CAPP系统中基于零件特征的约束匹配算法设计

    1引言

    自60年代末国内外开展CAPP研究以来，已取得了一些成就，但在企业能够真正发挥作用并带来学济效益的系统却很少，理论和实践证明：工艺规程主干的生成即工艺决策（包括加工方法和加工顺序决策）是工艺设计合理与否的关键，也是工艺设计的难点，但到目前为止，这一问题一直未得到圆满解决，就其原因：一是工艺决策约束，影响因素众多，经验性强，随机性大，难以建立数学模型求解；二是工艺决策过程完全取决于零件类型，加工质量，制造环境和工艺习惯，难以设计成独立的推理机，其工艺决策知识也难以离开推理机独立提取；三是工序、工步交织在一起，相互影响，彼此制约，同时还需要考虑各种工艺约束，增加了算法设计难度。
    针对上述问题，本文提出了一种以广义工序为基础，基于零件特征信息的工艺规程主干生成约束匹配算法。

    2CAPP系统数据的特点

    CAPP系统不仅承担着工艺分析和工艺设计的任务，且是整个CIMS的数据源头，其工程数据具有：1）数据信息量大；2）数据信息结构复杂；3）数据关系复杂；4）数据的一致性；5）数据的使用和管理复杂等特点，其特征可分为形状特征、精度特征、材料特征、管理特征。可组成有序特征集。

    3特征信息链结构的构造

    零件的几何形状是由形状特征来描述的，因此形状特征是构造零件信息模型的基本单元。根据各形状特征的邻接关系（主特征与主特征之间的关系）和从属关系（主特征与辅特征或辅特征与辅特征之间的关系）作出零件形状特征关系图，通常是一个多叉树结构，为了便于访问，可将其转化为二叉树，其转化原则是：对于每一个辅特征节点，保留任一个辅特征与其主特征相连，其余的辅特征与辅特征为线性链表关系。此二叉树结构就是需要建立的零件信息模型主干，图1是一轴类零件的特征代码标示。
    
    图1.图2.零件形状特征二叉树及其加工链
    从零件形状特征二叉树树根开始，遍历二叉树。以各主、辅形状特征的几何形状、结构尺寸、加工精度、表面质量、零件材料及热处理等为依据，调用特征加工方法选择规则，确定各形状特征的加工链，并将其置于二叉树的对应特征节点之上，生成图2.所示的形状特征二叉树及其特征加工链。

    4工序排序算法
    4.1零件分类树的构造

    按照结构、工艺相似性原理，对企业所有的机械加工零件进行分析和归类，从而构造出零件分类树，其分类标志为被分类零件所固有的结构属性和工艺属性。图3表示了一个零件分类树的例子。这是一棵带有“与”/“或”节点的索引树，树中的节点分为三类：特征类、特征项和特征实例。因此，对树的索引就是对树的剪枝操作，即删除所有“或”节点分枝，保留所有“与”节点，由此形成的一棵与节点子树构成一个确定的零件类型，该结构的最大特点是：该分类树是一个动态数据结构，系统只为用户构建一个建立分类树的平台，具体内容需用户根据自己的实际需求建立适合自己的分类索引树，从而大大增加了系统的灵活性和通用性，使系统能满足不同用户的需要。其节点信息如图4所示。
    其中：info指向一个描述该实例的实例属性表，它包含该实例的所有信息。
    Father指向该实例链表所属的父实例类。
    Pricer指向该实例的前一个实例。Next指向该实例的下一个实例。
    以图1为例，就形成如下的特征关系：