1引言
在现代机械制造业中,单件小批量生产所占的比重大约为70%～85%。社会的发展、科技的进步和人类需求的多样化,迫使产品改进和更新的周期在日益缩短。在新的形势下,原来许多属于大批量的生产模式,也在向多品种小批量生产方向发展,单件小批量生产的比重在不断扩大。
在单件小批量生产中,由于产品品种多、批量小,而造成企业工艺设计的灵活多样,不仅使企业对工艺设计人员的要求越来越高,而且使得企业对工艺设计者的依赖性越来越强。然而,传统的手工工艺设计绝大部分时间,都是花费在一些简单的重复性工作中,无暇顾及工艺的创新研究,因而传统的手工工艺设计方法,已不能适应单件小批量生产。只有应用CAPP,才能减轻工艺设计人员的工作量,摆脱企业对工艺设计者的过份依赖,迅速编制出完整、详尽、规范而优化的工艺文件,并且可投入大量的时间来研究新工艺。
目前,尽管国内外出现了不少的CAPP系统,但绝大多数都是以特定环境下的特定制造资源为背景,针对特定产品进行开发的。这种一一对应的开发策略,使得现有的许多系统通用性差。
我们所开发的基于零件设备特征匹配的CAPP系统,就是针对CAPP系统的通用性而作的一次实践性研究。限于篇幅,本文仅介绍该系统的关键技术之一，零件与设备的信息描述。
2零件设备特征匹配分析
工艺设计的目的是为零件选择适当的工艺,这个过程从本质上来说,就是把待加工的零件信息与企业加工设备的制造能力进行匹配的过程。工艺设计必须从企业具体的设备条件出发,否则所编制的工艺将会脱离实际。让计算机熟悉零件信息和关于企业设备制造能力的信息,是CAPP系统的关键技术。因此,零件的加工信息与企业设备的制造信息的描述与输入,也成为系统的首要问题。
一般而言,任何零件都可以看成是由各种特征表面构成的,每一特征表面都对应着各自的加工特征,如大小、精度、粗糙度等,根据特征表面的加工特征,从相关资料和经验中能够知道加工该表面可采用的加工方案;同时,任何设备也对应着各自的制造特征,如加工方法、加工精度、加工范围等。设备的制造特征决定了该种设备是否可以用来产生相应的零件特征表面,这也就是零件设备特征匹配思想的基础。
当设备的加工方法与待加工特征表面加工方案中的某步工序相匹配时(如都为精车),再进行其它特征的匹配(如零件精度设备加工精度零件粗糙度设备加工粗糙度)。匹配最终将出现以下三种结果:
(1)某特征表面的几种加工方案都不能实现,说明零件的加工特征与设备的制造特征不匹配,零件因设备问题无法在企业进行加工;
(2)每个特征表面的几种加工方案中都只有一种能够实现,说明零件的加工特征与设备的制造特征成一一对应的匹配关系,零件在企业中能够加工。在设计工艺规程时,将可行的加工方案中设备相同,加工方法相同的所有特征表面合并为同一工序的加工要素;
(3)i(i1)个特征表面有f(f1)种的加工方案能够实现,说明零件的加工特征与设备的制造特征成一对多的匹配关系,零件在企业中能够加工。在设计工艺规程时,可采用动态规划法求解多阶段决策过程的最优策略。
由此可见,零件设备特征匹配的思想不仅使系统能判断零件能否在本企业加工,而且使系统能根据企业的设备条件找到零件每一特征表面可实现的加工方案,这为后续开发工作提供切实可行的保障。
3CAPP系统中的信息描述
系统主要以VisualFoxpro6.0为开发平台,由于Foxpro不具有对图形的处理能力,故系统的零件图生成模块在AutoCAD2000平台上开发。工艺人员在设计工艺时,首先进入特征信息输入模块。系统根据零件信息和设备信息情况,最终生成图卡合一的零件机械加工工艺卡片。
输入的信息能否准确、完整,取决于系统采用的信息描述方法。已开发的CAPP系统大多采用有针对性的、固定的信息描述格式,即仅对所考虑范围内的特征信息进行描述,从而使得构建的特征信息库为封闭式的,当要输入的信息超出特征信息库中描述范围之外时,便无法输入。而特征信息库中不可能描述所有特征,这样导致CAPP系统的应用范围受到严格限制,故不能通用。
为克服上述缺陷,必须构建一个开放式的信息特征库。本系统建立一个由通用特征信息+自定义特征信息的模型进行信息描述。通用特征信息便于分类,通用性强,应用范围较广,因此用固定的数据结构对它进行描述,用户只需根据提示输入具体数值;而自定义特征信息不便于分类,且应用范围非常有限,因此其数据结构采用参数形式,分为字符型与数值型两种,由用户根据习惯自行定义,用户在系统中既要输入数据名称又要输入具体数值。这样,由用户自行定义信息参数便能满足各种零件、设备信息输入的要求,因而为实现系统通用性打下了良好的基础。
4结论
经试用表明,本系统所采用的零件设备特征匹配思想和通用特征信息+自定义特征信息的信息描述法,能满足单件小批量生产厂家的工艺设计要求。该系统的特点是:信息描述法能表达各种不同的零件信息和设备信息,具有灵活性,开放性和通用性;零件设备特征匹配能为零件的每一特征表面迅速而准确地找到符合企业设备条件的加工方案,具有实用性和针对性。
