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【摘 要】随着机械制造技术的发展，特别是CAD/CAM系统向集成化、智能化、网络化、可视化方向的发展，CAPP计算机辅助工艺设计越来越受到人们所重视。创成式系统基本思路是将人们设计工艺过程时用的推理和决策方法转换成计算机可以处理的决策模型、算法及程序代码，从而依靠系统决策，自动生成零件的工艺过程。本文是以一个轴类零件为例，研究回转体零件CAPP系统的工艺生成方法。试图采用从零件到毛坯的逆向推理来生成零件的工艺，创成各个表面要素的加工链。通过对加工链的分析和重构，生成零件的机械加工工艺。
【关键词】回转体；创成式；CAPP；工艺
1.CAPP系统简述
CAPP（computer aided process planning,计算机辅助工艺过程设计）的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。它是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。
图1-1 CAPP系统组成
2.创成式CAPP工艺数据库的建立
创成式CAPP工艺数据库包含许多要素，例如：加工方法，加工顺序的确立，零件毛坯材料，工件热处理工艺，机床刀具选择等等。本文是应用C++汇编语言，事先在ACCESS中创建多个数据库表格，应用C++Builder软件，对ACCESS进行调用，在对调出的信息进行编辑和筛选处理，选出最佳加工工艺方法。加工链的选取同时参考了经济精度等级（IT），表面粗糙度Ra（um）和适用范围的条件，选取最佳的加工方案，下面以一个外圆表面加工方案表格为例：首先进入ACCESS软件，创建表，进行字段设计如下：
图2-1 外圆表面加工方案
3.创成式CAPP系统的工艺设计
3.1零件毛坯的选择
工艺设计时，往往首先要对零件的毛坯类型做出选择，毛坯类型的确定主要受零件的重量、批量、材料和结构等因素的影响。
3.2零件特征的划分
对零件图的分析，最重要的就是对零件特征的详细划分，因为零件的特征直接对应着后续的零件加工链的生成。依照零件图，对零件进行详细的特征划分，不要遗漏。
3.3零件几何信息的预处理
主要的预处理是:将输入零件总体信息中轴向最大尺寸、径向最大尺寸和材料密度转换成工艺决策所需的零件重量代号和长径比；材料类型转换成相应的材料类型代号；将输入零件几何信息中的尺寸公差按国标转换成标准公差等级。
3.4加工链的生成
对第一个表面特征平面来进行加工链生成。
方法：首先是在ACCESS中创建平面加工方案，保存。进入C++Builder软件运用C++汇编语言，来完成加工链的调用。
用if语句，在对话框中安装零件信息和要求输入零件的信息，点击加工方案按钮，既可自动生产对应的加工链，在点击调入工艺卡，则该加工链可存入工艺卡中。如若输入错误，可点击重新输入按钮，再次输入数据。完成后，可点击返回按钮，返回到主页面。
3.5加工阶段的划分
路线按工序性质的不同，一般可划分为四个加工阶段，即粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和超精加工阶段。零件依次按阶段加工，有利于消除或减少变形对精度的影响，避免已加工表面受到损伤，便于及早发现工件内部缺陷.合理选择设备并有利于车间设备的布置。工艺路线是否划分阶段，以及划分的严格程度.主要由工件的变形对精度的影响程度来确定，在划分了加工阶段后，就确定了各表面加工方法的大致顺序。
3.6加工基准的确定
在设计工艺路线时，重要问题之一是要考虑位置精度的保证问题，在零件图中，通过设计基准和设计尺寸来表达各表面的位置要求。在加工时，是通过原始基准及原始尺寸来保证这些位置要求的，而原始尺寸方向上的位置.在加工时由定位基准来确定的:加工后工件上各表面间的位置是通过测量基准来进行检验的。因此，基准选择主要研究的是加工过程的表面位置精度及其保证方法。对于回转体零件而言，定位基准的选择一般要综合考虑零件的具体类型、加工表面表类型及所处的加工阶段来确定。
3.7工序集中与分散
传统的以专用机床、组合机床为主体组建的流水生产线、自动生产线基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。采用数控机床和加工中心加工零件都按工序集中原则组织工艺过程，虽然设备的一次性投资较高，但由于可重组生产的能力较强，生产适应性好，转产相对容易，仍然受到越来越多的重视。
3.8生成工艺过程卡
当以上各步骤执行完后，需要进行加工顺序的安排以最终输出工艺过程文件。每个特征对应的加工链生成后，已经直接将对应的加工链调入到ACCESS中一个空白的新表《工艺卡》中，并选入了相应的机床和所加工形面的名称、编码与层次号。但是加工链中还是有重复和冲突的部分，这还是要通过更高级的数据库来进行优先等级的判断，这里由于技术所限，还不能到达最优排列。零件的加工是由粗到精的过程，用来指导零件加工的工艺规程文件，不仅要规定每一道，厂序的内容而且要指明各道工序间先后顺序。最终还是要对加工的顺序和每次加工的内容进行人工编辑，达到最优工艺卡的生成。
4.系统的运行和评价
4.1系统的运行
打开C++Builder软件，可根据零件信息选择工具栏中各个选项，进入加工链生成窗口，按照零件图上所给出的零件信息对界面输入所需信息，生成单个的特征所对应的加工链，点击调入数据库button，将生成的加工链记录到工艺卡中，如输入出错，可点击重新输入button，完成后可点击返回button，返回到起始窗口，再对下一个特征进行同样的操作。
图4-1 最终生成的工艺卡
4.2系统的评价
本系统以回转体零件为例，设计中包含了平面加工，外圆表面加工，内孔表面加工，倒角和键加工，可以满足简单的轴零件的工艺生成。 系统结构设计合理，运行稳定高效。人机界面友好，操作简便，能辅助初级水平的工艺人员完成较高水平的工艺设计。系统工艺决策过程而向用户，透明性好，便于用户对决策过程的干预，工艺数据库扩充维护方便。能满足不同加工环境下回转体零件工艺规程设自动化的要求，柔性化程度高。不过由于能力所限，目前系统还只是小零件的设计，对复杂的零部件，该系统还有待于进一步的开发，对数据的补充，系统判决的优化等等。
5.结论
创成式CAPP系统能很方便地设计出新零件的工艺规程，有很大的柔性，适应范围广，一般分为回转体零件和非回转体零件两大类。另外还可以和CAD系统以及自动化的加工系统相连接，实现CAD/CAE/CAM的一体化。创成式CAPP系统的开发，可以从一部分上代替人工来完成对零部件进行工艺设计，并且随着对系统的数据库的不断填充，可使系统逐渐趋于完善，达到对工艺生成的省时，省力，高效，准确。■
【参考文献】
［１］赵良才.计算机辅助工艺设计-CAPP系统设计[M].北京:机械工业出版社.1994.4.
［２］贾秀杰,张锡霞.回转体零件CAPP系统零件信息的输入[J].机械工业自动化.1995.4(17):11-13.
［３］宁汝新,徐弦山.机械制造中的CAD/CAM技术[M].北京：北京理工大学出版社.1991.12.
［４］I.Black.J.M.Ritchie and D.S.Walsh.Simple turned parted design and manufacture with parametric CAD/CAM techniques.Computer-Aided Enginerring Journd.1991.8.
［５］Lee and C.N.chu.Automatic Constrain Geometric for Varivational Geometry,CAD&CG’89,Aug.1987:65~72.
［６］张婷.余健.Access 2007课程设计案例精编[M].北京:清华大学出版社.2008.6.
［７］孔庆复.计算机辅助设计与制造[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.1994.1.
［８］张晓东,李敬.C++Builder5程序设计-数据库应用实务篇[M].北京:中国铁道出版社，2001.3.
［９］于骏一,邹青.机械制造技术基础[M].北京:机械工业出版社，2004.1.
【关键词】回转体；创成式；CAPP；工艺
1.CAPP系统简述
CAPP（computer aided process planning,计算机辅助工艺过程设计）的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。它是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。
图1-1 CAPP系统组成
2.创成式CAPP工艺数据库的建立
创成式CAPP工艺数据库包含许多要素，例如：加工方法，加工顺序的确立，零件毛坯材料，工件热处理工艺，机床刀具选择等等。本文是应用C++汇编语言，事先在ACCESS中创建多个数据库表格，应用C++Builder软件，对ACCESS进行调用，在对调出的信息进行编辑和筛选处理，选出最佳加工工艺方法。加工链的选取同时参考了经济精度等级（IT），表面粗糙度Ra（um）和适用范围的条件，选取最佳的加工方案，下面以一个外圆表面加工方案表格为例：首先进入ACCESS软件，创建表，进行字段设计如下：
图2-1 外圆表面加工方案
3.创成式CAPP系统的工艺设计
3.1零件毛坯的选择
工艺设计时，往往首先要对零件的毛坯类型做出选择，毛坯类型的确定主要受零件的重量、批量、材料和结构等因素的影响。
3.2零件特征的划分
对零件图的分析，最重要的就是对零件特征的详细划分，因为零件的特征直接对应着后续的零件加工链的生成。依照零件图，对零件进行详细的特征划分，不要遗漏。
3.3零件几何信息的预处理
主要的预处理是:将输入零件总体信息中轴向最大尺寸、径向最大尺寸和材料密度转换成工艺决策所需的零件重量代号和长径比；材料类型转换成相应的材料类型代号；将输入零件几何信息中的尺寸公差按国标转换成标准公差等级。
3.4加工链的生成
对第一个表面特征平面来进行加工链生成。
方法：首先是在ACCESS中创建平面加工方案，保存。进入C++Builder软件运用C++汇编语言，来完成加工链的调用。
用if语句，在对话框中安装零件信息和要求输入零件的信息，点击加工方案按钮，既可自动生产对应的加工链，在点击调入工艺卡，则该加工链可存入工艺卡中。如若输入错误，可点击重新输入按钮，再次输入数据。完成后，可点击返回按钮，返回到主页面。
3.5加工阶段的划分
路线按工序性质的不同，一般可划分为四个加工阶段，即粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和超精加工阶段。零件依次按阶段加工，有利于消除或减少变形对精度的影响，避免已加工表面受到损伤，便于及早发现工件内部缺陷.合理选择设备并有利于车间设备的布置。工艺路线是否划分阶段，以及划分的严格程度.主要由工件的变形对精度的影响程度来确定，在划分了加工阶段后，就确定了各表面加工方法的大致顺序。
3.6加工基准的确定
在设计工艺路线时，重要问题之一是要考虑位置精度的保证问题，在零件图中，通过设计基准和设计尺寸来表达各表面的位置要求。在加工时，是通过原始基准及原始尺寸来保证这些位置要求的，而原始尺寸方向上的位置.在加工时由定位基准来确定的:加工后工件上各表面间的位置是通过测量基准来进行检验的。因此，基准选择主要研究的是加工过程的表面位置精度及其保证方法。对于回转体零件而言，定位基准的选择一般要综合考虑零件的具体类型、加工表面表类型及所处的加工阶段来确定。
3.7工序集中与分散
传统的以专用机床、组合机床为主体组建的流水生产线、自动生产线基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。采用数控机床和加工中心加工零件都按工序集中原则组织工艺过程，虽然设备的一次性投资较高，但由于可重组生产的能力较强，生产适应性好，转产相对容易，仍然受到越来越多的重视。
3.8生成工艺过程卡
当以上各步骤执行完后，需要进行加工顺序的安排以最终输出工艺过程文件。每个特征对应的加工链生成后，已经直接将对应的加工链调入到ACCESS中一个空白的新表《工艺卡》中，并选入了相应的机床和所加工形面的名称、编码与层次号。但是加工链中还是有重复和冲突的部分，这还是要通过更高级的数据库来进行优先等级的判断，这里由于技术所限，还不能到达最优排列。零件的加工是由粗到精的过程，用来指导零件加工的工艺规程文件，不仅要规定每一道，厂序的内容而且要指明各道工序间先后顺序。最终还是要对加工的顺序和每次加工的内容进行人工编辑，达到最优工艺卡的生成。
4.系统的运行和评价
4.1系统的运行
打开C++Builder软件，可根据零件信息选择工具栏中各个选项，进入加工链生成窗口，按照零件图上所给出的零件信息对界面输入所需信息，生成单个的特征所对应的加工链，点击调入数据库button，将生成的加工链记录到工艺卡中，如输入出错，可点击重新输入button，完成后可点击返回button，返回到起始窗口，再对下一个特征进行同样的操作。
图4-1 最终生成的工艺卡
4.2系统的评价
本系统以回转体零件为例，设计中包含了平面加工，外圆表面加工，内孔表面加工，倒角和键加工，可以满足简单的轴零件的工艺生成。 系统结构设计合理，运行稳定高效。人机界面友好，操作简便，能辅助初级水平的工艺人员完成较高水平的工艺设计。系统工艺决策过程而向用户，透明性好，便于用户对决策过程的干预，工艺数据库扩充维护方便。能满足不同加工环境下回转体零件工艺规程设自动化的要求，柔性化程度高。不过由于能力所限，目前系统还只是小零件的设计，对复杂的零部件，该系统还有待于进一步的开发，对数据的补充，系统判决的优化等等。
5.结论
创成式CAPP系统能很方便地设计出新零件的工艺规程，有很大的柔性，适应范围广，一般分为回转体零件和非回转体零件两大类。另外还可以和CAD系统以及自动化的加工系统相连接，实现CAD/CAE/CAM的一体化。创成式CAPP系统的开发，可以从一部分上代替人工来完成对零部件进行工艺设计，并且随着对系统的数据库的不断填充，可使系统逐渐趋于完善，达到对工艺生成的省时，省力，高效，准确。■
【参考文献】
［１］赵良才.计算机辅助工艺设计-CAPP系统设计[M].北京:机械工业出版社.1994.4.
［２］贾秀杰,张锡霞.回转体零件CAPP系统零件信息的输入[J].机械工业自动化.1995.4(17):11-13.
［３］宁汝新,徐弦山.机械制造中的CAD/CAM技术[M].北京：北京理工大学出版社.1991.12.
［４］I.Black.J.M.Ritchie and D.S.Walsh.Simple turned parted design and manufacture with parametric CAD/CAM techniques.Computer-Aided Enginerring Journd.1991.8.
［５］Lee and C.N.chu.Automatic Constrain Geometric for Varivational Geometry,CAD&CG’89,Aug.1987:65~72.
［６］张婷.余健.Access 2007课程设计案例精编[M].北京:清华大学出版社.2008.6.
［７］孔庆复.计算机辅助设计与制造[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.1994.1.
［８］张晓东,李敬.C++Builder5程序设计-数据库应用实务篇[M].北京:中国铁道出版社，2001.3.
［９］于骏一,邹青.机械制造技术基础[M].北京:机械工业出版社，2004.1.