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超硬材料刀具CAPP系统设计 |
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作者：薛东彬 刘楠蟠 张琳娜 |
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超硬材料刀具(金刚石刀具、复合超硬刀具等)在机械制造领域的应用，极大的提高了劳动生产效率和加工质量，提高了产品档次、降低了制造成本。超硬材料刀具制造业中多数是中小企业，其特点是:企业规模不大，产品种类不多但专业性强，其设计制造过程尽管需要查询多方面的大量的数据信息，但涉及的因素是有限的，且设计内容和程序基本不变.制造工艺过程也相对固定，变化小。对CAPP系统的要求是:效率高、实用性强、可靠性好、经济性好、智能化程度要求不高、创新的成份少。由于企业自身规模的限制.其对系统的投入有限，不可能要求对其进行复杂的二次开发。因此，面向中小型企业的CAPP系统应尽可能简单、实用、方便、快捷。
郑州某超硬材料刀具公司是一家小型专业制造超硬材料车刀、锁刀的工厂，主要生产形式是根据客户需要定制超硬材料刀具。其CAPP系统的主要任务是:快速生成刀具设计图、加工工序卡和工艺信息管理。根据要求，选择以刀具分类、几何结构、功能、加工工序为特征，使用VB,Access和AutoCAD为开发工具，进行超硬材料刀具CAPP系统的设计。
1 系统总体设计
本系统根据超硬材料刀具的分类、几何结构、使用功能、加工工序为特征进行编码，从而实现零件的信息输人。在系统中，利用VB语言建立零件选择和零件特征选择界面，以人机交互的方式来实现零件特征的输人以及特征参数的输人。在数据库系统中，利用几何结构特征、功能特征、加工工序特征建立零件的完整信息库，并通过VB对它进行访问，，以进行相关数据的存储、编辑、检索、统计及打印等。标准工艺规程存储在"标谁工艺规程文件库中"，在该数据库中包含各零件的标谁工艺规程，直接利用零件族代号作为索引来对应该零件的工艺规程。当搜索到工艺规程之后，自动生成各工序中的加工工艺参数，显示自动生成的工艺规程提供给使用者修改。图1所示为CAPP系统框图。
图1 CAPP系统框图
2 编码系统设计
2.1 编码的构成
计算机辅助工艺过程设计的基础是应用成组技术理论，根据零件的外型或加工特征来进行编码，即编制GT代码，然后采用详细的GT代码或描述语言来描述待加工的零件，其工艺规程由若干"工艺规程块"来组合1210因此，超硬材料刀具CAPP系统设计的第一步就是要确立该系统的编码系统。在该系统中除包含工艺设计系统外，同时还包括CAD系统，因此，在开发本系统时不仅使编码以搜索工艺规程为目的，而且还要用来建立相应的图形。因此，我们在综合考虑超硬材料刀具外形和工艺因素的基础上，建立了编码系统。该编码系统为16位编码，采用数字一字母制的链式结构，前12位定义零件的形抉，后4位定义"工艺规程块"。
2.2编码系统的生成
使用VB语言建立零件选择界面，采用人机对话方式。用户在使用该系统时，根据计算机屏幕显示的提问内容，给出自己的选择，该系统就会自动地根据用户的选择，自动组成将要制造的刀具编码。
3 数据库系统的设计
建立数据库是本系统设计的第二步，是最重要的一步。其关键问题是弄清和理顺各种超硬刀具的工序过程以及它们之间的相互关系，并通过编程语言对芥进行访问。主要内容包括:标准结构库、工序数据库、工序图库、刀具库、夹具库、机床库、工艺模板库、工艺规则库和工艺文档资料库等。在建立数据库时，系统采用多表和小表的方式，数据表与数据表之间通过关键字进行联接、保证数据的共享性、一致性和可扩充性。在本系统中，选择Access2003作为数据库系统。使用VB提供的应用程序，DataManager对数据进行操作。
4 刀具设计图生成
刀具设计图是由零件代码检索到相应的绘图文件，再由绘图文件生成其图形。从上面的叙述中知道，该系统的编码中考虑到了零件外型特征的因素，因此，绘图文件的检索可以以零件的代码为索引，方便地找到与刀具外型特征相对应的绘图文件.接着按照零件代码去相应的标淮刀具结构参数库中读出结构参数，然后与设计计算出的刀具参数值一起写进刀具结果参数库中，这时绘图文件就去打开该参数库，读取参数值，生成图形文件。刀具设计图的建立是用AutoCAD软件包来完成的，AutoCAD软件为用户提供了一个允许从文件中读取命令组的功能，利用该功能可以执行一组预定的命令序列，并且可在运行AutoCAD时启动这些命令。在刀具设计图的建立过程中，就是利用AutoCAD的这一特殊功能来完成的，在该系统中SCR文本文件的生成模块是用VB语言编制的，而对刀具实体图形的修饰参量，是由系统从刀具设计计算结果数据文件中读取，而调用产生图形的SCR文件的VB语言程序，是由开始的刀具零件编码索引的，零件代码不仅索引工艺规程，而且索引绘图文件。
5 工艺决策方法与工序图的生成
超硬材料刀具加工工艺路线基本上已经形成相对固定的模式，为一个新的零件编制工艺，一般就是在这个模式的框架内进行。因此，根据零件相对集中的特征集合与相对固定的工艺特征之间的对应关系，应用特征技术，制作一系列典型零件的工艺模板，建立工艺模板库，根据工艺设计原则建立工艺规则库;通过对工艺模板的检索、编辑、集成等操作，实现零件工艺的综合决策。在这种方法中，工艺模板是"共性"的体现，按照规则的集成则是"个性"的体现，二者的统一使CAPP系统既吸收了修订式的类比高效的特点，又具有针对性(适应性)的创成功能，使工艺决策的效率和实用性得到提高。
尽管各种不同型号的刀具它们的形状和尺寸有所不同，但是它们的基本结构以及加工工序是相近似的，这样就可以利用AUTOCAD,通过VBA进行二次开发建立刀具加工的各种典型加工工序的工序简图。在具体应用时，通过选择零件的加工工序，输入必要的工序尺寸参数即可调用、生成相应的墓本工序简图，再以人机交互的方式对其进行局部的修改，即可编辑出符合要求的工序简图。
6 结语
综合应用VisualBasic,Access和AutoCAD等工具，进行了超硬材料刀具CAPP系统的设计和开发，达到了简单、实用、直观、经济的目的。为中小企业建立专用CAPP系统提供了一种廉价、高效的方法。
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(8/31/2008) |
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