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1、回轉(zhuǎn)體零件創(chuàng)成式capp系統(tǒng)的研發(fā)與開發(fā) 摘 要 以回轉(zhuǎn)體類零件為例，通過分析零件的加工方法、工序的劃分、工序的確定以及與傳統(tǒng)工序的銜接等問題，確定了回轉(zhuǎn)體類零件的數(shù)控加工工藝路線；又依據(jù)粗、精加工進(jìn)給路線的不同確定原則，確定了每道工序的進(jìn)給路線，以工序20粗車外輪廓、工序60粗車凹面、半精車錐面、精車凹圓弧面為例，計(jì)算出特征點(diǎn)的具體坐標(biāo)，為后續(xù)數(shù)控程序的精確編制打下了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 在CAPP 的各個(gè)環(huán)節(jié)中，從CAD 讀取信息到工藝文件生成都至關(guān)重要。其中，工藝文件的創(chuàng)成這一環(huán)節(jié)涉及很多方面..加工方法的確定、加工順序的確定、工藝尺寸鏈的計(jì)算、刀具和量具的選擇、機(jī)床的選擇、夾具的確定以

2、及毛坯的設(shè)計(jì)。對(duì)于一個(gè)成功的CAPP 系統(tǒng)來說，完善以上諸多方面是非常重要的。本文通過一個(gè)實(shí)用加工鏈生成及再組合方法成功地實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件的工藝生成。 關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)體零件 工藝設(shè)計(jì) 工程機(jī)械制造 CAPP Abstract To axially symmetrical parts as an example, through the analysis of the parts of the division processing method, process, procedure and determination of the tr

3、aditional process of cohesion and problem, determine the axially symmetrical parts CNC processing technology route; And according to route into thick, finishing the different determination principle, make sure the each procedure in the route to process the car outline, 20 thick process coarse car de

4、nt, 60 half fine car and fine surface car concave arc surface, for example, calculates the feature points specific coordinates, nc program for the follow-up of the accurate laid the data base. In the links of CAPP, to read information from CAD file generation process is very important. Among them,

5、 the process of documents and into this one involves many aspects link... Processing methods determination, processing order of determination, process dimension chain of calculation, the choice of cutting tools and measuring tools, machine tool selection, fixture and the design of the determination

6、of the blank. For a successful CAPP system for, perfect in many aspects above is very important. In this article, through a practical processing chain generating and combination method to achieve success again axially symmetrical parts of the process is generated. Keywords: axially symmetrical

7、parts process design engineering machinery manufacturing CAPP 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 1、緒論 4 1.1 CAPP的定義 4 1.2 CAPP的發(fā)展 5 二、工程機(jī)械相關(guān)理論 6 2.1工程機(jī)械加工工藝的基本知識(shí) 6 2.2 機(jī)械工程箱 6 2.3 回轉(zhuǎn)體零件結(jié)構(gòu)工藝性要求 11 2.4 回轉(zhuǎn)體零件定位基準(zhǔn)的選擇 11 2.5進(jìn)給路線的確定 13 3、基于CAPP技術(shù)的回轉(zhuǎn)體零件實(shí)例研究 14 3.1 CAPP的基本概念 14 3.2基于CAPP的零件的

8、工藝制定以及工藝文件 15 3.3 CAPP工藝圖表的建立 16 3.4 整個(gè)零件過程的結(jié)果和收獲 23 4、總結(jié)： 24 參考文獻(xiàn)： 25 1、緒論 1.1 CAPP的定義 CAPP（Computer Aided Process Planning）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、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機(jī)械加工工藝過程。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。 CAPP是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)換為各種加工制造、管理信息的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是企業(yè)信息化建設(shè)中聯(lián)系設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的紐帶，同

9、時(shí)也為企業(yè)的管理部門提供相關(guān)的數(shù)據(jù)，是企業(yè)信息交換的中間環(huán)節(jié)。 CAPP：計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)（computer aided process planning） CAPP的開發(fā)、研制是從60年代末開始的，在制造自動(dòng)化領(lǐng)域，CAPP的發(fā)展是最遲的部分。世界上最早研究CAPP的國(guó)家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一個(gè)CAPP系統(tǒng)AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)。 在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是CAM-I于1976年推出的CAM-I’S Automated Process Planning系統(tǒng)。取其字首的第一個(gè)字母，稱為CAPP系統(tǒng)

10、。目前對(duì)CAPP這個(gè)縮寫法雖然還有不同的解釋，但把CAPP稱為計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)已經(jīng)成為公認(rèn)的釋義。 CAPP（computer aided process planning,計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)）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。 計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)也常被譯為計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃。國(guó)際生產(chǎn)工程研究會(huì)（CIRP）提出了計(jì)算機(jī)輔助規(guī)劃(CAP-computer aided plannin

11、g)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)工藝過程設(shè)計(jì) (CAPP-computer automated process planning)等名稱，CAPP一詞強(qiáng)調(diào)了工藝過程自動(dòng)設(shè)計(jì)。 實(shí)際上國(guó)外常用的一些，如制造規(guī)劃(manufacturing planning)、材料處理(material processing)、工藝工程(process engineering)以及加工路線安排(machine routing)等在很大程度上都是指工藝過程設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃屬于工程分析與設(shè)計(jì)范疇，是重要的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作之一。 由于計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS-computer integrated manufacturin

12、g system)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃上與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD-computer aided design)相接，下與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM-computer aided manufacturing）相連，是連接設(shè)計(jì)與制造之間的橋梁，設(shè)計(jì)信息只能通過工藝設(shè)計(jì)才能生成制造信息，設(shè)計(jì)只能通過工藝設(shè)計(jì)才能與制造實(shí)現(xiàn)功能和信息的集成。由此可見CAPP在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化中的重要地位。 1.2 CAPP的發(fā)展 自從1965年Niebel首次提出CAPP思想，迄今30多年，CAPP領(lǐng)域的研究得到了極大的發(fā)展，期間經(jīng)歷了檢索式、派生式、創(chuàng)成式、混合式、專家系統(tǒng)、工具系統(tǒng)等不同的發(fā)展階段，并涌現(xiàn)了

13、一大批CAPP原型系統(tǒng)和商品化的CAPP系統(tǒng)。 在CAPP工具系統(tǒng)出現(xiàn)以前，CAPP的目標(biāo)一直是開發(fā)代替工藝人員的自動(dòng)化系統(tǒng)，而不是輔助系統(tǒng)，即強(qiáng)調(diào)工藝設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和智能化。但由于工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的個(gè)性化、復(fù)雜性，工藝設(shè)計(jì)理論多是一些指導(dǎo)性原則、經(jīng)驗(yàn)和技巧，因此讓計(jì)算機(jī)完全替代工藝人員進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的愿望是良好的，但研究和實(shí)踐證明非常困難，能夠部分得到應(yīng)用的至多是一些針對(duì)特定行業(yè)、特定企業(yè)甚至是特定零件的專用CAPP系統(tǒng)，還沒有能夠真正大規(guī)模推廣應(yīng)用的實(shí)用的CAPP系統(tǒng)。 在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，開目公司在國(guó)內(nèi)率先提出了CAPP工具化的思想：CAPP是將工藝人員從許多工藝設(shè)計(jì)工作中解脫出來的

14、一種工具；自動(dòng)化不是CAPP唯一的目標(biāo)；實(shí)現(xiàn)CAPP系統(tǒng)的以人為本的宜人化的操作、高效的工藝編制手段、工藝信息自動(dòng)統(tǒng)計(jì)匯總、與CAD/ERP/PDM系統(tǒng)的信息集成、具有良好的開放性與集成性是工具化CAPP系統(tǒng)研究和推廣應(yīng)用的主要目標(biāo)。工具化CAPP的思想在商業(yè)上獲得了極大的成功，使得CAPP真正從實(shí)驗(yàn)室走向了市場(chǎng)和企業(yè)。借助于工具化的CAPP系統(tǒng)，上千家的企業(yè)實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)計(jì)效率的提升，促進(jìn)了工藝標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了與企業(yè)其它應(yīng)用系統(tǒng)CAD/PDM/ERP等的集成，有力地促進(jìn)了企業(yè)信息化建設(shè)。生成的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),所以建立功能完善的數(shù)據(jù)庫(kù)是保證系統(tǒng)生成可靠工藝規(guī)程的重要方面。 二、工程機(jī)械相關(guān)理論

15、2.1工程機(jī)械加工工藝的基本知識(shí) 從原材料的進(jìn)廠到產(chǎn)品出廠間相關(guān)聯(lián)的勞動(dòng)過程的總和稱之為生產(chǎn)過程。工程機(jī)械產(chǎn)品的的生產(chǎn)過程包括：生產(chǎn)與技術(shù)準(zhǔn)備過程、毛坯的制造過程、零件的加工過程、產(chǎn)品的裝配過程和生產(chǎn)的服務(wù)過程。而工藝過程是指改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程。 2.2 機(jī)械工程箱 機(jī)械加工工藝過程是由若干個(gè)順序排列的工序構(gòu)成。由安裝、工位、工步、進(jìn)給組成，毛坯依次通過這些順序加工后就為成品。 1)、工序工序是由一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地對(duì)一個(gè)或者同時(shí)

16、對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。確定工序的要素很多，而劃分工序的主要依據(jù)是工作地是否變動(dòng)和加工是否連續(xù)。工程機(jī)械中最簡(jiǎn)單的軸類零件及其工藝過程如圖1(回轉(zhuǎn)體零件)。其工藝流程如表1。 在表1的工序2中，先車工件一端，然后掉頭裝夾，再車另一端。對(duì)每一個(gè)工件來說加工是連續(xù)的，這些加工內(nèi)容屬一個(gè)工序。如果先車好一批工件的一端，然后再掉頭車這批工件的另一端，這時(shí)對(duì)每一個(gè)工件來說，兩端的加工已不再連續(xù)，所以應(yīng)視為兩道工序。所以可以說工序是組成工藝過程的基本單元。 2)、安裝將工件在機(jī)床上或夾具中定位、加緊的過程稱之為裝夾。工件(或裝配單元)經(jīng)一次裝夾所完成的那一部分工序稱之為安裝。工件在一道

17、工序中?？赡苡幸淮位驇状伟惭b。如表1的工序10要進(jìn)行兩次裝夾；先裝夾工件一端，車平面、鉆中心孔，稱為安裝A；再調(diào)頭裝夾，車另一端，鉆中心孔，稱為安裝B。工件在加工過程中，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，以節(jié)省裝夾時(shí)間，減少裝夾誤差。 圖1 回轉(zhuǎn)體零件 表1 回轉(zhuǎn)體零件工藝過程 工序號(hào) 工序內(nèi)容 設(shè)備(地點(diǎn)) 10 車端面 車床 20 粗車外輪廓（外輪廓循環(huán)） 車床 30 半精車球面和Φ20mm的圓柱面，精車半球面至R10mm 車床 40 車退刀槽 50 半精車R5圓弧及其相鄰30圓柱面、精車R5圓弧面 車床 60 車錐弧面 車床 70 車螺紋

18、車床 80 車倒角，切斷 車床 90 去毛刺，清理 鉗工 3)、工位工件經(jīng)一次裝夾后，工件相對(duì)刀具或設(shè)備的固定部分，先后處于不同的位置進(jìn)行加工，此時(shí)一個(gè)加工位置即為一個(gè)工位。最短的空行程路線有以下幾個(gè)方法：巧設(shè)起刀點(diǎn)、合理安排“回零”路線和巧設(shè)換(轉(zhuǎn))刀點(diǎn)(如圖2b所示)。 圖2 巧設(shè)起刀點(diǎn) 4)、工步在加工表面(或裝夾時(shí)的連接面)和加工(或裝配)工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序稱為工步。為了提高生產(chǎn)率，用幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)表面，也可以看成是一個(gè)工步，稱為符合工步。 最短的切削進(jìn)給路線。圖3為3種不同的輪廓粗車切削進(jìn)給路線，可以看出圖3c的矩形循環(huán)進(jìn)給路線，

19、其路線的總長(zhǎng)為最短。因此，在同等切削條件下，切削時(shí)間最短，刀具損耗最小。 圖3 粗車進(jìn)給路線示例 5)、進(jìn)給進(jìn)給也稱走刀。在一個(gè)工步內(nèi)，若被加工表面需切去的金屬較厚，則可分幾次切除，每切削一次稱為一次進(jìn)給。 精加工工序_般由1刀或多刀完成，但其零件的完工輪廓應(yīng)由最信1刀連續(xù)加工而成。所以刀具的進(jìn)、退刀位置盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切入、切出或換刀及停頓；刀具切人、切出方向應(yīng)盡量沿工件表面切線方向，以免因切削力突變而造成彈性變形，使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等缺陷。 熟知了工藝了組成后，將路面機(jī)械加工工藝過程的各項(xiàng)內(nèi)容用文字或表格的形式寫成工藝文件便是路面施工機(jī)械

20、的機(jī)械加工工藝規(guī)劃。它是用來指導(dǎo)工人操作和組織生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，也是企業(yè)和車間進(jìn)行設(shè)計(jì)或技術(shù)改造的重要原始資料。這是在總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依照科學(xué)的理論和必要的工藝試驗(yàn)后制定的，并經(jīng)過了逐級(jí)審批，它反映了加工中的客觀規(guī)律，有關(guān)人員必須嚴(yán)格執(zhí)行，這也是企業(yè)的工藝紀(jì)律。當(dāng)然，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，應(yīng)定期修改，使工藝規(guī)劃更加完善合理。 工藝規(guī)劃格式有： l)、工藝過程卡片該卡以工序?yàn)閱挝?，主要列出零件加工的工藝路線，簡(jiǎn)要說明各工藝的概況。一般作為生產(chǎn)管理方面使用，在單件小批量產(chǎn)品中也用于指導(dǎo)生產(chǎn)。格式如表2所示。 2)、工藝卡片該卡以工序?yàn)閱挝?，詳?xì)說明整個(gè)工藝過程的工藝文件，廣

21、泛應(yīng)用于成批生產(chǎn)的零件和單件生產(chǎn)中的重要文件。格式如表2所示。 表2工藝過程綜合卡片 工廠 工藝過程綜合卡片 產(chǎn)品名稱、型號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 材料 名稱 毛坯 種類 零件質(zhì)量/KG 毛質(zhì)量 第 頁 牌號(hào) 尺寸 凈質(zhì)量 第 頁 性能 每臺(tái)件數(shù) 每批 工序號(hào) 工序內(nèi)容 加工車間 設(shè)備名稱、編號(hào) 裝備名稱及編號(hào) 技術(shù)等級(jí) 時(shí)間額定 夾具 刀具 量具 單件 終結(jié) 更改內(nèi)容 編制 校對(duì) 審核 會(huì)簽 表3 機(jī)械加工工藝卡片 工廠 機(jī)械加工工

22、藝卡片 產(chǎn)品名稱、型號(hào) 零件名稱 材料 名稱 毛坯 種類 零件質(zhì)量/mg 毛重 第頁 牌號(hào) 尺寸 凈重 第頁 性能 工序 安裝 工步 工序內(nèi)容 同時(shí)加工零件數(shù) 切削用量 設(shè)備名稱及編號(hào) 工藝裝備名稱及編號(hào) 技術(shù)等級(jí) 工事定額/min 切削深度 切削速度 每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)r/min 進(jìn)給量 刀具 夾具 量具 單件 準(zhǔn)備終結(jié) 更改 內(nèi)容 編制 校對(duì) 審核 會(huì)簽 3）、工序卡片

23、該卡是按每道工序編制的一種工藝文件。一般附有工序簡(jiǎn)圖，并詳細(xì)說明該工序中每個(gè)工步的詳細(xì)內(nèi)容。工序卡片主要應(yīng)用于大批大量生產(chǎn)中的所有零件，中批生產(chǎn)中復(fù)雜零件及單件小批生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序。 制定工藝規(guī)劃的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)率和降低成本，同時(shí)在充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，注意到技術(shù)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)上的合理性，有良好的勞動(dòng)條件，并符合環(huán)境保護(hù)法。 在符合工藝規(guī)劃基本要求的前提下，先熟悉產(chǎn)品的裝配圖和零件圖，并對(duì)零件進(jìn)行工藝分析、確定毛坯的種類和制造方法、擬定工藝路線，然后進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)(包括確定工序的加工余量，工序尺寸及公差，選用的設(shè)備和工藝裝備、切削用量和時(shí)間定額，

24、工序的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法等，本文結(jié)合一箱體零件運(yùn)用CAXA CAPP創(chuàng)建檢索式CAPP知識(shí)庫(kù))，填寫工藝文件即完成了工藝規(guī)劃。 2.3 回轉(zhuǎn)體零件結(jié)構(gòu)工藝性要求 零件結(jié)構(gòu)公益性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下，切削加工的可能性和經(jīng)濟(jì)型。對(duì)切削加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)滿足以下要求： 1）、便于裝夾零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工時(shí)裝夾在機(jī)床或夾具上，能使定位準(zhǔn)確，夾緊可靠，裝夾次數(shù)少。如圖2—3所示。 2）、便于加工零件的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，便于使用標(biāo)準(zhǔn)刀具、量具；減少加工面積；便于進(jìn)刀和退刀等。 3）、便于測(cè)量設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮測(cè)量的可能與方便。 2.4 回轉(zhuǎn)體零件定位基

25、準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)是指用來確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。根據(jù)作用的不同，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。顧名思義，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是樣品設(shè)計(jì)圖中使用的基準(zhǔn)；工藝基準(zhǔn)是指工藝過程中所采用的基準(zhǔn)，它包括： 1）、工序基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)是指在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)。如圖4所示，C面由L2確定，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面是B面。但加工時(shí)從工藝上考慮，按尺寸也加工，則為本工序的工序尺寸，A面為C面的工序基準(zhǔn)。 圖4工序基準(zhǔn) 圖5 定位基準(zhǔn) 2)、定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)是指在加工中用作定位的基準(zhǔn)。如圖5所示，階梯軸用三爪自

26、定心卡盤裝夾，則大端外圓的軸線為徑向的定位基準(zhǔn)，A面為加工端面保持軸向尺寸B、C的定位基準(zhǔn)。 3)、測(cè)量基準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)是指測(cè)量時(shí)所采用的基準(zhǔn)。 4）、裝配基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)是指裝配時(shí)用來確定零件或者部件在產(chǎn)品中相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)。為了保證各加工表面都有足夠的加工余量，選擇毛坯雨量最小的表面為粗基準(zhǔn)。如圖2—7所示的階梯軸，因小端余量較小，故應(yīng)選小端外圓作為粗基準(zhǔn)，若選擇大端外圓做為粗基準(zhǔn)，因毛坯偏心，加工小端外圓時(shí)會(huì)出現(xiàn)余量不足，而使工件報(bào)廢。 圖6 階梯軸的粗基準(zhǔn)選擇 2.5進(jìn)給路線的確定 如上原則，結(jié)合實(shí)際零件，以工序2O、工序6O為例，確定進(jìn)給路線如下：工序20：粗車外輪廓(見圖

27、7)。 走刀路線：A—B—C— D— E—F—D— G— H—D一I一J ，其中節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別如下：A(32，2)、B(32，一60)、C(40，一60)、D (40，2)、E(22．36，2)、F(40，一18)、G (16．62，2)、H (40，—3l.71)、J(11.16，2)、J(40，一37)。其中在走刀的過程中，有一些具體的節(jié)點(diǎn)，已將坐標(biāo)列出來，從E到F之間有3個(gè)節(jié)點(diǎn)：(22.36，0)、(30，一10)、(30，一18)；從G到H 之間有6個(gè)節(jié)點(diǎn)：(16.62，0)、(26，一10)、(26，一18)、(28，一18)、(28，一3O．07)、(32，—31．71)；從 到

28、J之間有6個(gè)節(jié)點(diǎn)：(9．16，0)、 (22，一10)、(22，一18)、(24，一18)、(24，一31.34)、 (40，一31．34)。 圖7 工序2O走刀路線 圖8 工序6O走刀路線 圖8 工序6O放大圖 工序60：粗車凹面、半精車錐面、精車凹圓弧面(見圖7、圖8)。 走刀路線：A—B—C—D—E—F—G—H—I—J一F1一G1一H1一I1一J1一K—L—M—N—P，它們的坐標(biāo)分別是：A(38，一5O.29)、B(36，一50.29)、C(28．34，一44.56)、D (30，一43)、E (38，一43)、F(38，一52.4

29、4)、G (36一52.44)、H (25.84，一46.22)、I(30，一41.5)、J(38，一41.5)、F1(38，一55.69)、G1(36，一55.69)、H 1(23.34，一46.22)、11(30，— 40)、J1(38，一40)、K(38，一53)、L(32，一53)、M (21.68．一46.78)、N (32，一42)、P(36，一39)。 3、基于CAPP技術(shù)的回轉(zhuǎn)體零件實(shí)例研究 3.1 CAPP的基本概念 20世紀(jì)60年代末，隨著CAD技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，人們?yōu)榱诉m應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和工業(yè)的需求，開始了計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)(Computre-Aided Pro

30、cess Planning，即CAPP)的研究和開發(fā)。隨著研究的深入，特別是相關(guān)技術(shù)、生產(chǎn)模式與應(yīng)用的發(fā)展，CAPP的概念也在不斷發(fā)展。從狹義上看，CAPP是完成工藝過程設(shè)計(jì)，輸出工藝規(guī)程。在集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化CAD／CAM系統(tǒng)和現(xiàn)代制造模式中，尤其是集成化和并行工程與協(xié)同環(huán)境下，筆者認(rèn)為“PP”不再單純的理解為“Process Planning”，也可以理解為“Production Planning”的含義，這樣就產(chǎn)生了廣義CAPP的概念。作為連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)和車間生產(chǎn)的紐帶，CAPP直接與企業(yè)生產(chǎn)組織模式、企業(yè)信息化應(yīng)用程度息息相關(guān)。 從發(fā)展來看，cAPP可以逐步實(shí)現(xiàn)工藝過程設(shè)計(jì)

31、的自動(dòng)化及工藝過程規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)化，從根本上改變工藝過程設(shè)計(jì)以來個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的狀況，提高工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量。隨著CAD、CAM和產(chǎn)品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，CAPP被公認(rèn)是把產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，是CAD與CAM真正集成的橋梁，是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS)、制造資源計(jì)劃(Manufacturing Resource Planning，MRPII)、企業(yè)資源管理(Enterprise Resource Planning

32、，ERP)和產(chǎn)品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)的技術(shù)基礎(chǔ)之一。 3.2基于CAPP的零件的工藝制定以及工藝文件 零件工藝路線的擬定是制定零件工藝規(guī)程的重要內(nèi)容之一，其主要內(nèi)容包括：選擇加工方法、工序的劃分、加工順序的安排以及與傳統(tǒng)工序的銜接等。本文以典型的回轉(zhuǎn)體類零件為例(如圖1所示)，分析了零件的數(shù)拯加工工藝路線設(shè)計(jì)的全過程。 零件的表面形狀由直線和圓弧組成，材質(zhì)為45鋼，熱處理后達(dá)到38～43 HRc，毛坯為Φ36 mm150mm 的圓棒料。 此回轉(zhuǎn)體零件的表面由諸多基本表面組成，其中要加工零件的表面由同軸線的圓柱面、圓錐面、圓弧面

33、、退刀槽和螺紋組成，而且此零件各部分的粗糙度要求不一樣，但根據(jù)一般的外圓加工方法所能達(dá)到的精度：粗車(IT11～I(xiàn)T13，Ra12．5～50μm)、半精車(IT8～I(xiàn)T10，Ra3．2～6．3μm)、精車(IT7～I(xiàn)T8，RaO．8～1．6μ m)，又根據(jù)設(shè)備實(shí)際情況，選擇HNC一21T車床數(shù)控系統(tǒng)的CK6032臥式車床，其主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。 表2 CK6032臥式車床的主要技術(shù)參數(shù) 參數(shù)名稱 數(shù)值 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑/mm 320 橫溜板上最大回轉(zhuǎn)直徑/mm 180 最大工件長(zhǎng)度/mm 600 主軸孔徑/mm 38 主軸內(nèi)孔徑/mm NO.5 電動(dòng)機(jī)功率

34、/mm 2.2 在加工過程中，沒有粗糙度要求的表面，只需粗車就可以了；表面粗糙度Ra3.2μm 的表面，要經(jīng)過粗車、半精車；對(duì)于表面粗糙度Ra1.6μm 的表面，需要經(jīng)過粗車、半精車、精車；退刀槽可以用切槽刀來加工；螺紋可以用螺紋刀來加工；其左邊錐弧面部分因圓弧角為R5 mm 較小，刀具無法從右向左加工，因此選擇從左向右由錐面處下，刀、車削出錐弧面。 3.3 CAPP工藝圖表的建立 由上可知，CAXA CAPP系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)已經(jīng)根據(jù)需要進(jìn)一步得到完善，所選取的零件的工藝設(shè)計(jì)也已經(jīng)完成，下面主要的任務(wù)就是把信息輸入或者導(dǎo)入系統(tǒng)中，在做好的卡片模版中將工藝信息逐一填寫。 CAXA工藝圖

35、表(CAPP)是CAXA工藝解決方案的重要構(gòu)件之一，它不僅包括了CAXA電子圖板的全部功能，而且專門針對(duì)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)人員的需要開發(fā)了實(shí)用的計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)功能，是一個(gè)方便快捷、易學(xué)易用的CAD./CAPP集成軟件。 CAXA工藝圖表是高效快捷的工藝卡片編制軟件，它可以方便的引用設(shè)計(jì)的圖形和數(shù)據(jù)，同時(shí)為生產(chǎn)制造準(zhǔn)備各種需要的管理信息。CAXA工藝圖表以工藝規(guī)劃為基礎(chǔ)，針對(duì)工藝編程工作繁瑣的特點(diǎn)，以“知識(shí)重用"和“知識(shí)再用"為指導(dǎo)思想，提供多種實(shí)用方便的快速填寫和繪圖手段，可以兼容多種CAD數(shù)據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)“所見即所得"的操作方式，符合工藝人員的工作思維和操作習(xí)慣。它提供了大量的工藝卡片模板和工

36、藝規(guī)程模板，可以幫助技術(shù)人員提高工作效率，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期，把技術(shù)人員從繁重的手工勞動(dòng)中解脫出來，并有助于促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，使得設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)范化。 這樣使設(shè)計(jì)個(gè)工藝實(shí)現(xiàn)完美的銜接，方便了工藝人員從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到工藝設(shè)計(jì)的高速過渡，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。如圖9所示：CAD的圖形直接插入CAPP軟件中。 圖9與CAD系統(tǒng)的完美集成 下面主要的任務(wù)就是把信息輸入或者導(dǎo)入系統(tǒng)中，在做好的卡片模版中將工藝信息逐一填寫。 1)、直接點(diǎn)取新建功能圖標(biāo)“”，彈出新建對(duì)話框，在“工藝規(guī)程’中，可見工藝規(guī)程。點(diǎn)擊并確定，系統(tǒng)進(jìn)入填寫卡片狀態(tài)，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)取“工藝內(nèi)容"可在相

37、關(guān)的單元格進(jìn)行填寫如圖10。 圖10 工藝規(guī)程卡片的填寫 2)、點(diǎn)擊“工藝"下拉菜單中的“自動(dòng)生成工序號(hào)"，彈出“自動(dòng)生成工序號(hào)’’對(duì)話框，如圖11。設(shè)置起始編號(hào)為10，編號(hào)間隔也為10，確定。 圖11 自動(dòng)生成序列號(hào) 3）、點(diǎn)擊“工藝”及下拉菜單“填寫卡片公共信息”，彈出公共信息對(duì)話框，如圖12。點(diǎn)取其中的一項(xiàng)零件圖號(hào)，雙擊對(duì)應(yīng)的空白單元格，輸入圖號(hào)，確定公共信息填好。在這一規(guī)程中所有的卡片中，都會(huì)出現(xiàn)已填好的公共信息。按照此方法依次填寫其他公共信息。 圖12填寫公共信息 4)、按住Ctrl鍵，點(diǎn)取工序號(hào)為10的一行中的一點(diǎn)，這一行變?yōu)楹谏从益I，彈出菜單，如圖13

38、. 圖13 選取工序號(hào) 5）、選擇“生成工序卡片’’，彈出選擇工藝卡片模板對(duì)話框，選擇“機(jī)械加工工序卡片"模板，點(diǎn)擊確定，在工藝卡片樹中可見增加了工序卡片(10)，并且為粗寫，說明此卡片為當(dāng)前卡片。 雙擊工藝卡片樹中的機(jī)械加工工藝過程卡片，繪圖區(qū)中的圖形又切換回過程卡，按住Ctrl鍵，依次點(diǎn)擊工序號(hào)為20以下的各行中的任一點(diǎn)，點(diǎn)擊后的各行都變成黑色，按右鍵，彈出右鍵菜單，如圖14，選擇“生成工序卡片’’，彈出選擇工藝卡片模板對(duì)話框，選擇“機(jī)械加工工序卡片’’，點(diǎn)擊確定，在工藝卡片樹中可見增加了相應(yīng)工序卡片。 圖14 生成機(jī)械加工工序卡片 6）、雙擊工藝卡片樹中的工序卡片(10)，

39、切換到工序卡片(10)的填寫狀態(tài)，點(diǎn)擊工步內(nèi)容下第一個(gè)空工單元格，填寫相關(guān)信息。輸入材料牌號(hào)，每坯制作數(shù)，設(shè)計(jì)(日期)等內(nèi)容，結(jié)果如圖14。 7）、點(diǎn)圖5-34填寫機(jī)械加工工序卡片取“工藝”及其下拉菜單“插入圖形文件"，彈出對(duì)話框，選擇需要插入的圖形，由于本文選擇在AutoCAD軟件上繪制圖形，所以文件格式需要選定為dwg或者dxf格式。點(diǎn)擊確定后圖形被插入，將圖形拖入工序卡對(duì)應(yīng)的圖形區(qū)，設(shè)定合適的大小，如圖15。 圖15 插入圖形 8）、依此步驟逐一填寫剩余工序卡片并插入相邀圖形。待都完成后，點(diǎn)擊“工藝"及下拉菜單“創(chuàng)建首頁卡片"，彈出選擇工藝卡片模板對(duì)話框，選擇“封皮"模板，點(diǎn)確

40、定。工藝卡片樹中多了首頁，填寫區(qū)為首頁模板。在工藝規(guī)程下填寫“回轉(zhuǎn)體零件"，再依次填寫零件圖號(hào)和零件名稱，如圖16。 圖16 填寫封皮 9）、都完成后，點(diǎn)擊“文件”下拉菜單“保存”，彈出保存對(duì)話框，如圖17。文件類型為“cxp"，命名為“回轉(zhuǎn)體零件"。就完成了整個(gè)工藝信息的輸入工作。 圖17保存文件 lO）、零件圖和工藝文件的輸出 在完成工藝卡片的定制和填寫后，可以直接將工藝規(guī)程里全部工藝文件中的一個(gè)或者多個(gè)工藝文件進(jìn)行指定卡片輸出。點(diǎn)擊“文件"菜單中的“繪圖輸出’’命令，便彈出如圖18對(duì)話框。 圖18選擇指定卡片輸出 在對(duì)話框中，選定“指定卡片"，彈出如19對(duì)話框，

41、根據(jù)需要，候選指定卡片進(jìn)行輸出。 圖19 選擇制定卡片 3.4 基于回轉(zhuǎn)體零件研究的結(jié)果 經(jīng)過探討和研究，現(xiàn)對(duì)依托CAXA CAPP平臺(tái)對(duì)零件的工藝設(shè)計(jì)中融入知識(shí)工程理念和方法的過程做一下簡(jiǎn)單的闡述。 1)、實(shí)現(xiàn)卡片定制的模塊化 本文對(duì)卡片的定制做了深入的分析研究，卡片的定制是CAPP系統(tǒng)的難點(diǎn)之一，在工藝設(shè)計(jì)過程中會(huì)涉及各式各樣的卡片，以適應(yīng)工藝人員的工作需求，進(jìn)而就需要對(duì)卡片定制并將其模塊化。本文在深入了解CAPP系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)如何定制卡片做了詳盡的敘述并實(shí)現(xiàn)了卡片定制的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。 2)、圖形的插入 圖形的插入主要考慮兩方面的問題：一是圖形的切入點(diǎn)和尺寸；二是圖形的

42、格式。本文采用的是Auto CAD軟件繪制圖形，以dwg的格式插入CAPP系統(tǒng)中，并可通過等比例縮放和平移是圖形與圖形單元格的中心相重合，還能滿足隨時(shí)編輯和修改的要求。 3)、知識(shí)庫(kù)的完善 知識(shí)庫(kù)對(duì)系統(tǒng)和軟件的重要性是眾所周知的，本文對(duì)如何根據(jù)需要對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)一步完善用圖文形式做了詳盡的介紹。并給出了自定義知識(shí)庫(kù)添加和修改的方式。 4、總結(jié)： 通過對(duì)數(shù)控加工工藝路線制定的方法和原則進(jìn)行分析，確定了此回轉(zhuǎn)體類零件的數(shù)控加工工序，即有的工序中有粗加工，有的工序中粗、精加工都有，所以又以粗、精加工進(jìn)給路線的不同確定原則，給出了每道工序的進(jìn)給路線和特殊點(diǎn)的坐標(biāo)，為后續(xù)的數(shù)控編程提供了精確的數(shù)據(jù)計(jì)

43、算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(Computer-Aided Process Planning，CAPP)是制造系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是連接CAD和CAM的橋梁和紐帶，對(duì)產(chǎn)品制造的質(zhì)量和成本有著重要影響。 本文依托CAXACAPP系統(tǒng)，融合知識(shí)工程的理念，特別是知識(shí)復(fù)用的指導(dǎo)思想，針對(duì)具體零件的工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行探索，尤其對(duì)工藝卡片定制的模塊化進(jìn)行了研究，最后利用典型的回轉(zhuǎn)體零件為例做了演示。 針對(duì)使用軟件兩方案的對(duì)比，對(duì)于本課題來說第一種方案使用比較簡(jiǎn)單并能滿足本次設(shè)計(jì)的具體要求，而且開發(fā)效率高、簡(jiǎn)單易學(xué)、使用方便，用戶操作容易。因此，本次設(shè)計(jì)選用第一種方案。用C語言作為前臺(tái)，用C++builder來編寫“

44、典型零件”加工工藝過程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問程序。用SQL Sever作為后臺(tái)，建立一個(gè)工藝數(shù)據(jù)庫(kù)/數(shù)據(jù)表，用于存入“典型零件”的加工工藝過程的具體內(nèi)容如工藝裝備和工藝數(shù)據(jù)。用成組工藝設(shè)計(jì)方法中的復(fù)合路線法來建立各類零件組的典型零件。若想進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，加快產(chǎn)品的生產(chǎn)步伐，滿足更多更精確的要求，那么可以在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，不斷創(chuàng)新。 對(duì)于c++builder SQL Sever 軟件的使用要看書和上機(jī)練習(xí)同步進(jìn)行，也只有這樣才能比較清楚的熟練掌握并運(yùn)用到程序的編制。所以選擇方案一簡(jiǎn)單且容易操作學(xué)習(xí)，也完全能滿足這次設(shè)計(jì)的要求 參考文獻(xiàn)： [1]肖智清．機(jī)械制造基礎(chǔ)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2

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