CAPP系统中通用化及实用化关键技术研究

    0 引言
   
    CAPP是制造业信息化的一个重要环节，它将产品数据转换成面向制造的指令性数据，是连接 CAD 与CAM 之间的桥梁。由于企业中 CAD 应用的水平不一致，企业对工艺的不重视，创成式 CAPP系统未进入实用阶段，工艺设计系统功能的局限性，以及工艺设计对产品对象、制造环境和生产类型的依赖性等，在一定程度上限制了 CAPP的推广应用。
   
    本文探讨并给出通用化 CAPP系统的结构及关键技术，着力解决 CAPP系统通用化程度与系统的实用性不相适应的难题。在总结企业中的工艺设计经验，对零件结构、工艺知识、制造资源进行规范化的基础上，采用与传统工艺知识相一致的几何特征分类方法，建立以七大类几何基本特征和十大类几何附加特征为载体的特征工艺信息模型。建立基于几何基本特征的工艺设计模板，采用在模板内进行工艺参数化匹配方法，由几何基本特征的工艺设计模板确定零件的主干工艺路线，并根据特征工艺迭加规则和辅助规则，把几何附加特征工艺迭加到零件的主干工艺路线中去。为了适应不同企业制造环境的变化，建立工艺环境资源适配器，使得生成的工艺规程中设备、工艺装备与企业中实际资源相匹配。这些技术的突破性进展，有助于开发通用化、实用性的 CAPP系统，同时符合工艺人员的思维习惯，将 CAPP推广应用向通用化、实用化方面推进一大步。
   
    1 通用化 CAPP系统的结构
   
    本文从模式上研究 CAPP系统的通用性问题，通用化 CAPP系统的结构如图 1 所示，该系统的工艺生成采用基于几何基本特征工艺设计模板技术，建立在工艺知识库/制造资源库的管理平台上，能满足系统的初始化、工艺知识更新和系统扩充等要求，可以覆盖轴类、箱体类、支架类、盘套类、齿轮类等零件的工艺规程的编制，符合工艺人员的思维习惯。
   
    2 零件信息的特征描述与提取
   
    2.1 零件特征工艺模型
   
    零件信息的描述和输入是 CAPP系统的关键技术之一。CAPP系统的输入信息就是需加工零件的几何与制造特征信息，它是 CAPP系统进行工艺决策生成零件加工过程的初始依据。
   

    根据工艺规程设计的特点和零件在加工过程中的形成关系，从工序独立的角度来划分几何特征，将零件的几何形状分为基本特征和几何附加特征。其中基本特征描述零件基本几何形状的主要外表面，附加特征描述零件次要几何形状以及在功能、结构、工艺特点上存在组合要求的特征，它依附于基本特征。基本特征决定的是零件的工艺规程框架，决定零件加工的主要工艺路线，附加特征则是零件具体结构的描述，是在几何基本特征加工的基础上，一般需要增加工序或至少是增加工步才能形成。根据此定义，零件可以看作由一个基本特征和若干个附加特征组合而成。
   
    零件的特征信息从制造角度看，可分为总体特征、几何特征和工艺特征。其中几何特征作为工艺特征的载体，工艺特征可由几何特征通过映射和转化得到。
   
    1)总体特征是指零件的管理信息，描述的参数包括产品型号、零件名称、零件图号、材料名称、毛坯类型、外型尺寸、生产批量等。2)几何特征是指零件的几何形状和尺寸，可分为七大类几何基本特征和十大类几何附加特征。3)工艺特征是指附属在几何特征之上的工艺属性。包括精度特征、材料特征、技术特征和资源特征等。零件的特征工艺模型如图 2所示。