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1、支持并行设计的C A P P系统的实现 盆典敏 郭潭潭 史津平 朱世和 ( 夭汾理工攀 跳 共瓜 ( 天汾大 举) 摘县并行( c o n c u rr ent $ n 苗 n n e r i g ) 工怪是当今机桩工怪侧城的热点. 本文介绍了一个支持并行役计的C A P P系挽， 建立 了面肉井行工租的C A P P派晚的体不拍构， 实现了工艺知识的表达及羞于知识的工艺决策， 开没了拓于徽机网络技术的文持液压 缸并行设汁的c P 暇统。 关.润并 行工怪 嘿群 纂 ， 工艺决旅 怡 锹 补树拼祝-4 11、 “海4 f,11 一、引言 c i ms( 计算机集成创造系统) 是当今机械 制造技
2、术的发展方向. 计算机辅助工程中引 人 并行工程的思想， 出现了计算机辅助并 行工程 C A C E ( C o m p u t e r A i d e d C o n c u r r e n t - E n g i n e e r - i n g ) , C A C E是以产品 数据 模型为核心的井行 交叉作业。 众所周知， C A D / C A P P / C A M是 c a ms的核心和关键 ，而 C A P P又是 C A D/ C A M的桥梁， 是实现C I M S 总休战略目 标的 一个重要组成部分，由于产品零件的工艺性不 好而导致零件再设计的情况时有发生， 因此 计 算机辅
3、助工艺设计( C A P P ) 是C I MS 环境 下信 息集成和并行设计的关键性环节. 并行工程是对产品设计 及其 相关过程 ( 包 括制造过程和支持过程) 进行并行、一 体化设 计的一种系统化的工作棋式。 在液压缸C A D / C A P P并行设计过程中，我们提出了并行集成 的思想， 认为零件设计与工艺设计是一个宏 观 上并行徽观上串行的过程，在构造面向C A D / C AP P并行工程的零件模型中，我们应用特征 技术及面向 对象的方法建立零件 模型。在 特征 模型中， 设计特征与工艺特征是 并行工程中 特 有的两类特征。 在并行集 成过程中， 零件设计 与工艺设计不是相互独立、
4、一前一后进行的两 个过程， 而是彼此并行交叉进行的两个过程。 在 液压缸并行设计过程中， 我们将零件设计与工 艺设计分别t于并行的两台 徽机上， 运用网络 技 术实现数据共享， 使零件设计与工艺设计 在 统一的产品数据模型的基础上并行交差进行， 完成基于徽机网络技术的并行设计系统的开 发. 本 文主要介绍面向并行工程的C A P P系 统 的实现方法. 二、 C A P P系统的总体结构 1 . C AP P衣此的结构 本系统具有良 好的人机交互界面. 可以在 液压缸并行设计系统中作为一个子模块， 也可 以 单独运行完成工艺设计过程.系 统的总体结 构如图1 所示。 系统具有模块 化结构， 各
5、模块之间具有 较 强的独立性、良好的交互性能和易维护性。系 统由如下模块构成:人机文互控制模块、工艺 设计模块、工艺修改棋块、预览模块、物出棋 块、 共用数据存取模块及帮 助棋块。 各模块功 能如下: ( 1 )人机交互控制模块 负责调度系统正 常运行。 它根据用户发出的 不同 要求和命令， 自 动选择执行各棋块的功能. ( 2 )工艺设 计模 块 此模块包 括工艺 过程 设计和工序设计. 本棋块所需 工艺 信息来撅于 共用特征数据库，如液压缸零件结构参数，工 1 6 7 嚷曝雇 田1 C A P P系统的总体结构 艺设计参数 ( 如特征表面精度等级、 表面粗 糙一数据库中调用所需数据信息，
6、或镶加相关救 度等) ， 通过调 用工艺知识库、 工艺数据库及工据信息， 完成相应系统的设计， 使拼件设计与 序 图 库 中 相 关 知 识 和数 据， 完 成 工 艺 设 计。 设工艺 设 计 在 同 一 产 品 数 据 模 型 的 基 瑙 上并 行完 计 结 果 以 一 定 形 式 存 入 工 艺 文 件 库中 ， 以 备 用成; 当C A D 设 计 过 程 发生 改 变 时， 可 将改 变 后 户预览和枪出。的 特征数据反馈回 特征数据库， C A IP P 通过调 ( 3 )工艺修改模块此棋块包括工艺过程用特征数据库中的特征数据， 里新识别特征， 来 修改 和工序修改.可 修改当前设
7、计， 也可对工修改工艺设计过程， 反之， 当C A P P 设计过租 艺 文 件 库 做 添 加 、 修 改 及 维 护。 修 改 结 果可 通经 工 艺 评 价 而 发 生 改 变 时， 可 将 改 瓣 后的 工艺 过 预览 模块 由 屏 幕 显 示、 输 出， 同 时 修 改 结 果信息 反俄回 特征 数据 库， C A D 通过 一调 用特征 自 动 存 入 工 艺 文 件 库 中 .数 据 库 中 的 特 征 数 据， 重 新 识 别 特 征1 来 修改 ( 4 ) 预 览 模 块 此 模 块 包 括 工 艺 过 程 预 览结 构 设 计 过 程 ， 这 样 在 荃 于 特 征 数 州
8、 库 的 舀 础 和 工 序 预 览 . 可 预 览 当 前 设 计 结 果 或 从 用户 指上， C A D , C A P P 系 统反 复 迭代 并 行 交 叉 进 行， 定的 工艺文件库中 提取工艺内 容.完成零件设计与工艺设计。 ( 5 ) 艳 出 棋 块 此模 块 包 括 屏 幕 输出 和 打 工 艺 数 据 库 包 括 与 工艺 设 研 相 关的 狱 印 输出 可 输出 当 前 设 计结 果 和 工 艺 文 件 库中据库， 如基 本数 据库 ( 存 放设 计州 准、 致 二表 的 工 艺 内 容 。等)，中间 数据 库 ( 存 放设 计 过福 圳产 生 的数 ( 6 ) 公 共
9、数 据 存取 模 块 此 模 块 为 结构 设据 )，动态 数 据 库 ( 存 放 设 计 结 果 ).一 计及工艺设计共用数据模块。 包括如下数据库: 工艺知识库 收集汇总工艺设计硕城中 特征数据库 采用基于并行集成特征的各种经验知识。 包括 选择加 工方法、 加工设备、 零 件 建 模 方 式 ， 建 立 了 支 持 零 件 结构 设 计工 装 、 刀 具 等 各 种 经 脸 一 ( C A D ) 和 工艺设 计 ( C A P P ) 并行系统的 特征 工序图库存放液压杠请零 牌否工序 教据库，每一特征中，包含零件结构信息、工田。1 艺 信 息 及 制 造 信 息 。 C A D 和
10、C A P ” 可 同 时 从 同 工 艺 文 件 库存 放 各 种 设 计 释 序 及 最 终 1 6 8 9 - L 缸 设计结果。 2 . C AP P系统的实现 C A P P系统的主要功能是完成液压缸零 件 的工艺过程设计和工序设计。系统通过人 机交 互界面读取工艺信息， 并进行分析处理， 然后 进行加 工方法的选择和排序， 工件定位和装夹 方式的 选择， 工序余量和尺寸的计算， 机 床、 刀 具、工装的选择等，最后以报表形式生成工艺 过程卡和工序卡. 零件的工艺信息由 特征数据 库提供， 并通过屏幕弹出的 工艺信息对 话框， 由 用户进行工艺评价判断， 若用户对数据不满意， 可做出
11、交互修改后随机存入特征数据库， C A D 系统提取并识别修改后的特征数据，对结构进 行交互修改。工艺 设计流程如图2 所示。 本系统程序设计采用 F o x p r o f o r Wi n - d o w s数据库督理软件完成。界面程序果用 F o x p r o 屏幕生 成器和菜单生成器自 动生成; 知 识库及工艺设计程序采用F o x p r o 程序设计语 言完成， 利用其报表功能输出工艺过程 卡和工 序卡; 工序图 库由A u t o C A D绘图 软件 完成， 在 Wi n d o w s 环境下可利用O L E编程技术嵌人到 报表中， 完成工序图和工序卡的显 示和生 成。 三
12、、工艺设计的决策支持 1 . 工艺 知识 的表达 工艺知识在C A P P系统中属于过程性知 识. 它包括选择性决策逻辑 ( 如加 工方法 选择、 工艺装备选择、切削用盘选择、毛坯选择等) ， 排序决策逻辑 1 0 - 8 0 乐5-1 0 0 . 6 3 2 . 5 4 5 令二 粗车半精车， 粗车 半精车 粗 毖 精启 I T7 - 1 T 8 r T6 - i T 7 0 . 0 3 - 1 . 2 5 0 . 0 8 - - 0 . 8 3 荃 准 不 重 合 时， 则 应 进 行 工 序 尺 寸撰 算 . ( 2 ) 加工方法排序 本层操作是依据“ 先 端面后外圆” 、 “ 先外圆后
13、内 孔” 、“ 先 基面后其 它仲 、“ 先粗 后精” 、 “ 粗精分开”等规则， 确定 各特征表面的加工顺序， 并由此得到零件的工 艺过程主干。根据上述排序准则， 可对每个工 步设置优先级别， 优先级大的优先加工。 优先 级的确定涉及到加工阶 段、加工类型和特征表 面类型三方面的因素， 例如，粗加工的优先级 大于精加工的优先级; 车削加 工的优先级大于 车 级纹的优先级; 外特征的优先级大于内 特征 的优先级等. 这三个因 素对优先级别的影响是 不同的， 加工阶段的影响最大， 加工类型次之， 特征表面最小。因 此一 个工步的最终加工优先 级别是在综合评定上述 三个因素影响的基 础上 确定的。
14、 ( 3 ) 定位及装夹方法确定 通过判断轴、 套 类零件内外形状特征的径向尺寸变化趋势 ，区 分零件外形和内形中的升序 ( 零件直径逐渐变 大)与降序 ( 零件直径逐渐变小)段， 并参照 设计基准与定位荃准相重合等定位基准选择原 则， 来确定零件的定位基准， 并以此为依 据， 确 统 采 用 求 解 尺 寸 链的 方 法 来解 决 这 间 皿一 本 棋块建立了孔、外圆及平面的工序尺寸什 算怪 序。 ( 5 )机床选择 根据工序的 种类、零件的 尺 寸 精 度 及 机 加 工 尺 寸 范 圈 和 经 济 精 度 范 围 ， 调 用 知 识 库 中 的 有 关 规 则 选 择 相应 规 格 组
15、每 的 机床设备。 ( 6 ) 工 装选择 工装是工具与洲备的总称， 工装选择包括夹具、刀具、蚤具的选捧。 夹 具 选 择 的 依 据 是 所 用 设备 和定 位 荞 面 的 特征; 刀具根据工步要求、 工件材料及其硬度、 被 加 工 特 征 表 面 的 形 状 及 尺 寸 等 进 行 选 择 ; f 具 根 据 被 加 工 表面 的 形状 、 尺 寸 精 崔 与 粗 粗 度 等进行选择。 以 上各项选择均是根据当前军件的其体条 件， 通 过 推 理 机 调 用 知 识 库中 的 相 率规 月 宪 成 四、结束语 本文建立了面向并行工程的C A P P系统 的 总 体 结 构， 系 统 具 有
16、 模 块 化 功 那， 符 合 结 构 化设计的要求， 建立了支持工艺设计的知识库， 完 成 了 工 艺 知 识 的 表 达 ; 建 立 了 辛 于 知 识 的 工 艺决策， 系 统采用产生式规则采燕示山乙厌坎， 实现了支持并行设计的 液压 缸C A P P系 统， 可 完 成 液 压 缸 零 件 的 工 艺 过 程 设 训 fo 工 序 设 计 ， 生 成 工 艺 过 程 卡 和 工 序 卡 本 系 Y 可 推 广 到 同 行 业 及 相 关 行 业 产 品 的 设 计 中 ， 异 有 一 定 的 推 1 7 0 一诀霆 ， 兰 启 茜 击 谨 名 全 愁 翻口 广价值及应用前景。 参考文献 1孔庆 友 . 计算 机 辅助 设计 与创 造 . 哈 尔钱工 业大 学 出版社 ，1 9 9 6 . E 王庆文 等 . 支持 并行 设计 椒式 的
