三牙轮钻头牙爪CAPP系统
2006/9/23 来源:制造技术与机床 作者:郑华林

    核心提示:介绍了一种牙爪零件CAPP系统,该系统综合了派生式和创成式的优点,提出了非规则体零件的基准描述法,并采用特征排序、工步排序等方法实现工艺过程的创成。该系统已在生产实际中得到应用。

  适用于各类地层、不同岩性的三牙轮钻头系列、规格品种繁多。牙爪零件是非规则体零件,其结构复杂、加工工序多、加工性能差,属难加工零件,给组织生产、缩短生产周期、快速响应用户要求带来一定的困难。为了保证加工质量,减少工艺人员的重复性劳动,有必要采用CAPP系统。本文拟着重介绍由我院开发的牙爪零件CAPP系统的基本原理和工艺生成方法。该系统以实用为原则,建立以派生式和创成式相结合、人机交互方式作为补充的综合式CAPP系统,系统采用C语言编程,可在PC386或更高速度微机上运行。

    1 系统的工作原理

  系统的工作原理如图1所示。设计零件工艺过程时,系统根据输入的零件信息和零件分类成组策略将零件特征成组化。如果该零件的成组特征与某已有零件的成组特征相同,则检索已有的零件工艺文件,并以人机交互的方法进行修改。这样有利于保证工艺设计结果的一致性,同时由于已有零件的工艺规程已经过生产实际的检验,在此基础上产生的新零件工艺规程实用性容易保证。如果没有和该零件成组特征相同的零件,则转入创成式CAPP系统,调用系统中的工艺知识库,通过一定的逻辑推理和工艺决策,自动完成工艺过程设计。与此同时,将工艺文件典型化并随该零件的成组特征一起保存在典型工艺库中,留作后用,经过多次反复使用,系统中零件的成组特征及相应的典型工艺越来越多,系统逐步得到完善。

图1 系统工作原理框图

    2 零件信息描述方法

  钻头牙爪是非规则体零件,外圆、内孔、平面、沟槽较多,空间不相交,非正交尺寸充满三维空间,这就增加了牙爪零件信息描述的难度。本系统采用基于特征的基准方位描述法,该方法对零件信息的描述可以概括为以下几个方面。

    2.1 以描述基准方位来确定基本空间关系

  牙爪零件可以看作是在若干个基准方位上零件特征的组合,基准方位的数量根据具体的零件结构形状来确定。为了描述方便和准确,把基准系分为绝对基准系和相对基准系,将绝对基准系置于三维坐标系中,它的位置坐标是相对三维坐标而言的,而相对基准系则相对于它所依赖的基准系而定,以保证各基准间的尺寸链关系不受破坏。下面是对基准系的数据结构:
 


  Ni为基准代码;Nj为该基准相对的基准系代码,三维坐标系时Nj=0;Type为基准类型标识符,Type=0代表基准线,Type=1代表基准面;Lx、Ly、Lz表示基准Ni相对于Nj在X、Y、Z方向上的距离尺寸;α、β、γ表示基准Nj在X、Y、Z方向上的夹角。

  基准方位仅代表某一方位,它并不一定代表实际存在的加工表面。基准方位的确定将使各加工特征的空间关系变得易于处理,也为工艺设计中装夹方案设计等带来了极大的简化工作。

    2.2 以描述零件特征为基础

  在实际工艺设计中,总是以零件特征作为加工过程所考虑的最基本的加工单元,故可采用零件特征来表示零件的几何特性。本系统在对牙爪类零件进行分析与整理的基础上,兼顾特征的结构形式及工艺方法的相似性,提炼出了外圆柱、平面、孔、端面环槽、锥螺纹等特征的各种典型形式。特征的表达方式实质是一个参数表,表中列出了特征所属基准方位代码以及工艺设计所需的各种参数,从而能详尽、准确地为工艺设计提供依据。

    2.3 以描述特征间的联系作为补充

  特征间的联系主要是为了进一步确定各加工特征间的联系,为后续的特征排序和合理的工艺设计提供进一步的依据,主要包括:同一基准方位特征间的关联尺寸、形位公差等。

    3 工艺过程创成方法

  基于零件特征分析,工艺过程设计可以划分为特征工艺链的生成、特征排序、工步排序、工艺路线生成等几个阶段,其工艺过程设计流程如图2所示。

图2 工艺过程创成流程图

    3.1 特征工艺链的生成

  每个特征表面需要经一系列加工才能成形。它对应着一组加工链,我们称......点击查阅全文......↓