派生式CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)

回轉(zhuǎn)體零件派生式CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)引言CAPP（ComputerAidedProcessPlanning，計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)）是指借助于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和推理等功能來制定零件機(jī)械加工工藝過程。具體來說,CAPP的作用是利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行零件加工工藝過程的制訂，把毛坯加工成工程圖紙上所要求的零件。它是通過向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的幾何信息（形狀、尺寸等）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過程，是連接CAD/CAM集成的關(guān)鍵和紐帶。借助于CAPP系統(tǒng)，可以解決手工工藝設(shè)計(jì)效率低、一致性差、質(zhì)量不穩(wěn)定、不易達(dá)到優(yōu)化等問題。由于它的重要性，所以從它誕生以來，一直受到人們的重視和關(guān)注。一、派生式CAPP系統(tǒng)原理派生式CAPP系統(tǒng)（Variant或Retrieve）的基本原理是利用零件的相似性，相似的零件有相似的工藝過程。一個(gè)新零件的工藝過程是通過檢索出現(xiàn)有的相似零件族（組）的標(biāo)準(zhǔn)工藝過程并加以篩選或編輯而成，并由此得到“派生”這個(gè)名稱。相似零件的集合稱為零件族。一個(gè)零件族使用的工藝過程稱為標(biāo)準(zhǔn)工藝過程，標(biāo)準(zhǔn)工藝過程一般以它的族號(hào)作為關(guān)鍵字而存放在數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件中，它所包含的內(nèi)容是根據(jù)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)或習(xí)慣來確定，但它至少應(yīng)該包括一個(gè)能基本滿足該零件族所使用的加工工藝過程和有關(guān)工序。在使用派生式CAPP系統(tǒng)時(shí)，首先檢索到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工藝過程，然后經(jīng)過篩選或編輯，以適應(yīng)于一個(gè)特定的新零件。本次設(shè)計(jì)的派生式回轉(zhuǎn)體零件的CAPP系統(tǒng)，其基本原理是利用成組技術(shù)（GT）原理將零件幾何形狀及工藝相似性分類、歸族，每一族有一個(gè)典型樣件，根據(jù)此樣件建立工藝文件即標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)范，存于工藝文件庫中。當(dāng)需設(shè)計(jì)一個(gè)新的零件工藝規(guī)程時(shí)，按照其成組編碼，確定其所屬零件族，由計(jì)算機(jī)檢索出相應(yīng)零件的典型工藝，再根據(jù)零件的具體要求，對(duì)典型工藝進(jìn)行修改，最后得到所需的工藝規(guī)程。輸入軍件信息按編碼搜索零件族r.調(diào)用編輯1:輸入軍件信息按編碼搜索零件族r.調(diào)用編輯1:藝規(guī)程11修改工藝規(guī)程輸出工藝規(guī)程M二n零件族

特征矩陣典型「,藝橋各種工藝

數(shù)據(jù)圖1-1派生式CAPP系統(tǒng)原理圖二、系統(tǒng)的需求分析機(jī)械制造企業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著相當(dāng)?shù)谋壤?，由予零件種類繁雜，其CAPP工作的開展更加艱難。多數(shù)企業(yè)工藝設(shè)計(jì)仍然采用手工設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行，這嚴(yán)重阻礙了企業(yè)信息化的發(fā)展。但在這類企業(yè)中，絕大多數(shù)零件可以運(yùn)用成組技術(shù)將它們歸類成族，制定零件族零件的典型工藝規(guī)程，供相似零件工藝編制時(shí)借鑒參考。真正需要對(duì)零件進(jìn)行全面的工藝分析，采用全新制造工藝的零件并不多見。根據(jù)以上分析，企業(yè)所需的CAPP系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)以整個(gè)產(chǎn)品為應(yīng)用對(duì)象，以產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)為中心的集工藝過程設(shè)計(jì)、工藝信息管理為一體的交互式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和開發(fā)平臺(tái)，通過融合檢索、修訂等技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)和工藝管理的自動(dòng)化系統(tǒng)。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)的派生式回轉(zhuǎn)體CAPP系統(tǒng)功能應(yīng)該主要集中在以下幾個(gè)方面：工藝信息進(jìn)行分類、整理，便于工藝人員查詢；建立各種工藝參數(shù)、技術(shù)手冊(cè)等數(shù)據(jù)庫文件；能方便的生成和處理各種工藝文件；在典型工藝規(guī)程的基礎(chǔ)上可派生出各類零件工藝規(guī)程，并采用交互式方式對(duì)相應(yīng)工藝規(guī)程進(jìn)行修改，以滿足新一類零件的工藝設(shè)計(jì)要求；與企業(yè)其他信息系統(tǒng)的集成等等。三、開發(fā)工具的選擇本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為客戶端/服務(wù)器端的結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序?？蛻舳瞬捎肕icrosoftVisualStudio.NET2008作為前端開發(fā)工具，采用ADO數(shù)據(jù)庫訪問接口，后臺(tái)采用MicrosoftSQLServer2005數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境為WindowsXP.?采用VS2008的優(yōu)勢(shì)在于擁有強(qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境，如可視化、交互式的開發(fā)環(huán)境，方便的程序跟蹤和調(diào)試環(huán)境。SQLServer2005數(shù)據(jù)庫具有完善的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理機(jī)制，支持大規(guī)模的數(shù)據(jù)運(yùn)算，完全能夠滿足的數(shù)據(jù)處理要求。ADO(ActiveDataObject)對(duì)象模型是微軟公司提供的數(shù)據(jù)庫訪問接口，易于學(xué)習(xí)和編程，ADO具有大多數(shù)通用應(yīng)用程序的功能集，使程序員能夠快速生成功能強(qiáng)健的應(yīng)用程序。系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)從CAPP系統(tǒng)編制工藝的過程來看，CAPP系統(tǒng)主要包含了零件信息的輸入和工藝決策功能、知識(shí)庫等內(nèi)容，本文以模塊的形式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)上述功能。1系統(tǒng)管理模塊該模塊提供用戶登錄安全檢查，確保了系統(tǒng)的用戶安全性。系統(tǒng)管理員可以注冊(cè)/注銷用戶。可以對(duì)不同的用戶或角色授予系統(tǒng)訪問的不同權(quán)限，如檢索、增、刪和改等。而普通用戶可以修改密碼、對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)在線切換。2零件族信息模塊該模塊可以實(shí)現(xiàn)輸入零件信息的輸入。零件族信息模塊的設(shè)計(jì)非常重要，它需要滿足：信息描述的完整性；信息輸入的界面友好性；信息描述的易操作性；信息管理的共享性。在該系統(tǒng)中，采用了著名的西德OPITZ零件分類編碼系統(tǒng)來對(duì)零件實(shí)現(xiàn)GT編碼。3零件族標(biāo)準(zhǔn)工藝模塊該模塊可以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)零件族標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行編制、刪除和查詢的操作。4零件工藝編制模塊該模塊首先根據(jù)用戶輸入的零件號(hào)，查詢是否有該零件現(xiàn)存的工藝。如果有,則可直接打印輸出，否則，根據(jù)用戶輸入零件的GT編碼，在零件族標(biāo)準(zhǔn)矩陣中搜索，如果該零件在搜索中落入了某個(gè)零件族中，系統(tǒng)立即調(diào)出該零件族標(biāo)準(zhǔn)矩陣及其標(biāo)準(zhǔn)工藝。這時(shí)用戶可以對(duì)該零件的工藝進(jìn)行手工或自動(dòng)編制。手工編制是在標(biāo)準(zhǔn)工藝地基礎(chǔ)上，直接對(duì)其進(jìn)行增加、刪除、修改和保存。自動(dòng)編制是系統(tǒng)針對(duì)零件族提出一系列的問題，由用戶進(jìn)行回答（是或否），然后系統(tǒng)根據(jù)用戶的回答自動(dòng)生成零件工藝。編制完成后，可以將它進(jìn)行保存，以備以后直接調(diào)用。五、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)5?1選擇零件分類編碼系統(tǒng)這里我們采用OPITZ分類編碼系統(tǒng)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)比較成熟通用。5?2對(duì)零件進(jìn)行編碼采用計(jì)算機(jī)輔助編碼，以人機(jī)對(duì)話方式進(jìn)行的，即由計(jì)算機(jī)提出各種問題，編碼人員逐個(gè)回答，把零件信息逐次輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)輔助編碼的軟件系統(tǒng)進(jìn)行邏輯判斷后，自動(dòng)給出該零件的代碼。5?3劃分零件族，建立零件族特征矩陣劃分零件族是以零件的相似性為基礎(chǔ)，確切地說，是以它們的制造工藝特征為基礎(chǔ)，把工藝過程相似的零件歸并成同一個(gè)零件族。由于零件族的定義不嚴(yán)密，所以沒有嚴(yán)格的規(guī)則可以用來劃分零件族。用戶必須自己定義自己的零件族。劃分零件族的方法是采用成組技術(shù)中零件分組的方法，一般有目測(cè)法、生產(chǎn)流程分析法和零件分類編碼法，其中生產(chǎn)流程分析法是用的較多的方法。當(dāng)零件族劃分完成后，將同族零件的編碼進(jìn)行復(fù)合即可得到零件族特征矩陣。5?4編制零件族標(biāo)準(zhǔn)工藝過程為每一個(gè)零件族編制一份標(biāo)準(zhǔn)工藝過程。標(biāo)準(zhǔn)工藝過程應(yīng)包含本族所有零件的工藝過程，但又不是族內(nèi)某一具體零件的工藝過程。編制零件族的標(biāo)準(zhǔn)工藝過程一般采用成組技術(shù)中編制成組工藝的方法。對(duì)回轉(zhuǎn)體零件可以采用復(fù)合零件法編制標(biāo)準(zhǔn)工藝過程。復(fù)合零件是指擁有同族零件的全部待加工表面要素的零件，由于本族內(nèi)其它零件所具有的待加工表面要素都比復(fù)合零件少，因此按復(fù)合零件編制的標(biāo)準(zhǔn)工藝過程，既能加工復(fù)合零件本身，也必然能加工同族的其它零件，只要?jiǎng)h去該標(biāo)準(zhǔn)工藝過程中不為其它零件所具有的表面要素和工序工步即可。由于復(fù)合零件的上述特點(diǎn)，所以復(fù)合零件可以是零件族中某個(gè)具體的零件，也可以是虛擬的假想零件，尤以假想零件的情況為多。5?5建立工藝數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件把標(biāo)準(zhǔn)工藝過程和工藝設(shè)計(jì)中用到的有關(guān)數(shù)據(jù)、技術(shù)資料和技術(shù)規(guī)范存入數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件。在派生式CAPP系統(tǒng)中，除了一般CAPP系統(tǒng)所必需的制造資源庫，有加工設(shè)備庫（多指機(jī)床庫）、工藝裝備庫（包括刀具庫、磨料磨具庫、夾具庫、量具庫、模具庫）、輔助庫（潤滑油、冷卻液、工作液等）以及材料庫、切削用量庫和時(shí)間定額庫等以外，還應(yīng)該有零件族特征矩陣庫、標(biāo)準(zhǔn)工藝過程庫以及工序庫和它們之間的關(guān)系。每一個(gè)零件族按它的族號(hào)訪問零件族特征矩陣，標(biāo)準(zhǔn)工藝過程與每一個(gè)零件族特征矩陣相聯(lián)系并用工序代碼序列表示，在這