CAPP系统中通用化及实用化关键技术研究

    2.2 零件特征信息的输入
   
    2.2.1 零件特征工艺参数库的建立
   
    构建零件特征工艺参数库，存储零件特征工艺信息。特征工艺参数库中的信息分为两类信息，一类是逻辑判断信息，该类信息给出的是系统根据国标或规范提供的一系列参数，如精度等级、热处理状态、材料牌号等。一类是量化参数信息，该类信息需要工艺设计人员的输入，如结构尺寸、测量参数等。
   
    每一个几何特征（包括几何基本特征和几何附加特征）作为特征信息的载体，赋予惟一的标识，采用数据库方式存储，特征要求的内容为字段的参数，不同的特征则为数据库的记录，每一条记录就是特征信息的总和。
   
    为了便于工艺决策和零件信息的存储与管理，按零件特征组成零件信息，零件特征信息存储采用面向对象的类结构，形成零件特征类库。特征类库中的参数对工艺路线的制定、工艺装备、切削用量的选择具有决定性的作用。
   
    2.2.2 特征信息的输入
   
    零件特征信息的输入包括总体特征信息输入和特征工艺信息输入。零件的总体特征信息是在产品的设计阶段产生的，已经存放在系统的数据库中，可以从产品数据库中自动导入。特征工艺信息主要是零件图上标注的信息，由于 CAD模型的不一致，以及自动识别技术的局限性，需要在系统输入界面上采用人机交互方式进行选择性输入或直接输入。
   
    零件特征工艺信息的输入分两步进行。第一步，根据零件的图样信息，识别零件的几何基本特征参数及其相应的工艺参数。几何基本特征识别时，主要是以零件的外轮廓为主，与工艺设计无关的轮廓与结构可以进行适当的简化，以便于特征的处理，包括工艺简图的绘制与生成。第二步，根据零件的图样信息，识别零件的几何附加特征参数以及相应的工艺参数，几何附加特征识别时，主要考虑各种需要加工结构要素的基准关系、测量尺寸、与轮廓的连接参数等。
   
    3 基于特征工艺设计模板的工艺生成
   
    3.1 基于几何基本特征的工艺设计模板
   
    基于几何基本特征的工艺设计模板是按照零件的几何特征大类进行划分。其目的是使得模板结构变小，模板的多义性减少，提高模板适配的精度。特征是构成零件的基本要素，不同的零件是由相同的若干种几何特征组合而成的，解决了几何特征的工艺以及各种几何特征工艺的迭加方法，即可使用这类模板进行各种零件工艺的生成。
   
    基于几何基本特征的工艺模板的设计，将几何基本特征工艺信息集分为条件和结论两大部分。条件部分是由特征号、特征名称、毛坯状态、材料热处理、最高精度等组成。结论部分按照加工的工序，分为粗加工、半精加工、精加工、磨削加工、精密加工等几个阶段，每个阶段的工艺内容排列顺序是：工序号---工艺名称-工序内容-车间---设备---刀具---夹具-基准-工时等。其中工序内容包含若干个工步和工序精度及几何尺寸，把工序内容用不同的参数表示，并进行规范化、标准化。这样，将零件的几何基本特征的工艺按加工阶段进行有序的排列，组合在一起，就形成特征工艺设计模板。
   
    3.2  基于特征模板的工艺生成方法
   
    几何基本特征的工艺设计模板结构如图3所示。工艺生成以几何基本特征工艺设计模板决定零件的主干工艺路线，同时考虑零件的附加特征工艺，按照一定的迭加规则，将附加特征工艺迭加到主干工艺路线去，实现零件工艺规程的生成，使得工艺修改量小，工艺生成简单。
   

    （1）几何基本特征工艺的匹配
   
    按照零件的材料和几何基本特征中加工表面精度要求最高的精度等级，进行零件加工阶段的划分，匹配几何基本特征工艺设计模块，生成零件的基本特征工艺，形成零件的工艺主干路线。
   
    （2）几何附加特征工艺的匹配
   
    按零件几何附加特征的加工顺序，根据零件几何附加特征名称、特征号、最高精度等，匹配附加特征工艺模块，依次生成零件的附加特征工艺。
   
    （3）基本特征工艺与附加特征工艺的迭加。
   
    根据特征工艺迭加规则，将附加特征工艺依次插入到零件的工艺主干路线中，生成零件的初始工艺文件。
   
    3.3 特征工艺迭加规则库和辅助规则库的建立
   
    为了实现几何基本特征工艺、附加特征工艺按照一定的规则生成零件工艺，需要建立特征工艺迭加规则库，并在数据库中以表的形式存放。表的横坐标字段为基本特征与附加特征共17 种，表的纵坐标字段为附加特征 10种，而且每一个几何特征分为粗加工、半精加工、精加工、磨削加工、精密加工等 5个精度区段，这样就构成了特征工艺迭加规则矩阵。这个特征工艺迭加规则表不仅反映了不同的精度区段、几何基本特征工艺与几何附加特征工艺、几何附加特征工艺与几何附加特征工艺的迭加规则，也反映了相同的精度区段中各工序的排序应满足相应的逻辑关系，如平面在孔加工之前，螺纹在孔加工之后，几何基本特征与几何附加特征加工有主从关系，如圆周槽、螺纹、键槽在轴加工之后等。
   
    然而，特征工艺迭加规则仍不能完全满足特征工艺迭加的要求，还需要借助一些辅助规则，才能生成零件的初始工艺文件。例如：几何基本特征工艺的加工区段是按最高精度确定的，对于阶梯轴有不同精度的外圆，低精度的外圆加工工艺则按精度辅助规则在调用几何基本特征工艺模板中自动生成，不需要全部调出，再删除多余部分等。
   
    4  企业资源适配器的建立
   
    CAPP 系统推广应用的难度主要有，企业中不同的制造资源环境和企业中不同的工艺设计人员会生成不同的工艺规程，这也是 CAPP 通用化必须解决的难点之一。建立企业资源适配器主要解决 CAPP 系统能适应不同企业资源的变化，通过应用前期的相关工作，使系统在不改变结构的前提下，满足不同企业的要求。企业资源主要包括两大部分，一是企业中现行的一些工艺规范（如现有的工艺模式、工艺方法等），它涉及到相关规则的调整；另一是现行的工艺条件（如设备、工装等），它涉及到相关数据库的调整。企业资源适配器的结构如图4 所示。