(yōu)化。[1]

1 回轉類零件的工藝設計現(xiàn)狀和存在的問題

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

回轉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，易于總結利用?；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技術進行探討和研究。[1]

2 系統(tǒng)設計

利用CAPP的目的是通過計算機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，而這些信息需要人為加入或從CAD系統(tǒng)中轉換進去。下一步工作就是依靠這些信息來進行工藝過程的設計，這包含了零件的加工順序、加工方法、基準選擇及采用的機床、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行工藝推理、編制，同時還要存儲大量的工藝知識像加工規(guī)則、機床、刀具等內容以方便工藝的設計和查詢。對初步生成的工藝進行修改后，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行設計以實現(xiàn)上述功能。

2.1 數(shù)據(jù)庫連接

系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中搜索信息是因為設計系統(tǒng)時已與數(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設置數(shù)據(jù)源，然后通過AD0對象建立與所設置數(shù)據(jù)源的連接，部分代碼如下：

2.2 輸入模塊

基于回轉類零件的CAPP系統(tǒng)，由于回轉類零件相對簡單，整個零件可以看成是若干個形體要素的集合，而且這些形體要素的幾何形狀較規(guī)則，規(guī)律性較強，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確性、完整性、科學性將會決定所編制的工藝過程的質量、可行性和效率。

在現(xiàn)有工藝過程卡設計過程中，因不同工藝人員的經(jīng)驗及思維習慣差異，往往編寫出的工藝內容、方法、使用的習慣術語不同，工藝內容規(guī)范工作難以實施。工藝的標準化、規(guī)范化是為參數(shù)化工藝設計奠定基礎，對于系列化產(chǎn)品以及大規(guī)模定制生產(chǎn)模式，參數(shù)化工藝設計是一種快捷有效的工藝設計模式。利用典型工藝內容的相似性，不僅可大大減少工藝人員的工作強度和對有經(jīng)驗工藝人員的依賴，而且會提高產(chǎn)品工藝的繼承性，促進工藝的標準化，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

在設計知識庫時應考慮下列要求：盡量保證知識庫的相對獨立性；便于對知識的管理和維護；便于對知識的搜索。知識庫的具體實現(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于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之中。知識庫內容上大體包含了三個方面：①特征加工生成知識庫，儲存特征及其匹配工藝的規(guī)則；②工藝參數(shù)選擇知識庫，儲存機床、刀具和夾具等設備工裝，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，儲存的是工序序列優(yōu)化排列的準則。[2]

回轉類零件的形狀特征，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是在獲得零件的幾何、工藝信息之后，結合知識庫中的內容來完成工藝規(guī)程的編制工作。工藝設計過程涵蓋了加工方法選擇、工序生成、工序排序、機床及其它工藝裝備選擇等多方面內容。本模塊就是基于邏輯推理技術來研究工藝設計過程的。

工藝決策的過程：

（1）零件工藝分析首先確認零件的類型和這個零件的各個表面特征，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）選擇加工方法機械零件可以看成有各種表面特征構成，這些特征必須通過加工方法來實現(xiàn)，所以加工方法的選擇就是工藝設計的基礎。

（3）工序生成與排序以所選擇的各個表面特征的加工鏈為基礎，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 工時查詢模塊設計

系統(tǒng)工時模塊實現(xiàn)了金切工時定額查詢規(guī)范化、科學化、信息化；快速查詢工時，提高工藝人員、現(xiàn)場技術人員查詢效率，已在公司技術部工藝組、制作一部數(shù)控組推廣應用；建立了標準工時數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)用戶權限添加、更改數(shù)據(jù)，方便其他軟件進行查詢調用；界面友好，可優(yōu)化改進和二次開發(fā)。

3 結論

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習參考國內外CAPP發(fā)展成果的基礎上，對這一課題進行了研究，通過研究得到如下結論：

（1）通過對相關文獻的學習，建立了系統(tǒng)的總體結構，提出了以VB為開發(fā)語言和以SQL Server作為后臺數(shù)據(jù)管理工具的總體設計方案。

（2）針對工藝數(shù)據(jù)的特點，設計了工藝數(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）在總結零件加工技術的基礎上，制定了相應的知識工藝規(guī)則，以實現(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)驗得以繼承。

[1]褚學寧，王治森，馬 登，等．CAPP技術的智能化發(fā)展思路．中國機械工程，2003.

[2]許建新，等．現(xiàn)代CAPP技術及其發(fā)展研究．制造業(yè)自動化，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：中南林學院，2005.

[4]周善征．基于標準化回轉類零件CAPP系統(tǒng)設計[D]．山東大學，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，2005.

TP391.7

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1004-7344（2016）31-0221-02

2016-10-22

王水兵（1988-），男，江西人，本科，研究方向為煙草包裝機制造技術。