曲轴CAPP系统设计

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曲轴是交通运输行业大量使用的异形轴类零件。由于复杂的结构和较高的精度要求，使得其工艺过程十分复杂，工艺流程长，且工艺文件格式常采用工序卡片，需绘制完善的工序图并标注详细的尺寸和形位公差、粗糙度、基准及定位夹紧符号等制造信息。这使得曲轴的工艺设计劳动强度大、效率低。针对这种情况，我们开发了曲轴CAPP系统。
    1 系统介绍
    1.1 系统功能
    曲轴CAPP系统具有如下功能:(1)输入零件图信息;(2)主要工艺过程自动化设计;(3)对当前工艺文件进行编辑(增加、修改、删除、搜索);(4)对工艺知识库包括加工方法名词库、工序元库、加工方法规则库的浏览和编辑(增加、修改等);(5)输出工艺过程卡和工序卡;(6)工艺文件入库。
    1.2 系统结构
    系统结构如图1所示。各模块功能如下:
    (1)零件图号检索模块。用户可根据"零件图号"到零件图号库中搜索该零件图，若存在，则将原工艺设计的信息调入运行库直接编辑并输出;否则，就开始一个新工艺的设计。
    (2)信息输入模块。包括表头/表尾信息输入子模块:该信息在某一零件所属工序卡中内容不变;总体信息输入子模块:该信息对工艺推理有直接或间接影响;特征信息输入子模块:该信息与加工方法选择直接相关。通过图标菜单，选择各轴段形状特征，输入其几何和工艺信息，并存储所有信息;对特征图素进行拼装，完成零件简图绘制。
     



    (3)工艺推理模块。根据几何和工艺特征信息为每一个轴段特征匹配一条工艺链;根据总体信息和工序工步词典生成工艺过程文件。工艺数据包括:工步、加工设备、刀具、辅具等。所有数据可根据用户要求存盘。
    (4)工艺过程编辑模块。对当前工艺过程文件进行增加、修改、搜索、删除等操作。
    (5)零件图/工序图浏览/生成模块。对已有的零件图可浏览和编辑;在下拉式列表框中点击工艺名称，可浏览工序图，可添加定位夹紧、形位公差、粗糙度、基准等符号。还可以自动取名存盘。
    (6)工序卡生成模块。根据工序号可浏览工序卡;对其中工序图，可重新修改;对没有工序图的，
    可重新添加工序图。
    (7)工艺数据/知识库维护模块。对加工方法名词库、工序工步词典库、标准工艺库进行浏览、增加和修改。
    (8)尺寸及形位公差查询模块。可提供尺寸小于500及国标规定的各项形位公差的查询。
    (9)标注模块。标注尺寸、形位公差、表面粗糙度、基准和定位夹紧符号等。
    (10)打印输出模块。输出工艺过程卡片和工序卡片。
    1.3 系统开发模式
    曲轴CAPP系统是基于传统派生式、创成式CAPP技术，吸收专家系统将数据与程序分离的一种混合式CAPP系统。工艺链匹配属创成式，工艺过程和工序图生成基于派生式和创成式，最后则由人机交互式完成整个工艺设计。图2是系统的工作流程.

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1.4 系统开发环境
    曲轴CAPP系统的开发环境包括:硬件:主机586微机;软件:操作系统为中文Windows98,应用系统为Autolisp高级语言系统，Auto-CADR14forWindows和VisualFoxpro6.0forWindows.
    1.5 系统主要特点
    系统的主要特点如下:①以轴段信息为单元、特征信息为基础建立曲轴CAPP工艺模型;②建立了通俗易懂的形状特征代码和加工方法代码;③实现了与CAD系统和CAM系统在特征层上的信息集成;④将特征技术、传统派生式、创成式及专家系统思想熔为一体构造工艺决策规则;⑤利用OLE技术实现了工序图与工序卡片的正确连接，可得到较通用的工序卡文件格式;⑥工艺设计的效率较高，设计时间一般不超过40min,
    2 关键技术介绍
    2.1 零件信息输入描述
    零件信息输入的设计思想如下:
    (1)信息描述和输入需与CAD系统实现信息集成，故采用特征技术。
    (2)考虑到曲轴结构的特殊性及企业工艺表述的习惯，将曲轴信息按层次化描述，并附以特定的代码。
    特征代码和工艺信息模型见表1和图3。信息翰入的结果将建立两个重要的文件:①轴段索引文件(*INDEX.TXT):记录某轴段形状特征代码。如(ZJ02WYZDR)表述第2段主轴颈是两端倒圆角的圆柱;②特征数据文件(*DAT.TXT):记录特征型面的几何及工艺信息。如(ZJ02(IT6)(RaO.32)(RcCH)(D76)(L38)…)，其中，(IT6)-精度等级为6;(Ra0.32)-粗糙度为0.32;(RcCH)-热处理为淬火;(D76)-直径为76;(L38)-长度为38.
     




    设计中的关键技术如下:
    对话框设计及操作。编辑框内默认值是上一次输入的保存值。公差及粗糙度值必须小于总体信息输入值(有效性验证)。
     



    (2)图形即时显示、图形拼合。前者可防止漏输或错输信息，提高输入质量和效率;后者是为了绘制零件图。
    (3)数据结构的合理设计/存储。表头/表尾:FoxPro数据表;总体信息:Autolisp点对;特征信息:Autolisp联接表。数据输入过程如图4所示。
    (4)图标菜单设计。
     



    2.2 推理机设计
    2.2.1 加工方法名词库的建立
     


    因为工艺链是由一个一个的加工方法名词构成，故应对加工方法名词进行定义，如表2所示，所有的工艺链(加工方法名词)都由汉语拼音字母表示4位码，这是工艺推理的基础。加工方法代码用汉语拼音字母表示，制定的方法如图5所示。图5中，各组成部分代码分别为:(1)工艺类别:车-C;铣-X;刨-B;磨-M,(2)工艺方法(或加工面):端面-DM;外圆-WY;中心孔-ZXK;淬火-CH,等。(3)粗精类别:粗加工-C;半精加工-B;精加工-J;光整加工-G，等。这个库可作为通用的子库存在。因此，上述主轴颈外圆工艺链可表示为:CWYC-CWYJ -MWYC-CH-MWYB-MWYJCPGG，其中CPGG表示在车床上抛光。

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2.2.2 工序/工步词典的建立
    工序工步词典是加工曲轴零件所具有的所有可能的工序的集合。工序元知识库除包含工序名称外，重要的一点是按顺序排列，其中就含有加工规则信息，我们把库中的每一条记录称工序元。优先级是工序排列的主要依据之一，其制订的原则是根据工艺学理论再结合工厂经验综合而成。工序元代码采用数值型数据，每位代码有着特定的意义，如:轴段1序号01加工方法01表示粗车第一段主轴颈。其中轴段序号1表示主轴颈段，若为2，则表示连杆轴颈等;轴段序号01表示第一段，如第一段主轴颈等;加工方法01表示粗车，若为02，则表示半精车等。工序元代码实质是表示某一轴段的某一工步名称。
    工艺设计的任务是，将用加工方法名词代码表示的特征工艺链(通过中间的转换程序)变成用工序元代码表示的零件加工工步文件。加工方法代码、轴段码与工序元代码的关系为:
    轴段码+加工方法代码=工序元代码
    如:zjo1+cwyc=l0101。
    推理过程的实现如图6所示。加工工步文件生成后，再根据工艺过程文件生成的条件到工步文件中搜索工艺过程文件中每一工序存在的条件。若每个条件都满足，则记录下该工艺过程的名称，以此为依据生成工序图。
     




    3 工序图生成
    每一个工序图的生成，是根据其工艺过程名称制定的。系统采用程序方法绘制工序图形。图形绘好后，可点击标注菜单进行各项标注。最后可将完整的工序图保留存盘。其流程图如图7所示。对工序卡编辑有两种方法:(1)若工序卡中已有图形，可双击修改窗口，自动回到CAD系统中去。此时只可添加各项符号，或点击工序图浏览菜单后选某一工序名称重画工序图，再回到工序卡编辑状态;(2)若工序卡中没有图形而又需要添加
     




    图形，则点击"工序图修改"菜单，出现"Insertobject"窗口，此时利用OLE技术也可将工序图添加到工序卡中。
    4 结 语
    曲轴工艺设计可通过建立知识库将形状特征与加工链相联系，每一个加工链对应一个工步文件，而每一个工艺过程则由多个工步组成。根据工艺过程名称到工序图库中匹配相应的工序图。通过数据库报表生成工艺文本文件，再通过OLE技术实现图形自动粘贴，从而实现工艺过程的自动设计。

ZHWEI0203339

给力，学习了！