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PDM/PLM/CAPP |
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基于特征的检索式与半创成式双重系统汽车轴类零件CAPP系统设计 |
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作者： |
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引言
轴在汽车中有着广泛的应用，所起的作用是非常关键的，对轴的工艺设计确定了制造这些轴的制造工艺，工艺的好坏直接决定着轴的质量的好坏，也决定着生产效率，可以这样说，轴的质量好坏将影响整车的质量的好坏，又因为以往对轴工艺的设计主要靠人工的经验来完成，这样不但效率低而且产品质量难以保证，同时也很难适应市场对汽车制造业要求车型的多样化，这就要求厂家需要对产品制造要快速，所以有必要建立一个车用轴类CAPP系统，来适应市场快速、多样的变化，同时提高生产效率。建立一个CAPP系统，一要采用合适的型面来描述，二要考虑制造企业的现有的资源和工艺人员的知识状况，所以利用企业人员的经验和知识是建立CAPP一个关键，本文就是在此基础上建立了一个汽车轴类基于特征的检索式与智能式双重系统的CAPP系统。
1汽车轴类零件的工艺特征及其定义
由于基于特征来定义产品模型有很多优点，所以为大多数技术研究工作者所接受，它的优点就是，通过特征来定义模型，可以使复杂的形体简化为有限的可以供识别处理的型面，例如，汽车轴类零件上有很多型面是不规则的，所以，我们可以简化为可以被处理的特征的组合，通过简化，汽车轴的特征型面主要可概括为内圆柱面、外圆柱面、轴肩、键槽、平面、倒角等，笔者就用这些基本特征来定义工艺特征模型，经研究，汽车轴类零件的特征定义可以如下划分和归类如图1所示。
图1 汽车轴类零件特征分类
2 特征识别与提取
笔者设计的CAPP系统的工艺特征的识别采用特征自动识别方式和人工识别结合的方法。利用CAD软件对汽车轴类零件进行三维实体模型建模，当调入一个汽车用轴类三维实体模型零件以后，计算机便于识别出产品的工艺特征，这里识别是借用现在成熟的特征识别技术，使用这种技术的好处在于，使建立的零件特征信息模型可以解决系统的输入问题，使整个CAPP系统的运行及功能逻辑的实现都依靠这些轴类零件的特征信息模型定义的准确性以及结构的良好性；特征识别与提取的过程如图2所示。
图2 特征识别与提取的过程
汽车轴类零件工艺特征之间的相互关系影响着工序与工序之间的关系，还影响着工艺特征间的互相依赖关系，这种互相依赖关系，一方面体现在几何形状特征上，例如某个平面特征依赖某圆柱面特征，而且还体现在对轴类零件不同型面的加工工步的先后次序上，例如某键槽特征的位置依赖某轴肩的位置。由此可以看出，不同的特征依赖关系决定着不同的加工工序。所以，特征拾取时，还需要记录特征之间的互相依赖关系。
3 确定加工工艺路线
由上述可知，汽车轴类零件的加工工艺包括很多内容，可分为主特征和副特征的加工工序，主特征的加工工序主要有车内圆柱面、车外圆柱面、铣平面、铣键槽、车锥面等，而副特征的加工工艺主要有倒角、圆角、去毛刺等，后者主要是对轴类零件的局部的辅助加工，而前者则是形成产品的主要工序。
汽车轴类零件的制造工艺路线的确定以工艺特征模型为基础，工艺特征模型的确定是很重要的一步，汽车轴类零件的加工工艺路线是根据规则和经验知识来推理得到的，其具体步骤为：第一，调查研究这些轴类零件的加工状况以及零件的种类、复杂性状况：第二，在此基础上综合该领域有关专家的知识、经验，将它们整理为计算机能够容易识别、处理的形式；确定汽车轴类零件的加工工艺路线，主要是确定重要型面的加工工艺路线，然后再确定其它附加特征的加工工艺路线，加工工艺路线的确定有计算机编程实现。
汽车轴类零件的加工工艺顺序主要有下料→车断面→车外圆→铣键槽、铣平面等；而副特征的主要加工一般在主型面完成以后进行，例如清毛刺、清洗等都安排在最后的一道工序或倒数第二道工序。
4 本系统的工作原理
4．1半创成式工艺卡的生成步骤
工艺卡的生成步骤为：首先根据现在的加工特征在事先制定好的特征库中搜索，当搜索到适合此零件的各个特征的加工工步后，根据特征之间的依赖关系和工艺设计规则给这些加工工步进行排序，这些过程可以由计算机自动完成，由于自动生成的工艺步骤比较粗略，可能与实际所需要的有所偏差，还需要对之进行详细的工艺设计，经过详细设计才能生成完整详细的工艺文件，它的主要内容包括毛坯材料、形状牌号的选择，各种加工机床的型号的选择、工艺装配夹具的选择、以及每一工序工步的详细安排、生产需要的时间、生产产品的数量等，这些过程是由人工来完成实现的。通过上述对加工工艺步骤进行详细设计后，就生成了完整的工艺文件。工艺路线的形成过程如图3所示。
图3 工艺路线的形成过程图
4．2检索工艺卡的形成
经过上述步骤生成工艺卡，要保存并编码，如若再次需要此零件的工艺卡时，就不再需要使用半刨成式的方式生成，而是可以直接输入此编号，检索出此工艺即可，这样就可以提高工艺卡的制定效率，节省了人力，提高的生产效率。
5 汽车轴类CAPP系统的设计与开发
5．1软件设计
本系统设计采用VC++来完成，包括系统界面的设计、特征识别、给识别出的特征安排最优的工序、对工序工步进行排序等。
5．2软件工作过程
当打开本界面后，如若是生成新零件的工艺加工步骤，则点击“调入图形”按钮，打开相应的汽车轴类零件图，然后点击“生成工艺卡”按钮，系统链接EXCEL，生成相应的可供修改的工艺过程卡，当对这个工艺卡的不当之处修改完善以后，点击“保存工艺卡”按钮，保存此工艺卡并编码，以备后用；“取消”按钮是对“调入图形”、“生成工艺卡”、“保存工艺卡”的取消，“返回”按钮，是指对“调入图形”、“生成工艺卡”、“保存工艺卡”的返回。
当需要一个以前已经半创成式生成并保存过的工艺卡时，只需在“输入零件工序编码”的输入栏内输入相应的编码即可检索出所需要的工艺卡。
6 结束语
笔者所设计的检索式与半创成式双重系统的汽车零件CAPP系统，可以大大提高制定工艺卡的效率，提高工作效率，具有一定的创新性，也为设计其他零件CAPP系统提供了借鉴。(end)
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(12/10/2010) |
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