机械加工工艺过程特征及其在CAPP中的应用

    1 引言

    近年来，人们积极开展CAD/CAPP/CAM的一体化研究，开发具有不同功能的CAPP系统，使CAPP的开发与应用有了一定的进步。但是，机械加工工艺过程是一个受多因素影响的复杂系统，难于用数学关系加以描述，因此，目前CAPP的实际应用尚存在许多问题。要使CAPP进入实用化阶段，首先要实现机械加工工艺过程的模型化，有了工艺过程的模型，就可以使CAD/CAPP/CAM三者之间数据及信息能迅速地传递与交换，就能有效地分析和判断工艺方案的优劣，实现工艺方案的整体优化。对机械加工工艺过程特征进行描述是工艺过程模型化的基础，本文给出整个工艺过程中的输入特征、工艺特征及其它特征，并讨论这些特征在CAPP中的应用。

    2 工艺过程特征的描述

    2.1工艺过程特征的组成

    特征必须反映事物的本质、趋势、征状、现状和面貌等，反映其核心内容，也反映其关联性、组合性。特征应该是事物的抽象体或代表体。机械加工工艺过程特征是指反映加工过程所涉及的加工对象、加工方法、加工设备等一系列的征象和指标。机械加工工艺过程所包含的内容非常多，在描述工艺过程特征时，为突出重点，抓住关键，同时为表达上的简化，一般只反映其主体内容特征。工艺过程特征通常由二部分组成，即输入特征、工艺特征和其它特征。如图1所示。

    图1 工艺过程特征的组成

    2.2 工艺过程特征的描述

    2.2.1 输入特征

    输入特征主要包含被加工工件的毛坯特征、批量特征和精度特征。输入特征反映了被加工工件的初始状态及最终精度要求等，该特征从严格意义上讲不是加工过程特征，但该特征直接影响和决定加工艺过程，故把其列入工艺过程特征中是必要的。毛坯特征主要表达毛坯材料及其成形方法、毛坯的形状类型和毛坯尺寸等;批量特征主要表达生产纲领的大小，它是制订工艺的一个重要依据;精度特征反映该工件上主要面的加工精度或加工精度要求最高的等级，该特征是确定加工方法和检查最终加工精度的依据。

    2.2.2 工艺特征

    工艺特征主要反映粗加工至精加工阶段所呈现的特征，包括方法特征、设备特征、定位特征和材料处理特征等四个方面。其中，刀具、夹具、量具和辅具等也可以作为工艺特征加以表达，考虑到这些特征依附于方法特征，为强调主线、突出重点，故未把其作为工艺特征列出。

    a.加工方法特征  在整个工艺过程中，所采用的加工方法有很多，只有正确选择才能反映出加工方法的特征。确定加工方法特征应遵循以下原则:1)在整个工艺过程中多次出现的同一种加工方法;2)对保证最终精度起决定性作用的加工方法;3)主要表面加工所采用的方法: 4)采用的特种或特殊的加工方法。

    b.设备特征  该特征主要反映与工艺方法相应的加工设备特征。由于设备与加工方法是相一致的，因此，设各的一般特征无须表达。需要表达的设备特征有:1)专用设备(如针对某产品专门设计的高效率专用机床);2)自动加工单元或自动生产线;3)特种机床。

    c.定位特征  工件的定位特征主要反映工件在加工过程中用得较多的定位方式。如轴类零件用两端中心孔或轴颈外圆表面定位;箱体类零件用“一面两孔”定位;盘类零件用内孔加端面定位等等。

    d.处理特征  在零件的加工过程中，为改变材料本身的性能或切削能，需要按排材料的热处理工序。通常，材料热处理要离开加工线进行，且所需时间相对较一长。在加工工艺中是否有热处理工序和采用什么热处理方法，对生产过程的连续性和牛产周期的长短有较大的影响，因此，有必要把材料热处理作为一个特征反映出来。

    2.2.3 其它特征

    其它特征主要反映检验和后续处理等辅助工序的有关信息。正确反映这些辅助工序的信息，对于完整表达工艺过程是十分必要的。