摘　要：介紹了回轉體零件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，創成各個表面要素的加工鏈，通過對加工鏈的分析與重構，生成零件的機械加工工藝。

　　 關鍵詞：CAD　CAPP　表面要素

　　在CAPP的各個環節中，從CAD讀取信息到工藝文件生成都至關重要。其中，工藝文件的創成這一環節涉及很多方面：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、機床的選擇、夾具的確定以及毛坯的設計。對于一個成功的CAPP系統來說，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回轉體零件的工藝生成。

　　一、系統總體結構

　　該系統首先將CAD的信息通過接口程序轉化為CAPP所接受的信息，以便達到CAD/CAPP的集成，這樣CAPP的所需信息不必重新輸入，然后系統將信息作預處理，整理出各個表面要素。系統根據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，對加工鏈進行拆開再組合整理出零件的加工工藝，系統結構框圖見圖1。

圖 1　系統結構框圖

　　系統采用模塊化設計，其中主要有信息接口模塊、工藝生成模塊、系統維護模塊等。采用模塊化設計有利于系統功能的增加、維護。在工藝生成模塊中，涉及到的表面要素圖庫、加工余量庫、機床參數庫、刀具參數庫等都在系統開發時整理完好，為以后的非回轉體零件CAPP系統的開發打好基礎。

　　二、工藝生成方法

　　在CAPP的設計中，Z為關鍵的是工藝文件的生成，由于該部分涉及面廣，包括毛坯的設計、工序的設計(定位、夾緊、工序順序安排、熱處理安排等)、工序尺寸的計算、機床的選擇、刀具及量具的確定等，分別建立其相應的模塊。其中關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

　　根據零件表面要素確定其加工鏈。加工鏈的確定，根據零件的加工精度、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果。下面通過實例進行分析。

　　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，系統對各個表面要素進行加工鏈的生成。建立根據各種表面要素確定加工方法的各種規則，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；通過加工余量數據庫調出磨削余量，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　零件結構示意圖　　 

　　對于圖2所示的零件，計算機經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。系統對各個表面要素的加工鏈進行分解和整理，其結果可見表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體零件，先裝夾一端，進行加工；然后調頭裝夾，再加工另一端。因此，系統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(對不同要素)可以進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"來進行確定。對于熱處理的安排，系統分析零件的技術要求是預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位置。至于工序集中與分散，通過零件的生產批量、加工精度和復雜程度等確定。

　　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，各個工序對應表面的加工內容就是工步。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.機床的選擇

　　系統中將各類機床的加工精度、規格等通過數據庫的形式存放在計算機中，根據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　　

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

　　三、系統的設計要求

　　該系統的硬件要求是在CPU486以上、內存16M的計算機，在Windows環境下運行，系統的開發是用Visual c語言，數據庫的建立是用Visual Foxpro軟件。通過模塊化的設計可以有效地進行某些功能的增刪和移植，使系統便于維護。對于建立的數據庫，系統同樣具備進行修改、打印、報表、查詢等功能，使數據根據生產需要隨時進行更新。

　　四、結束語

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