基于零件-设备特征匹配的通用CAPP方法

    在式（3）中，将描述对象的特征分为通用特征和自定义特征两大类，其中通用特征便于分类，通用性强，应用范围较广，因此我们用固定的描述参数对它进行描述，用户只需根据提示输入具体数值，如零件特征中的管理特征、基本形状特征、精度特征、材料热处理特征和设备制造能力特征中的管理特征、常规功能特征等都属此类。自定义特征不便于分类，一般都为各企业专用，因此其描述参数要由用户根据习惯自行定义，用户在系统中既要输入描述参数名称又要输入具体数值，如零件特征中的特殊形状特征、技术特征和设备制造能力特征中的特殊功能特征等都属此类。

    图3为上述的P-EFM信息描述模型图。由于用户可以自行定义特征及其描述参数，因而能描述各种零件特征信息和各个企业加工设备制造能力特征信息，故为实现系统通用性和实用性打下了良好的基础。

 
 
    图3 P-EFM信息描述模型

    三、特征匹配思想

    一般而言，任何零件都可以看成由若干个形状特征按一定的关系组合而成，各个形状特征可采用的加工方案在长期的生产实践中得到了较全面的总结和广泛认可，每种加工方案的每道工序与企业设备之间必定存在着1：q（q≥0）的关系（即一道工序对应着q台设备，若q=0，说明企业无设备加工该道工序；若q=1，说明企业只有一台设备加工该道工序；若q＞1，说明企业有若干台设备加工该道工序）。加工零件与企业设备之间的关系可以用图4所示的层次结构进行描述。

 
 
    图4 零件—设备的关系

    设备制造能力功能特征中的加工零件范围信息包括可加工材料、可加工零件范围、可用加工方法、可加工形状特征范围及可达加工精度范围等信息。通过建立设备制造能力功能特征与零件特征之间可比较的对应关系，便可获取能加工零件形状特征的合适的备选设备。因此，设备制造能力特征决定了该种设备是否可以用来加工相应零件的形状特征。P-EFM就是基于上述思想，将零件特征与设备制造能力特征进行比较，最终找到零件形状特征的可行加工方案，为后续开发工作提供切实可行的保障。

    根据P－EFM，可能出现以下三种结果：

    (1)某个形状特征的m种加工方案都不能实现，说明零件特征与设备制造能力特征不匹配，零件因设备问题无法在企业进行加工；

    (2)每个形状特征都只有一种可行加工方案；

    (3)n（n≥1）个形状特征有m（m＞1）种可行加工方案。

    结果（2）和（3）又将出现以下两种情况：

    一种情况是可行加工方案的每道工序与企业设备之间存在着1∶1的对应关系，说明零件特征与设备制造能力特征成一一对应的匹配关系，企业有设备可以加工该零件。另一种情况是可行加工方案中的某道工序与企业设备之间存在着1：q（q＞1）的对应关系，说明零件特征与设备制造能力特征成一对多的匹配关系，企业有设备可以加工该零件。在多工艺方案评价和选择模块中择优选用。

    四、系统模块

    基于上述模型与思想，我们主要以Visual Foxpro 6.0为开发平台，开发了一个可以根据企业具体的设备条件制订零件机械加工工艺规程的CAPP系统，其结构流程如图5所示 。
 

 
    图5 系统结构流程框图

    下面介绍各模块的主要功能。

    (1)信息输入模块

    该模块主要实现零件特征信息和企业设备制造能力特征信息的输入。

    (2)特征匹配模块

    通过该模块进行零件特征信息和企业设备制造能力特征信息的匹配，找出零件形状特征的可行加工方案及可加工设备。

    (3)多工艺方案生成模块

    根据匹配结果，生成合乎企业设备条件的零件加工的多种工艺方案。

    (4)多工艺方案评价和选择模块

    该模块以零件的生产周期、制造成本和企业设备条件为评价指标，采取单目标简单评价或多目标综合评价策略，对多工艺方案进行评价和优先排序，并据此选择所需的工艺方案。

    (5)零件图生成模块

    该模块负责将数据库中的零件几何信息进行格式转换，在AutoCAD 2000中自动生成零件图。

    (6)工艺规程生成、修改和输出模块

    利用Windows系统的对象的联接与嵌入（OLE）功能，将零件图插入所选的工艺文件，生成工艺规程；用户对系统生成的工艺规程进行修改并确认后，输出最终的工艺文件。

    五、结论

    本文提出的P-EFM的CAPP思想方法，便于实现CAPP系统对零件信息与企业设备制造能力信息的综合考虑。经试用表明，所开发的系统以其模块化、灵活化、柔性化、用户化的特点满足了企业对CAPP系统的通用性、实用性的要求。