内燃机零部件 CAPP系统的工艺建模

    1 系统分析
   
    内燃机零部件工艺设计系统涉及两方面的功能:一方面是利用系统存储的工艺数据信息进行工艺决策;另一方面是生成内燃机零部件的工艺文件，因此，系统工作过程实际上是对工艺数据的访问、调用、处理、生成的过程。
   
    工艺数据是指在工艺设计过程中所使用与产生的数据。工艺数据库的设计内容是根据CAPP应用的环境及 CAPP工艺数据库的内容，进行符合CAPP应用语义的逻辑设计;提供一个确定存储结构的物理设计;建立实现系统目标，并能有效存取数据的数据模型。由于工艺问题的复杂性、经验性和多样性，工艺知识本身不具有精确的和严密的数学模型，到目前为止还没有一个被广泛认可的工艺数据模型。本文从总结工厂经验人手，从零件整体出发，通过 GT技术，针对具体企业环境对零件工艺归纳分类，按相似零件族总结工艺设计经验，分析工艺设计过程，找出内在规律，提出:
   
    (1)基于工艺活动要素的抽象模型，建立工艺规程数据层次化结构;
    (2)基于成组技术建立标准工艺路线数据库，基于加工元抽象建立零件特征型面加工方法;
    (3)建立工艺规程与零件的关系模型。
   
    2 工艺规程数据的表达
   
    2.1 工艺活动要素的抽象
   
    工艺规程的形式多种多样。工艺规程的输出结果有工艺过程卡(又称工艺路线卡)、机械加工工序卡、机械加工检验卡等。其复杂程度也因生产类型及工厂习惯的不同，而差别很大。在美国 AMRF(Automated Manufacturing Research Facility)的I艺规划过程的数据模型中，为了便于描述一个制造环境内的各种活动或工艺规程，提出了工艺活动要素(WorkElement:WE)的概念。WE是制造活动的基本要素，可以把 WE看作状态空间的操作，每执行一个WE，状态就发生一次转换。工艺规划的设计过程，可看作是由初始状态(毛坯)到最终状态(零件)间的一系列状态构成的状态空间。本文采用 WE的概念，来表达工艺活动。WE是工序、安装、工步的总称。一个复杂的工艺活动过程可以分解为一系列可操作的、无二义性的基本实体要素。工艺活动自身的层次关系可以抽象为如图1所表示的工艺活动层次化模型。根据工艺活动层次化模型，工艺规程分解为以下四部分信息:
   

    (1)工艺表头信息 包括零件名称、零件图号、工艺路线号、毛坯类型、材料牌号每台件数等。
    (2)工艺路线信息 包括生产线、工段、工序顺序及编号、工序名称、工序简图、设备编号、设备型号等。
    (3)工位信息 包括特性重要度、夹具代号、量具代号、刀具代号、辅具代号等。
    (4)工步信息 包括工步号、工步内容、刀具、切削速度、切削深度与进给量等。
   
    2.2 工艺规程数据库的关系模型
   
    内燃机零部件 CAPP系统工艺规程数据库分为全局工艺规程数据库和局部工艺规程数据库。全局工艺规程数据库保存零部件工艺表头信息、工艺路线信息、工位信息、工步信息、设计人员信息等。局部工艺规程数据库为个别设计者占用，存放的是个人工艺设计内容、当前设计者的信息。根据权限，设计者可以将新设计的工艺由局部工艺规程数据库存人全局工艺规程数据库，也可以从全局工艺规程数据库存放到局部工艺规程数据库的指定区域，进行编辑修改，设计结束后再存入全局工艺规程数据库。
   
    内燃机零部件 CAPP系统的工艺规程数据库采用关系型数据库。在关系模型中，数据的逻辑结构是一张二维表。工艺表头信息、工艺路线信息、工位信息、工步信息之间的关系模型如图2所示。