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簡論基于零件設備特征匹配的CAPP系統(tǒng)中的信息描述論文
1引言
在現(xiàn)代機械制造業(yè)中,單件小批量生產(chǎn)所占的比重大約為70%～85%。社會的發(fā)展、科技的進步和人類需求的多樣化,迫使產(chǎn)品改進和更新的周期在日益縮短。在新的形勢下,原來許多屬于大批量的生產(chǎn)模式,也在向多品種小批量生產(chǎn)方向發(fā)展,單件小批量生產(chǎn)的比重在不斷擴大。
在單件小批量生產(chǎn)中,由于產(chǎn)品品種多、批量小,而造成企業(yè)工藝設計的靈活多樣,不僅使企業(yè)對工藝設計人員的要求越來越高,而且使得企業(yè)對工藝設計者的依賴性越來越強。然而,傳統(tǒng)的手工工藝設計絕大部分時間,都是花費在一些簡單的重復性工作中,無暇顧及工藝的創(chuàng)新研究,因而傳統(tǒng)的手工工藝設計方法,已不能適應單件小批量生產(chǎn)。只有應用CAPP,才能減輕工藝設計人員的工作量,擺脫企業(yè)對工藝設計者的過份依賴,迅速編制出完整、詳盡、規(guī)范而優(yōu)化的工藝文件,并且可投入大量的時間來研究新工藝。
目前,盡管國內外出現(xiàn)了不少的CAPP系統(tǒng),但絕大多數(shù)都是以特定環(huán)境下的特定制造資源為背景,針對特定產(chǎn)品進行開發(fā)的。這種一一對應的開發(fā)策略,使得現(xiàn)有的許多系統(tǒng)通用性差。
我們所開發(fā)的“基于零件設備特征匹配的CAPP系統(tǒng)”,就是針對CAPP系統(tǒng)的通用性而作的一次實踐性研究。限于篇幅,本文僅介紹該系統(tǒng)的關鍵技術之一，零件與設備的信息描述。
2零件設備特征匹配分析
工藝設計的目的是為零件選擇適當?shù)墓に?這個過程從本質上來說,就是把待加工的零件信息與企業(yè)加工設備的制造能力進行匹配的過程。工藝設計必須從企業(yè)具體的設備條件出發(fā),否則所編制的工藝將會脫離實際。讓計算機“熟悉”零件信息和關于企業(yè)設備制造能力的信息,是CAPP系統(tǒng)的關鍵技術。因此,零件的加工信息與企業(yè)設備的制造信息的描述與輸入,也成為系統(tǒng)的首要問題。
一般而言,任何零件都可以看成是由各種特征表面構成的,每一特征表面都對應著各自的加工特征,如大小、精度、粗糙度等,根據(jù)特征表面的加工特征,從相關資料和經(jīng)驗中能夠知道加工該表面可采用的加工方案;同時,任何設備也對應著各自的制造特征,如加工方法、加工精度、加工范圍等。設備的制造特征決定了該種設備是否可以用來產(chǎn)生相應的零件特征表面,這也就是零件設備特征匹配思想的基礎。
當設備的加工方法與待加工特征表面加工方案中的某步工序相匹配時(如都為“精車”),再進行其它特征的匹配(如“零件精度≤設備加工精度”;“零件粗糙度≥設備加工粗糙度”)。匹配最終將出現(xiàn)以下三種結果:
(1)某特征表面的幾種加工方案都不能實現(xiàn),說明零件的加工特征與設備的制造特征不匹配,零件因設備問題無法在企業(yè)進行加工;
(2)每個特征表面的幾種加工方案中都只有一種能夠實現(xiàn),說明零件的加工特征與設備的制造特征成一一對應的匹配關系,零件在企業(yè)中能夠加工。在設計工藝規(guī)程時,將可行的加工方案中設備相同,加工方法相同的所有特征表面合并為同一工序的加工要素;
(3)i(i≥1)個特征表面有f(f>1)種的加工方案能夠實現(xiàn),說明零件的加工特征與設備的制造特征成一對多的匹配關系,零件在企業(yè)中能夠加工。在設計工藝規(guī)程時,可采用動態(tài)規(guī)劃法求解多階段決策過程的最優(yōu)策略。
由此可見,零件設備特征匹配的思想不僅使系統(tǒng)能判斷零件能否在本企業(yè)加工,而且使系統(tǒng)能根據(jù)企業(yè)的設備條件找到零件每一特征表面可實現(xiàn)的加工方案,這為后續(xù)開發(fā)工作提供切實可行的保障。
3CAPP系統(tǒng)中的信息描述
系統(tǒng)主要以VisualFoxpro6.0為開發(fā)平臺,由于Foxpro不具有對圖形的處理能力,故系統(tǒng)的零件圖生成模塊在AutoCAD2000平臺上開發(fā)。工藝人員在設計工藝時,首先進入特征信息輸入模塊。系統(tǒng)根據(jù)零件信息和設備信息情況,最終生成圖卡合一的零件機械加工工藝卡片。
輸入的信息能否準確、完整,取決于系統(tǒng)采用的信息描述方法。已開發(fā)的CAPP系統(tǒng)大多采用有針對性的、固定的信息描述格式,即僅對所考慮范圍內的特征信息進行描述,從而使得構建的特征信息庫為封閉式的,當要輸入的信息超出特征信息庫中描述范圍之外時,便無法輸入。而特征信息庫中不可能描述所有特征,這樣導致CAPP系統(tǒng)的應用范圍受到嚴格限制,故不能通用。
為克服上述缺陷,必須構建一個開放式的信息特征庫。本系統(tǒng)建立一個由“通用特征信息+自定義特征信息”的模型進行信息描述。通用特征信息便于分類,通用性強,應用范圍較廣,因此用固定的數(shù)據(jù)結構對它進行描述,用戶只需根據(jù)提示輸入具體數(shù)值;而自定義特征信息不便于分類,且應用范圍非常有限,因此其數(shù)據(jù)結構采用參數(shù)形式,分為字符型與數(shù)值型兩種,由用戶根據(jù)習慣自行定義,用戶在系統(tǒng)中既要輸入數(shù)據(jù)名稱又要輸入具體數(shù)值。這樣,由用戶自行定義信息參數(shù)便能滿足各種零件、設備信息輸入的要求,因而為實現(xiàn)系統(tǒng)通用性打下了良好的基礎。
4結論
經(jīng)試用表明,本系統(tǒng)所采用的零件設備特征匹配思想和“通用特征信息+自定義特征信息”的信息描述法,能滿足單件小批量生產(chǎn)廠家的工藝設計要求。該系統(tǒng)的特點是:信息描述法能表達各種不同的零件信息和設備信息,具有靈活性,開放性和通用性;零件—設備特征匹配能為零件的每一特征表面迅速而準確地找到符合企業(yè)設備條件的加工方案,具有實用性和針對性。
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