基于特征的箱体零件CAPP系统的研究

    0引言
   
    工艺设计是工厂工艺部门的一项经常性技术工作，是生产技术准备工作的关键，是经验性很强且随生产环境变化而变化的决策过程，是连接产品设计与产品制造的桥梁。计算机辅助工艺规程设计(CAPP)可以实现工艺设计的自动化、规范化、标准化与优化，提高设计质量，缩短设计周期。因此，CAPP技术在生产中占据着越来越重要的位置。
   
    1系统总体结构设计
   
    系统采用创成式设计方法，根据工艺数据库中的加工信息以及各种工艺决策逻辑，自动生成零件的加工工艺规程。系统总体结构如图1所示。
   

    2系统开发的关键技术
   
    CAPP系统通常包括4个基本组成部分:零件信息描述、工艺决策、工艺数据库、零件工艺信息输出。其中，零件信息描述、工艺决策及工艺数据库是CAPP系统核心技术。
   
    2.1零件特征信息描述与提取
   
    随着特征技术及CAD/CAPP/CAM集成技术的发展，在CAPP系统中更多地采用特征描述法来描述零件的信息。
   
    零件特征就是零件上具有特定结构形状和特定工艺属性的几何外形域，它能够被确定的加工方法加工成形。特征技术把零件的形状特征和加工特征连接起来.从零件的形状信息中获取相应的加工信息，更准确地生成零件特征面加工方法。
   
    本系统采用方位特征表示法来描述箱体类零件信息。这种描述方法把箱体类零件分解，使其各个加工方位单独成为一个描述单元，零件各特征依附在方位面上加以描述。对于较为规则的箱体类零件，各表面按其法线在三维空间坐标系中所指方向可划分为6个加工方位，即Z轴正向、Z轴负向、X轴正向、X轴负向、Y轴正向、Y轴负向。对于复杂的箱体零件，可以根据需耍，附加定义其他的加工方位。
   
    系统建立了七位十进制数字代码的零件信息特征编码结构，各位码的含义如下:
   
    第一位码:描述箱体零件各面的空间方位。
    第二位码:描述基本特征(箱体各方位面)的表面粗糙度。
    第三、四位码:描述第一位码方位上对应的辅助特征类型，如凸台面特征、孔特征和槽特征等。
    第五位码:描述辅助特征的表面粗糙度。
    第六位码:描述辅助特征的尺寸段。
    第七位码:描述零件的生产量。
   
    例:图2所示规则箱体类零件的信息输入后，系统自动生成该特征面的特征码:4312202。按数字顺序含义为;Z轴负向方位面(下面)，方位面粗糙度O.8<Ra≤1.6μm，有T型槽，T型槽粗糙度1.6<Ra≤6.3μm，此方位面上没有孔，大批量生产。6个方位面信息都输入完毕后，生成6组特征码，即形成该零件的特征矩阵，用二维数组的形式存储在数据库中，供工艺决策模型调用。
   

    2.2基于特征的工艺决策
   
    工艺决策主要完成大量工艺数据和工艺知识的收集，根据工艺设计的基本原则来确定零件各加工面的加工方法和工序序列并将所有面的工序合理地排序，生成整个零件的工艺规程。在创成式CAPP系统中，将各种工艺决策方法和决策过程建立为计算机可以处理的决策模型，采用自动特征识别技术获取零件的加工特征，依靠系统进行工艺决策，自动生成零件的工艺规程。本系统建立了基于特征的工艺决策模型，通过建立平面特征加工决策表、孔特征加工决策表和槽特征加工决策表完成零件各特征面的加工方法和工序序列的确定，通过建立基于工艺知识的推理规则模型完成所有工序的合理排序。
   
    例如，对箱体上待加工孔进行工艺决策时.程序检索零件特征矩阵，若某方位面上第三、四位码是21，表示此方位面上有一个通孔，第五位码若是3，表示该孔的粗糙度0.8<Ra≤1.6μm，再检索第六位码，若是1，表示该孔直径d≥30mm，对照孔特征加工决策表，系统自动生成该孔的加工方案为:桓锺→半精锺;若第六位码是2，表示孔直径20≤d<30mm，系统自动生成该孔的加工方案为:钻孔→扩孔→钱孔。