摘　要：介紹了回轉(zhuǎn)體零件CAPP的工藝生成方法。零件的工藝生成是從零件到毛坯的逆向推理，創(chuàng)成各個表面要素的加工鏈，通過對加工鏈的分析與重構(gòu)，生成零件的機(jī)械加工工藝。

　　 關(guān)鍵詞：CAD　CAPP　表面要素

　　在CAPP的各個環(huán)節(jié)中，從CAD讀取信息到工藝文件生成都至關(guān)重要。其中，工藝文件的創(chuàng)成這一環(huán)節(jié)涉及很多方面：加工方法的確定、加工順序的確定、工藝尺寸鏈的計算、刀具和量具的選擇、機(jī)床的選擇、夾具的確定以及毛坯的設(shè)計。對于一個成功的CAPP系統(tǒng)來說，完善以上諸多方面是非常重要的。本文通過一個實用加工鏈生成及再組合方法成功地實現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件的工藝生成。

　　一、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　該系統(tǒng)首先將CAD的信息通過接口程序轉(zhuǎn)化為CAPP所接受的信息，以便達(dá)到CAD/CAPP的集成，這樣CAPP的所需信息不必重新輸入，然后系統(tǒng)將信息作預(yù)處理，整理出各個表面要素。系統(tǒng)根據(jù)表面要素的加工要求(加工精度、加工表面的粗糙度等)生成其加工鏈，對加工鏈進(jìn)行拆開再組合整理出零件的加工工藝，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖1。

圖 1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，其中主要有信息接口模塊、工藝生成模塊、系統(tǒng)維護(hù)模塊等。采用模塊化設(shè)計有利于系統(tǒng)功能的增加、維護(hù)。在工藝生成模塊中，涉及到的表面要素圖庫、加工余量庫、機(jī)床參數(shù)庫、刀具參數(shù)庫等都在系統(tǒng)開發(fā)時整理完好，為以后的非回轉(zhuǎn)體零件CAPP系統(tǒng)的開發(fā)打好基礎(chǔ)。

　　二、工藝生成方法

　　在CAPP的設(shè)計中，Z為關(guān)鍵的是工藝文件的生成，由于該部分涉及面廣，包括毛坯的設(shè)計、工序的設(shè)計(定位、夾緊、工序順序安排、熱處理安排等)、工序尺寸的計算、機(jī)床的選擇、刀具及量具的確定等，分別建立其相應(yīng)的模塊。其中關(guān)鍵部分是采用不同表面生成不同的加工鏈方法，然后通過其它各個模塊的邏輯判斷，很好地解決工藝的生成。

　　1.工藝路線決策

　　根據(jù)零件表面要素確定其加工鏈。加工鏈的確定，根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、熱處理情況、批量大小以及毛坯形式有不同的結(jié)果。下面通過實例進(jìn)行分析。

　　在圖2中，軸類零件有五個表面要素，其中主要素為1、3、4、5，輔助要素為2。首先，系統(tǒng)對各個表面要素進(jìn)行加工鏈的生成。建立根據(jù)各種表面要素確定加工方法的各種規(guī)則，例如：如果表面要素是外圓，且精度≤IT7級或表面粗糙度Ra≤1.6μm，那么其Z終加工方法為磨削，加工鏈為粗車→精車 →磨削。磨削后的尺寸和表面粗糙度就是零件的圖樣尺寸和表面粗糙度；通過加工余量數(shù)據(jù)庫調(diào)出磨削余量，可以計算出磨削以前的尺寸，即精車的完工尺寸；同樣方法可以分析計算出粗車的加工尺寸和表面粗糙度，再通過粗車余量計算出毛坯的尺寸。

圖 2　零件結(jié)構(gòu)示意圖　　 

　　對于圖2所示的零件，計算機(jī)經(jīng)過分析判斷各個表面確定其加工鏈。該零件各個表面要素生成的加工鏈如表1所示。表1中：C1為粗車，C2為精車，M1為磨削外圓，X2為銑鍵槽(為了能夠分析清楚，在工藝鏈中自上而下畫了虛線)。

　　從表1中可以看出，表面要素1(外圓)的加工鏈為粗車、精車、磨削。系統(tǒng)對各個表面要素的加工鏈進(jìn)行分解和整理，其結(jié)果可見表2。處理時，對于相同的加工工序放在同一工序中，例如：表面要素1、3、4、5都有粗車加工，因此在粗車工序中，將組合為粗車1、3、4、5的各個工步。對于雙向臺階的回轉(zhuǎn)體零件，先裝夾一端，進(jìn)行加工；然后調(diào)頭裝夾，再加工另一端。因此，系統(tǒng)通過事先分析零件的外表面直徑大小，確定Z大直徑是哪個要素(即第幾要素)，那么在Z大直徑以左和以右的表面，其工步順序自然分開。對于各個工序的先后順序除了生成的工藝鏈順序外(同一表面要素)，系統(tǒng)(對不同要素)可以進(jìn)行邏輯判斷自動確定，例如在圖2中的表面要素2為鍵槽，銑鍵槽工序安排在精車以后、磨削以前。就是通過工藝順序原則"先粗后精、基面先行、先主后次、先面后孔"來進(jìn)行確定。對于熱處理的安排，系統(tǒng)分析零件的技術(shù)要求是預(yù)備熱處理還是中間熱處理或Z終熱處理，由熱處理安排原則自動插在工藝的適當(dāng)位置。至于工序集中與分散，通過零件的生產(chǎn)批量、加工精度和復(fù)雜程度等確定。

　　本例中，Z后生成整個零件的加工工序(不考慮熱處理)為：粗車→精車→銑鍵槽→磨削外圓。

　　2.工步的確定

　　通過以上的加工鏈可以看出，各個工序?qū)?yīng)表面的加工內(nèi)容就是工步。在磨削外圓1的工步中，完工尺寸就是零件的標(biāo)注尺寸?25k6，磨削之前的尺寸即精車后的尺寸，依此類推，可以計算出該表面要素的各個工序尺寸。

　　3.機(jī)床的選擇

　　系統(tǒng)中將各類機(jī)床的加工精度、規(guī)格等通過數(shù)據(jù)庫的形式存放在計算機(jī)中，根據(jù)零件表面要素的加工方法、加工精度、加工尺寸等，通過決策邏輯自動確定所用的機(jī)床。例如車床的確定，以零件的Z大外圓尺寸、零件的總長以及是粗加工還是精加工等因素確定。

　　4.工藝裝備的選擇　　

　　系統(tǒng)中的刀具、量具及夾具是通過決策邏輯搜索對應(yīng)刀具、量具、夾具庫，找出相匹配的元素來確定。

　　三、系統(tǒng)的設(shè)計要求

　　該系統(tǒng)的硬件要求是在CPU486以上、內(nèi)存16M的計算機(jī)，在Windows環(huán)境下運行，系統(tǒng)的開發(fā)是用Visual c語言，數(shù)據(jù)庫的建立是用Visual Foxpro軟件。通過模塊化的設(shè)計可以有效地進(jìn)行某些功能的增刪和移植，使系統(tǒng)便于維護(hù)。對于建立的數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)同樣具備進(jìn)行修改、打印、報表、查詢等功能，使數(shù)據(jù)根據(jù)生產(chǎn)需要隨時進(jìn)行更新。

　　四、結(jié)束語

　　本系統(tǒng)通過對零件的信息進(jìn)行整理，使之成為各個表面要素。系統(tǒng)對表面要素自動生成其加工鏈，通過對加工鏈進(jìn)行分析與重構(gòu)、組合，可以很好地創(chuàng)成出零件的工藝。