一种回转体类零件的CAPP系统

　　工艺设计是涉及多方面内容而且经验性很强的科学，它决定了生产准备工作的复杂性、生产率、生产成本、产品质量及交货期，随着计算机应用技术的普及，CAPP技术越来越多地被企业所采用，它避免了传统手工编制工艺规程的诸多弊病，提高了工艺设计的质量和效率，使工艺设计知识得以积累和继承，使工艺规程标准化、规范化，从而保证了工艺质量，缩短了工艺准备周期，提高了企业的市场竞争能力。

    1　系统概述

    1.1　系统工作原理
　　本系统是以成组技术为基础，采用半创成原理，即通过检索零件所属零件组的标准工艺路线，由计算机根据具体零件的几何形状、加工精度及工艺参数经过筛选得到其工艺路线，而每一工序的详细内容则根据零件的输入参数经过工序创成逻辑决策，从而生成零件的工艺规程，并能自动绘出工序图。

    1.2　系统构成
　　如图1所示，本系统共有12个模块，12个数据文件构成。

图1　系统构成图示

　　(1) 主控模块：提供主菜单，控制工作流程；
　　(2) 输入模块：完成零件图纸信息的输入与存贮；
　　(3) 数据准备模块：为后续工序设计提供有效的数据结构；
　　(4) 毛坯选择模块：完成毛坯类型选择；
　　(5) 自动编码模块：对零件按成组分类编码系统进行自动编码；
　　(6) 工艺路线设计模块：将零件归组并由计算机自动设计零件的工艺路线，对不属于任何零件组的零件，通过人机对话方式设计出零件的工艺路线；
　　(7) 工序设计模块：完成各工序的工步设计，给出加工工序间余量；
　　(8) 切削用量优化模块：对切削用量进行计算和优化；
　　(9) 工时计算模块：计算工时定额；
　　(10) 编辑输出模块：对工艺规程提供屏幕与打印机2种输出方式；
　　(11) 工序图绘制模块：对工艺信息作进一步处理，自动按工序序号生成工序图，提供屏幕显示及绘图机绘制2种输出方式；
　　(12) 文件维护模块：为各种数据文件提供非常方便的管理功能。
　　系统中的12个数据文件是：分组矩阵、标准化工艺、名称字典、机床、加工余量、经济精度、切削用量、工时定额、加工链、图纸数据、工艺信息库和工艺文件。

    1.3　系统的工作过程
　　本系统的工作过程如图2所示。

图2　系统工作程序图示

    2　系统实现

　　传统编程方式是将工艺设计知识和决策方法编成程序代码，它是程序和数据两级结构，用这种方式实现CAPP系统的优点是计算机运算的时间短，缺点是灵活性差。
　　专家系统是具有特定领域中专家知识和智能的一种计算机程序系统，通常包括3个主要部分，即通用数据库、专门领域知识库及推理机，属三级结构组织。与传统编程方式相比，它具有较强的灵活性，加上采用人工智能研究的知识表达，问题求解等方面的日益发展，使专家系统的应用越来越广泛。
　　知识库是专家系统的基础，选择合适有效的表达方式建立相应的知识库是很重要的一步，目前采用的表达方式有决策表、决策树、产生式规则、框架法。
　　本系统在充分消化上述基本原理的基础上，在毛坯选择模块的设计上采用了专家系统技术，在工艺路线决策模块中使用了决策表，在工序创成设计上采用了标准工序模块方法，标准块可由经验丰富的工艺设计人员设计，以数据文件的形式独立于程序之外，便于修改维护，这与专家系统有同样的效果。

    3　系统运行效果

　　系统能满足一般轴、套、齿轮、盘等回转体零件的工艺设计，不仅操作方便，运行稳定可靠，而且还具有这样一些优点：①系统采用了工艺路线检索，工序内容创成的半创成式原理，是一种实用先进相结合的方法；②系统采用了分层次模块化的结构，条理清楚，编程和维护均十分方便；③系统以产生式规则和决策表等形式表达工艺决策原则，使系统更接近CAPP研究所追求的目标——模拟工艺人员的思维；④系统在工序设计上采用了标准工序模块的概念，使系统在增添新的零件组，改变某一形面要素的加工方法时更简便；⑤系统提供了很强的工艺信息管理功能，使工艺信息的输入、分析、整理和保存有机地融合在一起，为技术准备工作的规范化、标准化提供了可能，为进一步实现CAD与CAPP的信息传递留下了接口；⑥系统功能完善，最大限度地减少了各种人机交互；⑦系统提高了工艺规程的设计效率，编制-根中等复杂程序的轴类零件的工艺规程，人工方法约需5～7 h，本系统只需30 min即可打印出工艺文件，效率提高10～15倍。
　　本系统还有不足之处，可以从这样几方面进一步开发：①增加工序的排序功能，使系统摆脱零件组的限制；②进一步扩展系统生成数控代码的功能，使系统能直接为数控机床加工中心制备加工指令；③与CAD联接起来，也是一项重要的扩展内容。