華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文摘要 摘要 本文分別介紹了c a p p 的概念、發(fā)展情況和分類，指出了c a p p 在應(yīng)用中的不足， 分析了它的發(fā)展趨勢。通過介紹特征概念和特征的分類，詳細分析了回轉(zhuǎn)類零件所 具有的外形特征類別和這些特征上所包含的工藝、幾何信息，以及c a p p 系統(tǒng)得到 這些信息的方法，并比較了這些方法的特點通過比較確定了本文采用零件形面特征 描述法。在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)的總體方案進行了規(guī)劃，闡述了系統(tǒng)的輸入模塊、知識 庫模塊、決策模塊的設(shè)計思路，利用v i s u a lb a s i c 語言和s q ls e r v e r 編制基于 s 0 1 i de d g e 的零件信息的輸入界面、存儲信息的數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)的決策邏輯，實現(xiàn) 了由系統(tǒng)生成工藝規(guī)程的功能。 關(guān)鍵詞：c a p p ，特征，知識庫，工藝決策 a b s t r a c t t h ep a p e ri n t r o d u c e st h en o t i o n ，d e v e l o p m e n ta n ds o r t so fc a p p ，i n d i c a t e st h e d e n c i e n c i e so fc a p pi na p p l i c a t i o n ，a n da n a l y s e si t sd e v e l o p m e n t a lt r e n d p a s s i n g i n t r o d u c et h en o t i o na n ds o r t so ff e a t u r e ，a n a l y s e st h ef e a t u r eo fr o t a t i o 砌p a r t sa n d p r o c e s si o n n a t i o n ，g e o m e 仃i c a li 耐b n n a t i o no ff e a t u r e ，如di n t r o d u c e sm e 嬲i u - e so ft l l a t h o wc a nc a p pg e tt 1 1 e i o 肌a t i o i l ，s od e c i d eu s et h e 、w l yo fd e s c r i b i n gs h a p es u r 伍c eb y c o m p a r i n gt h e s em e a s u r e si nt h j sp a p e r b a s eo nt h e s e ，m a k e so u to 、，e r a l is c h e m eo fc a p p s y s t e m ，a n di n 們d u c e st h ei n p u tm o d u l e ，k n o w l e d g em o d u l e ，d e c i s i o nm o d u l eo ft l i es y 蹴m ， p r o g r a m st l l ei n p u ti n t e r f - a c eo fp a r tb 2 l s eo ns o l i de d g e ，d a t a b a s eo fs a v i n gi 0 m a t i o nm l d d c c i s i o nl o g i co ft 1 1 es y s t e m 州t hv i s u a lb 弱i ca n ds q ls e n ，e r s 0r e a l i z e st h e 矗m c t i o no f m a l ( i n gp r o c e s sb yt h es y s t e m l i uj i a n w e i ( m e c h a n i c a la n de l e c t r o n i ce n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f y a n gx i a o h o n g k e yw o r d s ：c a p p f e a t u r e ，i n o w l e d g eb a s e ，d e c i s i o ni o g i c 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文摘要 摘要 本文分別介紹了c a p p 的概念、發(fā)展情況和分類，指出了c a p p 在應(yīng)用中的不足， 分析了它的發(fā)展趨勢。通過介紹特征概念和特征的分類，詳細分析了回轉(zhuǎn)類零件所 具有的外形特征類別和這些特征上所包含的工藝、幾何信息，以及c a p p 系統(tǒng)得到 這些信息的方法，并比較了這些方法的特點通過比較確定了本文采用零件形面特征 描述法。在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)的總體方案進行了規(guī)劃，闡述了系統(tǒng)的輸入模塊、知識 庫模塊、決策模塊的設(shè)計思路，利用v i s u a lb a s i c 語言和s q ls e r v e r 編制基于 s 0 1 i de d g e 的零件信息的輸入界面、存儲信息的數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)的決策邏輯，實現(xiàn) 了由系統(tǒng)生成工藝規(guī)程的功能。 關(guān)鍵詞：c a p p ，特征，知識庫，工藝決策 a b s t r a c t t h ep a p e ri n t r o d u c e st h en o t i o n ，d e v e l o p m e n ta n ds o r t so fc a p p ，i n d i c a t e st h e d e n c i e n c i e so fc a p pi na p p l i c a t i o n ，a n da n a l y s e si t sd e v e l o p m e n t a lt r e n d p a s s i n g i n t r o d u c et h en o t i o na n ds o r t so ff e a t u r e ，a n a l y s e st h ef e a t u r eo fr o t a t i o 砌p a r t sa n d p r o c e s si o n n a t i o n ，g e o m e 仃i c a li 耐b n n a t i o no ff e a t u r e ，如di n t r o d u c e sm e 嬲i u - e so ft l l a t h o wc a nc a p pg e tt 1 1 e i o 肌a t i o i l ，s od e c i d eu s et h e 、w l yo fd e s c r i b i n gs h a p es u r 伍c eb y c o m p a r i n gt h e s em e a s u r e si nt h j sp a p e r b a s eo nt h e s e ，m a k e so u to 、，e r a l is c h e m eo fc a p p s y s t e m ，a n di n 們d u c e st h ei n p u tm o d u l e ，k n o w l e d g em o d u l e ，d e c i s i o nm o d u l eo ft l i es y 蹴m ， p r o g r a m st l l ei n p u ti n t e r f - a c eo fp a r tb 2 l s eo ns o l i de d g e ，d a t a b a s eo fs a v i n gi 0 m a t i o nm l d d c c i s i o nl o g i co ft 1 1 es y s t e m 州t hv i s u a lb 弱i ca n ds q ls e n ，e r s 0r e a l i z e st h e 矗m c t i o no f m a l ( i n gp r o c e s sb yt h es y s t e m l i uj i a n w e i ( m e c h a n i c a la n de l e c t r o n i ce n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f y a n gx i a o h o n g k e yw o r d s ：c a p p f e a t u r e ，i n o w l e d g eb a s e ，d e c i s i o ni o g i c 聲明尸明 本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文基于s o l i de d g e 的回轉(zhuǎn)類零 件c a p p 系統(tǒng)的研究與開發(fā)，是本人在華北電力大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間，在導(dǎo) 師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果。據(jù)本人所知，除了文中特別加以標 注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含 為獲得華北電力大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工 作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 學(xué)位論文作者簽名： 犁埠日 期：絲圣! ! 三：工r 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解華北電力大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有 權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮 印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文：學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱； 學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈送和交換學(xué)位論文；同意學(xué)?？梢杂貌煌?方式在不同媒體上發(fā)表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。 ( 涉密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定) 作者簽名： 日 導(dǎo)師簽名： 期：絲墨! ! 塑萬日期：塑叁：! ! ：墮 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1c a p p 系統(tǒng)概述 1 1 1c a p p 概念介紹 第一章引言 c a p p ( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) 一一計算機輔助工藝設(shè)計是利用計 算機技術(shù)輔助工藝人員設(shè)計零件從毛坯到成品的制造程序，將企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。隨著制造技術(shù)及其現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是 計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得計算機集成制造系統(tǒng)c i m s 成為了機械制造業(yè)的主要發(fā) 展趨勢。在c i m s 中，c a p p 成為連接c a d c a m 集成的關(guān)鍵和紐帶。由于企業(yè)生產(chǎn)管理 和計劃調(diào)度等部門也必須依賴c a p p 系統(tǒng)的輸出信息，所以c a p p 成為企業(yè)各部門產(chǎn)品 信息的交匯點，所以從它誕生以來，其研究開發(fā)工作一直在國內(nèi)外蓬勃發(fā)展，而且 逐漸引起越來越多的人們的重視和關(guān)注。 運用c a p p 技術(shù)，可以使工藝人員迅速編制出詳盡而完備的工藝文件，進而工藝 人員可以從繁瑣重復(fù)的工作中解脫出來，同時使得生產(chǎn)準備周期縮短，進一步提高 產(chǎn)品制造質(zhì)量，縮短了整個產(chǎn)品的開發(fā)周期，大大增強了產(chǎn)品的競爭力。隨著c a p p 的進一步發(fā)展，應(yīng)用c a p p 可以提高工藝設(shè)計質(zhì)量，并為制定先進合理的工時定額， 改善企業(yè)管理提供科學(xué)依據(jù)。c a p p 有助于推動企業(yè)開展工藝設(shè)計標準化工作，提高 工藝設(shè)計水平。c a p p 有助于對工藝設(shè)計人員的寶貴經(jīng)驗進行總結(jié)和繼承，使這些經(jīng) 驗不斷豐富和傳承乜1 。同時還可以逐步實現(xiàn)工藝過程設(shè)計的自動化及工藝過程的規(guī) 范化、標準化與最優(yōu)化，可以推動工藝水平的不斷提高。 一般認為，c a p p 系統(tǒng)的功能包括毛坯設(shè)計、加工方法選擇、工序設(shè)計、工藝路 線制定和工時定額計算等。其中工序設(shè)計又可包含裝夾設(shè)備選擇或設(shè)計、加工余量 分配、切削用量選擇以及機床、刀具和夾具的選擇、必要的工序圖生成等。 1 1 2c a p p 的發(fā)展概述 c a p p 技術(shù)的研究開始于6 0 年代末。第一個c a p p 系統(tǒng)是挪威于1 9 6 9 年設(shè)計的 a u t o p r o s 系統(tǒng)。它是根據(jù)成組技術(shù)原理，利用零件的相似性來檢索和修改標準工藝 來制定相應(yīng)的零件加工規(guī)程。而在c a p p 的發(fā)展史上具有里程碑意義的是設(shè)在美國的 計算機輔助制造國際組織c a m i 于1 9 7 6 年推出的c a m i sa u t o m a t e dp r o c e s s p l a n n i n g 系統(tǒng)，取其第一個字母，稱為c a p p 系統(tǒng)。雖然現(xiàn)在對c a p p 縮寫表示法還 有不同的解釋，但將計算機輔助工藝設(shè)計稱為c a p p 已經(jīng)舉世公認。一方面是隨著科 學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會進步，逐漸暴露出手工設(shè)計工藝規(guī)程的諸多缺點，而計算機由 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 于本身具有的優(yōu)越條件，成為克服這些缺點的有效手段。其次，c a p p 是隨著計算機 的出現(xiàn)和應(yīng)用及科學(xué)技術(shù)和工程技術(shù)發(fā)生了革命性的變革的新形勢下應(yīng)運而生的 產(chǎn)物，是改善生產(chǎn)狀況的有效途徑。隨著生產(chǎn)狀況的改變，人們逐漸認識到c a p p 的 作用，直到8 0 年代c a p p 的研究才得到工業(yè)界的重視。在1 9 8 5 、1 9 8 6 年，美國機械工 程師協(xié)會( a s m e ) 連續(xù)召開c a p p 技術(shù)會議。國際生產(chǎn)工程研究會( c i r p ) 在1 9 8 5 、1 9 8 7 年連續(xù)召開c a p p 專題會議。經(jīng)過這幾次在國際上具有較大影響力的會議，使c a p p 技 術(shù)的研究工作在世界范圍內(nèi)推廣開來，進而掀起c a p p 技術(shù)的研究高潮口1 。國內(nèi)的c a p p 技術(shù)的研究開始于8 0 年代，目前也取得了一定的成績，不僅發(fā)表了大量的論文，也 開發(fā)了許多c a p p 系統(tǒng)，國內(nèi)最早開發(fā)的c a p p 系統(tǒng)是同濟大學(xué)的修訂式t o j i c a p 系統(tǒng) 和北京航空航天大學(xué)的創(chuàng)成式b h c a p p 系統(tǒng)h 1 ，現(xiàn)在的如開目c a p p 系統(tǒng)、清華天河c a p p 系統(tǒng)等，同時還有很多大學(xué)院校也進行了大量的研究，取得了很大進步，如晦1 ： ( 1 ) 對于設(shè)計對象，所涉及的零件包括了回轉(zhuǎn)類零件、箱體類零件和飛機的結(jié) 構(gòu)件等。 ( 2 ) 從工藝范圍上考慮，從普通加工工藝發(fā)展到數(shù)控加工工藝；從機械加工工 藝到裝配工藝、鈑金工藝、熱處理工藝、表面處理工藝、特種工藝等。 ( 3 ) 在系統(tǒng)的設(shè)計上，從單一的修訂式到生成式，到基于人工智能技術(shù)的專家 系統(tǒng)，并將檢索、修訂、生成等多種決策功能結(jié)合的綜合系統(tǒng)。 ( 4 ) 在應(yīng)用上，從孤立的計算機輔助技術(shù)，到滿足集成環(huán)境需求的集成化系統(tǒng)。 ( 5 ) 在開發(fā)上，逐漸從單純的學(xué)術(shù)性研究和技術(shù)驅(qū)動的原形系統(tǒng)開發(fā)，發(fā)展到 了以應(yīng)用和效益驅(qū)動的實用化的系統(tǒng)開發(fā)。 最初的c a p p 系統(tǒng)主要是檢索方式，即操作c a p p 時通過檢索出一組與當(dāng)前零件相 似的標準工藝規(guī)程，然后通過修改生成具體的工藝并輸出。隨著計算機的發(fā)展，c a p p 技術(shù)開發(fā)人員將成組技術(shù)和邏輯決策技術(shù)引入到c a p p 中，開發(fā)出了以成組技術(shù)為基 礎(chǔ)的派生式系統(tǒng)，以及以決策技術(shù)為工藝生成基礎(chǔ)的半生成式系統(tǒng)。近來以人工智 能、模糊技術(shù)為基礎(chǔ)的c a p p 專家系統(tǒng)和以c a d c a p p c a m 集成為目的的系統(tǒng)也正在研 發(fā)。 1 1 3c a p p 分類 由于c a p p 系統(tǒng)種類繁多，很難準確加以分類，不過從工藝生成的原理上可以分 為派生式、創(chuàng)成式、半創(chuàng)成式陽1 。 ( 1 ) 派生式此類c a p p 是利用了基于零件相似性的成組技術(shù)原理，把零件按結(jié) 構(gòu)和工藝的相似性分類，即相似的零件有相似的工藝，為每一類零件編制出綜合工 藝規(guī)程存入計算機系統(tǒng)。當(dāng)需要設(shè)計某一零件工藝時，將零件按結(jié)構(gòu)進行編碼輸入 2 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 計算機，計算機將會檢索出同類零件的標準工藝規(guī)程，再結(jié)合具體零件的信息和 c a p p 的決策規(guī)則，對標準工藝進行增加、刪除、重新排序等編輯工作，從而得到此 零件的加工工藝，同時添加零件加工所需的設(shè)備如機床、刀具并選擇切削參數(shù)等。 這樣即可編制出這個零件的工藝規(guī)程。 ( 2 ) 創(chuàng)成式創(chuàng)成式的基本思路是將人們設(shè)計工藝過程時所用的推理和決策方 法轉(zhuǎn)換成計算機可以處理的決策模型、算法和程序代碼，依靠這些決策邏輯，由計 算機自動生成工藝規(guī)程。這需要先向計算機輸入一系列決策邏輯和相應(yīng)的決策參考 信息。將零件的結(jié)構(gòu)信息和工藝信息輸入計算機后，計算機就會模仿工藝設(shè)計人員 的決策方法，自動為該零件編制工藝規(guī)程，生成零件的加工過程并自動選擇機床、 刀具、量具、工藝參數(shù)等。這種方法使c a p p 系統(tǒng)能夠保存、繼承工藝設(shè)計的知識和 經(jīng)驗，能適應(yīng)技術(shù)的不斷發(fā)展，但由于工藝設(shè)計的復(fù)雜性和模糊性，很難將所有的 工藝決策全部自動化或生成十分合理的工藝。一部分的工藝設(shè)計仍需要人工編制和 修改。 ( 3 ) 半創(chuàng)成式半創(chuàng)成式系統(tǒng)結(jié)合了派生法和創(chuàng)成法來共同生成工藝，由于派 生式c a p p 功能較弱，創(chuàng)成式系統(tǒng)很難達到理想效果，于是人們提出了這種方法，在 多數(shù)情況下使用派生法，在沒有典型工藝的情況下生成和編輯工序時使用創(chuàng)成法。 半創(chuàng)成式c a p p 系統(tǒng)有以下幾種形式： 利用存儲在計算機中的各種典型零件工藝生成新零件的工藝規(guī)程。 對于一些工藝選取和排序規(guī)律性很強的零件，采取決策樹( 決策表) 對工藝 知識進行推理以生成工藝文件。 對于一些相似性很高的零件，采用參數(shù)化工藝設(shè)計。 對于那些不能歸入現(xiàn)有零件族的零件，應(yīng)用特征技術(shù)，對其加工表面進行 特征分解，再搜索對應(yīng)這些特征的加工工藝，則新零件的工藝就是其特征 工藝的組合。 1 1 4c a p p 的發(fā)展趨勢 隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和制造企業(yè)生產(chǎn)的逐漸進步，對c a p p 的應(yīng)用提出了 更高的要求，以及一些新技術(shù)的應(yīng)用，使得c a p p 技術(shù)不斷向前發(fā)展，呈現(xiàn)出了以 下發(fā)展趨勢： ( 1 ) 知識化、智能化 c a p p 系統(tǒng)不會停留在以解決事務(wù)性、管理性工作為主的階段?；谥R的c a p p 系統(tǒng)除了作為工藝設(shè)計輔助工具，而且還有將工藝專家的經(jīng)驗和知識積累起來并加 以充分利用的任務(wù)。在知識化的基礎(chǔ)上，c a p p 系統(tǒng)應(yīng)從實際出發(fā)，從工藝設(shè)計在工 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 序、特征形體層面或在全過程提供備選的工藝方案，并根據(jù)操作者的工作記錄進行 各種層次的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)。 人工智能技術(shù)的發(fā)展，使c a p p 的智能化成為可能，如何使c a p p 系統(tǒng)自學(xué)習(xí)自適 應(yīng)是現(xiàn)代研究的重點。由于現(xiàn)階段c a p p 還只局限于與單一智能技術(shù)結(jié)合的研究，而 且有的系統(tǒng)開發(fā)者過分追求自動化，把c a p p 作為一種取代而不是幫助工藝設(shè)計人員 的工具。針對這種情況有的學(xué)者提出了人機智能綜合系統(tǒng)的說法，這是將多種智能 技術(shù)如專家系統(tǒng)，模糊技術(shù)，遺傳算法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等同時應(yīng)用于c a p p 系統(tǒng)的一 種設(shè)想，它還有待進一步的研究。智能化研究在較長一段時間將繼續(xù)保持在特定零 件( 如回轉(zhuǎn)體、箱體、以及其它特征較明顯的零件) 、特定工藝( 如某產(chǎn)品的焊接 工藝、某零件的拉伸工藝、下料工藝等) 、特定環(huán)境下( 如某企業(yè)的加工中心、裝配 線等) 的工藝智能生成。 ( 2 ) 工具化、工程化 各企業(yè)的工藝環(huán)境、管理模式千差萬別，c a p p 既要適應(yīng)各企業(yè)的具體情況，又 要控制針對具體企業(yè)的實施工作量、提高通用性，就需要加強c a p p 系統(tǒng)的工具化和 工程化。將c a p p 系統(tǒng)的功能分解成一個個相對獨立的工具，用戶或軟件公司的實施 服務(wù)人員根據(jù)企業(yè)具體情況輸入數(shù)據(jù)和知識，形成面向特定的制造和管理環(huán)境的 c a p p 系統(tǒng)；用戶可以在實施服務(wù)人員指導(dǎo)下進行二次開發(fā)。在工程化方面，不加考 慮地完全服從用戶原有的環(huán)境和模式，去構(gòu)建具體的c a p p 系統(tǒng)并不完全合理，有必 要根據(jù)對國家標準、國際標準和先進制造技術(shù)的分析，結(jié)合各類企業(yè)工藝的根本需 求，引導(dǎo)企業(yè)的工藝活動，促進工藝活動的規(guī)范化，從而規(guī)范c a p p 系統(tǒng)的實施過程。 ( 3 ) 集成化、網(wǎng)絡(luò)化 c a p p 是c a d 與c a m 之間的橋梁，是c a q 、p d m 及e r p 的重要產(chǎn)品信息來源，同時也需 要由c a d 提供產(chǎn)品設(shè)計模型的特征信息。這些系統(tǒng)的發(fā)展可以相對不平衡，但必須 在并行工程思想的指導(dǎo)下實現(xiàn)c a p p 與c a d 、c a m 等系統(tǒng)的全面集成，發(fā)揮c a p p 在整 個生產(chǎn)活動中的信息中樞和功能調(diào)節(jié)作用。這包括：與產(chǎn)品設(shè)計實現(xiàn)雙向的信息交 換與傳送；與生產(chǎn)計劃調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)有效集成；與質(zhì)量控制系統(tǒng)建立內(nèi)在聯(lián)系。集 成化c a p p 系統(tǒng)本身的開發(fā)方式有兩種方向：一種是在原有的c a p p 單元系統(tǒng)之上提供 足夠的接口，使其能與其它單元系統(tǒng)( 如c a d 、c a m 、c a e 、p d m 、e r p ) 集成；另一種 是在集成框架系統(tǒng)p d m 系統(tǒng)之上構(gòu)建c a p p 系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代系統(tǒng)集成應(yīng)用的必然 要求，c a p p 對內(nèi)進行各種角色、工種的并行工藝設(shè)計，對外與c a d 的雙向數(shù)據(jù)交換， 與c a q 、c a m 、p d m 等的集成應(yīng)用都需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐h 1 ，才能實現(xiàn)企業(yè)級乃至更大 范圍的信息化。 ( 4 ) 交互式、漸進式 4 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 c a p p 系統(tǒng)是用來幫助而不是取代工藝設(shè)計人員，實用、通用的c a p p 工具系統(tǒng)不 宜追求完全的自動化。操作者要有足夠的工藝知識和判斷能力，關(guān)鍵決策要由操作 者做出。決策、判斷對具備足夠工藝判斷能力的工藝人員來說不是很困難、很繁瑣 的工作；但對計算機而言可能難以勝任。知識庫及其使用法則需要逐步建立、驗證、 完善，商品化的、基于知識的c a p p 工具系統(tǒng)需要有目標、有計劃的漸進式發(fā)展。 1 1 5c a p p 的應(yīng)用現(xiàn)狀與不足 1 1 5 1c a p p 應(yīng)用現(xiàn)狀 在國外，一方面，c a p p 單項技術(shù)研究仍然保持對“自動化 和“智能化的追 求，使c a p p 與c a m 更加緊密，進而與c a m 融合，成為c a m 的一部分。另一方面，c a p p 技術(shù)的研究已經(jīng)從面向零件的c a p p 研究發(fā)展到面向產(chǎn)品、面向企業(yè)的工程規(guī)劃研 究。比較典型的例子就是t e c n o m a t i x 公司開發(fā)的e m p l a n n e r ，它是一個集制造過程 的工藝建模、規(guī)劃、分析、仿真為一體的軟件系統(tǒng)。 在國內(nèi)，c a p p 技術(shù)的研究從2 0 世紀8 0 年代初開始，至今已有2 0 多年的歷史。研 究人員除進行c a p p 的“自動化一和“智能化 研究的同時，已逐步認識到c a p p 工程 研究的重要性和必要性，已開始了c a p p 實用化、商品化的研究和開發(fā)。目前，國內(nèi) 商品化的c a p p 軟件大多是c a p p 工具系統(tǒng)，這類系統(tǒng)強調(diào)工程化應(yīng)用，不強調(diào)工藝的 自動化，而將系統(tǒng)定位在“輔助工具 上，它著重解決工藝的快速輸入和快速形成， 強調(diào)工藝師在c a p p 系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用，降低工藝生成的自動化程度，這似乎是一種 退化，但實際上是一種進步這種系統(tǒng)便于在企業(yè)實際推廣使用，它不受零件類型 和加工環(huán)境的限制，只需通過一定的定制過程就可在企業(yè)投入使用。 在應(yīng)用上，經(jīng)過多年的應(yīng)用普及，我國制造業(yè)企業(yè)在c a d 技術(shù)的應(yīng)用方面已經(jīng) 取得了良好的效果，大部分企業(yè)甩掉了圖板，相當(dāng)比例的企業(yè)應(yīng)用了三維設(shè)計軟件。 但是，在絕大多數(shù)企業(yè)中，工藝部門的計算機應(yīng)用嚴重滯后于設(shè)計部門，許多企業(yè) 還在使用手工進行設(shè)計，還有很多企業(yè)使用c a d 軟件或辦公軟件來“畫一工藝卡片， 另外一些企業(yè)，雖然通過與高校、科研單位合作，開發(fā)了專用的c a p p ，但由于各種 圖形處理、與數(shù)據(jù)庫結(jié)合以及實用性等原因，時至今日，也未能很好地應(yīng)用c a p p ， 在應(yīng)用過程中還存在著各種各樣的問題?？偨Y(jié)起來企業(yè)的應(yīng)用可以分為如下幾種情 況： ( 1 ) 大部分企業(yè)的工藝設(shè)計仍然采用手工設(shè)計的方式，c a p p 的應(yīng)用仍很少。較 偏遠地區(qū)的企業(yè)，特別是那些中小企業(yè)，c a p p 的應(yīng)用狀況也不容樂觀。 ( 2 ) 部分企業(yè)在計算機技術(shù)和c a d 的應(yīng)用較為普及以后，工藝設(shè)計成為企業(yè)的 薄弱環(huán)節(jié)。有些企業(yè)自己在w o r d 、e x c e l 或a u t o c a d 上繪制出工藝卡片的空白表格， 在此基礎(chǔ)上進行工藝規(guī)程的設(shè)計。此種設(shè)計方式也是利用計算機進行輔助工藝設(shè) 5 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 計，因此也可稱為c a p p ，但此類c a p p 所生成的工藝規(guī)程是以文本文件的形式存在的， 企業(yè)無法對工藝數(shù)據(jù)進行有效地管理。 ( 3 ) 部分企業(yè)已充分認識到工藝設(shè)計的重要性，并購買了部分商品化的c a p p 系 統(tǒng)，但由于企業(yè)對c a p p 的認識和系統(tǒng)選擇上還存在一些誤區(qū)和盲目性，因此c a p p 的 應(yīng)用還不盡人意。 1 1 5 2c a p p 的不足 總的看，c a p p 的研究開發(fā)方向存在嚴重的偏差。從應(yīng)用角度看，已取得的實際 效益和投入的力量很不相稱；國內(nèi)外的重點研究方向和當(dāng)前的實際需求相去甚遠。 可概括為以下幾點陽1 ： ( 1 ) c a p p 應(yīng)用范圍缺乏應(yīng)有的廣度 目前絕大多數(shù)企業(yè)，c a p p 的應(yīng)用集中在機械加工工藝的設(shè)計。實際上，在制造 企業(yè)中，產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)的工藝設(shè)計通常涉及到產(chǎn)品裝配工藝、機械加工工 藝、鍛造工藝、鈑金沖壓工藝、焊接工藝、表面熱處理工藝和毛坯制造工藝等各類 工藝設(shè)計。c a p p 在企業(yè)中的應(yīng)用缺乏廣度。c a p p 應(yīng)從以零組件為主體對象的局部應(yīng) 用走向以整個產(chǎn)品為對象的全生命周期的應(yīng)用，實現(xiàn)產(chǎn)品工藝設(shè)計與管理的一體 化，建立企業(yè)級的工藝信息系統(tǒng)。 ( 2 ) c a p p 應(yīng)用水平還較淺 絕大部分企業(yè)c a p p 的應(yīng)用停留在工藝卡片的編輯、工藝信息的統(tǒng)計匯總、工藝 流程和權(quán)限的管理與控制方面，有效地提高了工藝設(shè)計的效率和標準化水平，這是 c a p p 應(yīng)用的基礎(chǔ)。但c a p p 應(yīng)用的深度還不夠，還不能有效地總結(jié)行業(yè)工藝“設(shè)計經(jīng) 驗一和“設(shè)計知識 ，從根本上解決企業(yè)有經(jīng)驗的工藝師匱乏的問題。目前通用的 c a p p 系統(tǒng)還無法實現(xiàn)對工藝知識的總結(jié)、積累和應(yīng)用，如何提高c a p p 系統(tǒng)的知識水 平，實現(xiàn)c a p p 的有限智能，是將來需要考慮的問題。 ( 3 ) 基于三維c a d 的工藝設(shè)計與管理 隨著三維c a d 在國內(nèi)制造業(yè)的廣泛推廣應(yīng)用，三維c a d 在不遠的將來會成為我國 企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的主流設(shè)計工具。設(shè)計手段變革，工藝設(shè)計也需要變革?，F(xiàn)階段c a p p 的應(yīng)用大多基于二維c a d ，工藝如何與三維c a d 進行集成，有待研究和突破。 ( 4 ) c a p p 系統(tǒng)與其他應(yīng)用系統(tǒng)的集成 工藝是設(shè)計和制造的橋梁，工藝數(shù)據(jù)是產(chǎn)品全生命周期中最重要的數(shù)據(jù)之一， 工藝數(shù)據(jù)同時也是企業(yè)編排生產(chǎn)計劃、制定采購計劃、生產(chǎn)調(diào)度的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 在企業(yè)的整個產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)中起著重要的作用。c a p p 需要與企業(yè)的各種應(yīng)用系統(tǒng) 進行集成，包括c a d 、p d m 、e r p 等。特別是與c a d 系統(tǒng)的集成，如不能實現(xiàn)，就得在 6 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 工藝設(shè)計過程中重復(fù)輸入設(shè)計零件信息，零件信息通過手工輸入或用成組編碼方式 輸入，會造成系統(tǒng)繁雜。 ( 5 ) c a p p 與p d m 中的管理功能沖突 近年來，c a p p 的功能不斷擴展，一些c a p p 系統(tǒng)逐漸增加了工藝管理的內(nèi)容，包 括權(quán)限管理、流程管理、更改管理，并在工藝部門得到了一些應(yīng)用。另一方面，p d m 的推廣應(yīng)用產(chǎn)生了一些不可忽視的問題：c a p p 自身的管理功能和p d m 的管理功能發(fā) 生沖突。商品化的p d m 系統(tǒng)本身提供了完善的權(quán)限管理、流程管理和任務(wù)管理等功 能，因此c a p p 的工藝管理功能與p d m 中的管理功能發(fā)生了沖突和矛盾不僅導(dǎo)致企業(yè) 在集成方面的困惑，也造成企業(yè)在信息化過程中的重復(fù)投資。 1 2 選題背景和課題內(nèi)容 1 2 1 選題的背景和意義 綜上所述可以看到，c a p p 是c a d 和c a m 之間連接的紐帶，相對于c a d 和c a m ，c a p p 的發(fā)展比較落后嘲，特別是隨著機械制造生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和當(dāng)今市場對多品種、小 批量生產(chǎn)的要求n 們，更需要工藝設(shè)計的快速化和靈活化。而傳統(tǒng)的人工編制工藝方 法不僅工作量大，而且設(shè)計工藝任務(wù)比較繁瑣復(fù)雜，同時重復(fù)性勞動比較多易出錯， 產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不容易被共享，因此c a d 與c a m 之間的溝通將會容易出現(xiàn)錯誤。隨著計算 機的發(fā)展，數(shù)據(jù)的共享和處理更加方便快捷，因此c a p p 基于計算機可以滿足工藝設(shè) 計的要求，適應(yīng)現(xiàn)在的機械制造生產(chǎn)趨勢，不過現(xiàn)在的c a p p 技術(shù)在適應(yīng)和功能上與 c a d 、c a m 仍有差距。未來c a p p 技術(shù)將會向著與c a d 、c a m 集成方向發(fā)展，在初期時更 多與二維c a d 融合，而現(xiàn)在三維c a d 的發(fā)展與普及將會促進c a p p 與三維c a d 結(jié)合。這 一工作還有待進一步研究和突破。 在現(xiàn)在比較流行的c a d 軟件中，s 0 1 i de d g e 是一款應(yīng)用較廣泛的三維c a d 軟件。 回轉(zhuǎn)類零件和箱體類零件是常見的兩類零件，這些零件特征規(guī)律性很強，易于總結(jié) 利用?；谶@些情況和上文所述c a p p 的發(fā)展趨勢與不足提出了此課題，旨在對c a p p 技術(shù)進行探討和研究。 1 2 2 課題的研究內(nèi)容 本課題以回轉(zhuǎn)類零件為研究對象，對基于s 0 1 i de d g e 二次開發(fā)的c a p p 進行了研究。 主要進行了以下幾個方面的研究： ( 1 ) 研究了c a p p 的發(fā)展情況及基于三維c a d 的二次開發(fā)技術(shù)，進行了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 分析、規(guī)劃與設(shè)計。 ( 2 ) 分析了回轉(zhuǎn)類零件的涵蓋范圍及外形特征和零件的幾何、工藝信息的表示及輸 7 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 入方法。 ( 3 ) 研究了c a p p 系統(tǒng)的知識庫模塊、工藝決策模塊，對相關(guān)工藝知識和數(shù)據(jù)進行 了分析和整理，然后對這兩個系統(tǒng)模塊進行了詳細的規(guī)劃與設(shè)計。 ( 4 ) 編制系統(tǒng)程序，以實現(xiàn)零件信息的輸入、查詢、更改、刪除及工藝規(guī)則的建立 和零件最終工藝的生成、輸出。建立數(shù)據(jù)庫，用來存儲知識庫的數(shù)據(jù)和零件加 工工藝等信息。 ( 5 ) 對系統(tǒng)進行測試和改進。 8 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 1 特征 第二章特征及回轉(zhuǎn)類零件信息描述 2 1 1 特征的概念 在2 0 世紀6 0 年代由o p i t z 、s i m o n 、s p u r 和s t u t e 等人發(fā)展的e x a p t 系統(tǒng)被 看作是特征引入的先驅(qū)。e x a p t 系統(tǒng)是對r o s s 發(fā)展的編程系統(tǒng)的擴展，用于計算機 輔助n c 編程。為了實現(xiàn)幾何信息的處理，它提供了用于執(zhí)行工藝性檢查的功能。 n c 程序編制可以通過定義宏指令實現(xiàn)，這些指令含有對給定的幾何形狀進行特有的 加工，即包含所謂的“加工部位。這樣e x a p t 的“加工部位 概念被認定為特征 概念的起源晦。后來在制造工藝過程設(shè)計方面應(yīng)用了基于特征的概念，同時也引入 到特征識別技術(shù)。 在國際上，1 9 8 5 年p r a t t 和w i l s o n 引入形狀特征作為設(shè)計元素的幾何描述， 實現(xiàn)了特征概念在計算機輔助設(shè)計中的應(yīng)用。1 9 9 1 年s h a h 在有關(guān)設(shè)計和工藝規(guī)劃 的一篇論文中對特征概念及應(yīng)用進行了廣泛的綜述。1 9 9 3 1 9 9 4 年p a r t 介紹了一個 系統(tǒng)，被認為是第一個基于特征的c a p p 系統(tǒng)，已經(jīng)在商業(yè)上得到應(yīng)用。1 9 9 2 一1 9 9 4 年開發(fā)的飛機結(jié)構(gòu)件c a p p 系統(tǒng)是國內(nèi)第一個基于特征的實用c a d c a p p c a m 集成系 統(tǒng)。 在發(fā)展過程中已經(jīng)研制了許多用于各種場合的基于特征的系統(tǒng)，許多學(xué)者都對 特征進行了定義。c h a y e s 和p w r i t e 把特征定義為“被連續(xù)加工過程切除材料的 形狀 ：s s l u b y 和j k d i x o n 把特征定義為“一個幾何實體，該實體和c i m s 中的 一個或多個功能相關(guān) ；d i x o n 指出：“特征是具有形狀和功能的雙重屬性的實體一； j s h a h 提出：“特征是一個形狀，對于這類形狀工程設(shè)計人員可附加一些工程特性、 屬性及可用于幾何推理的知識一。 從設(shè)計的角度看，特征是用來設(shè)計產(chǎn)品的，所以把它們稱之為設(shè)計特征。針對 機械加工工藝過程設(shè)計來看，我們可以把零件特征定義為：機械零件上具有特定結(jié) 構(gòu)形狀和特定工藝屬性的幾何外形域，它能夠被確定的加工方法加工成形。 由于特征方法具有一系列的優(yōu)點，所以它才被逐漸普及和商業(yè)化。首先采用特 征方法在構(gòu)造或改變產(chǎn)品模型上可以縮短時間，而且可以使系統(tǒng)的工作方式適用于 用戶的思維方式。此外還可以建立特征庫存儲零件的設(shè)計特征信息，以便供用戶查 詢使用，同時這些存儲的信息還可以提高研制產(chǎn)品的質(zhì)量。 因此，作為信息的集成途徑和方法，結(jié)合上述概念，特征的含義可以定義為： 9 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 特征= 形狀特征u 語義 即特征被定義為形狀特征和或語義。形狀特征為不含語義內(nèi)容的、按結(jié)構(gòu)進行分 類的幾何元素。語義則包含了下列屬性：作為靜態(tài)信息的數(shù)據(jù)屬性；確定特征行為 的規(guī)則和方法；用于確定語義特征之間關(guān)聯(lián)關(guān)系。 2 1 2 特征的分類 對零件的分類而言，由于零件特征表達零件的設(shè)計、制造等方面的信息，因而 從零件的使用和制造方法等角度看，零件可以用以下幾種特征類型來描述n ( 1 ) 形狀特征 它是用來描述一定工程意義的幾何形狀信息。它是零件信息模型中最重要的特 征信息，形狀特征是其他非幾何特征信息的載體，非幾何特征信息作為屬性或約束 附加在形狀特征的組成要素上。 形狀特征可以分為主形狀特征和輔助形狀特征。主形狀特征用于構(gòu)造零件的總 體形狀結(jié)構(gòu)；輔助形狀特征用于對主特征的局部修飾，它依附于主特征上。 ( 2 ) 精度特征 這是用來描述幾何形狀和尺寸的許可變動量或誤差。如零件的尺寸公差、幾何 公差、表面粗糙度等。精度特征有可細分為尺寸公差特征、形狀公差特征、位置公 差特征、表面粗糙度特征等。 ( 3 ) 材料特征 材料特征用于描述材料的類型與性能及熱處理等信息。如材料的機械特性和材 料處理方式。 ( 4 ) 裝配特征 用于描述零件在裝配過程中的需用的信息。 ( 5 ) 技術(shù)特征 用于描述零件在性能分析時所使用的信息，如有限元網(wǎng)格的劃分等。 ( 6 ) 附加特征 這個特征用于表達一些與上述特征無關(guān)的零件的其他信息，如一些管理信息。 2 2 回轉(zhuǎn)類零件 通常我們將機械加工零件分為回轉(zhuǎn)類零件和箱體類零件及其他零件，回轉(zhuǎn)類零 件是以一個平面圖形繞一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一圈即可生成主特征面的零件?；剞D(zhuǎn)類零件大 體包括了軸類、套類、盤類等零件，這類零件大體是由回轉(zhuǎn)棒料、回轉(zhuǎn)鍛件、回轉(zhuǎn) l o 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 鑄件加工而成。 軸類零件主要用于支撐傳動零件如齒輪、帶輪等，承受載荷、傳遞轉(zhuǎn)矩以及保 證裝在軸上的回轉(zhuǎn)精度n 羽。軸類零件主要特點是軸的長度l 要遠大于直徑d 。按其 用途可分為光軸、階梯軸、偏心軸和空心軸等。套筒類零件也是機械中常見的一種 零件。這類零件用途也很廣，如作為軸承、導(dǎo)向套、汽缸、液壓缸等。它的主要特 點是零件的主要表面為同軸度要求較高的內(nèi)外旋轉(zhuǎn)表面，零件壁的厚度較薄，其長 度一般大于直徑。盤類零件的特點是直徑d 一般大于長度l 。 通過研究我們可以發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)類零件的表面特征具有一定的相似性，表面特征可 以分為主特征和輔助特征，這里將主特征又分為外部主特征和內(nèi)部主特征，主特征 是指主要的外形表面，輔助特征則指依附于主特征之上的特征。具體的分法可以見 下圖2 1 。 圖2 1 回轉(zhuǎn)類零件外形特征分類 2 3 回轉(zhuǎn)類零件特征描述內(nèi)容 回轉(zhuǎn)類零件可以通過上述外形特征進行描述，而如果進一步描述零件則需要零 件的幾何信息、工藝信息、材料信息、輔助特征等信息。外形特征不同，零件的幾 何、工藝等信息所包含的內(nèi)容差別也很大。下面分別介紹： ( 1 ) 外圓柱面這類特征涵蓋了零件的沿軸線長度、長度的上偏差、長度的下 偏差、外圓柱面的初端直徑、末端直徑、公差等級、粗糙度、端面粗糙度、形位公 差及倒角、退刀槽所包含的尺寸信息。 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 2 ) 外圓錐面 這類特征同外圓柱面有一定的相似性，它涵蓋了外圓柱面的全 部信息，而且它還包括外圓的錐面角度。 ( 3 ) 外螺紋面外螺紋面包括了沿軸線的長度及長度的上、下偏差，螺紋的公 稱直徑、螺距、中徑公差等級、項徑公差等級、粗糙度、端面粗糙度、形位公差及 倒角、退刀槽的尺寸信息 ( 4 ) 外花鍵面這類特征包括花鍵的長度、花鍵的大徑、小徑、花鍵個數(shù)、花 鍵寬度、公差等級、粗糙度、端面粗糙度及其它輔助特征的尺寸信息 ( 5 ) 外齒形面外齒形面包括了齒輪的長度( 寬度) 、齒輪模數(shù)、齒數(shù)、頂徑、 分度圓直徑、公差等級、粗糙度、端面粗糙度及其它輔助特征的尺寸信息。 ( 6 ) 內(nèi)圓柱面它同外圓柱面的幾何、工藝等信息相同，與外圓面的加工方法 不同。 ( 7 ) 內(nèi)圓錐面內(nèi)圓錐面的特征描述與外圓錐面相同。 ( 8 ) 內(nèi)螺紋面同外螺紋面的幾何、工藝等信息相同，加工方法有所不同。 ( 9 ) 通孔這類特征因其形狀不同可能所包含的信息會有不同，不過一般包括 通孔長度、公差等級、粗糙度、形位公差的或所含輔助特征的信息。 ( 1 0 ) 倒角倒角特征一般包括倒角邊長、角度或倒角半徑( 圓弧倒角) 。 ( 1 1 ) 退刀槽退刀槽特征包括退刀槽直徑和寬度。 ( 1 2 ) 鍵槽鍵槽的種類較多，如果不是圓鍵槽則包括鍵槽寬、槽寬的公差等 級、鍵槽深、槽深的上下偏差、鍵槽長、槽長公差等級，如是圓鍵槽還需要圓槽直 徑等信息。 ( 1 3 ) 柱面孔這類特征包含孔徑、孔公差等級、孔的粗糙度等信息。 ( 1 4 ) 端面孔這類特征包含孔徑、孔公差等級、孔的粗糙度、孔的個數(shù)和孔 的分布情況等信息 2 4 零件特征信息獲取 零件信息包括了幾何信息、工藝信息、材料信息等內(nèi)容，零件工藝設(shè)計就是依 靠這些信息加以組織來生成零件的加工過程n 扣。同樣利用計算機來輔助編制工藝也 必須得到這些信息，零件信息描述是c a p p 進行工藝決策的基礎(chǔ)，因此c a p p 生成加 工工藝十分重要的一步是獲取零件的信息。零件設(shè)計好以后，計算機并不能直接讀 取這些信息，也就無法生成工藝規(guī)程，如何描述零件并將其輸入計算機轉(zhuǎn)化為計算 機能夠識別的數(shù)據(jù)成為利用c a p p 的首要任務(wù)和關(guān)鍵技術(shù)。因此需要合理的方法來 描述零件。隨著技術(shù)的發(fā)展和人們對c a p p 的不斷研究，零件信息描述的方法也在 1 2 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 不斷發(fā)展。大體上包含兩類：圖紙信息的描述和c a d 系統(tǒng)信息直接獲取法。下面分 別對這些方法進行介紹。 2 4 1 圖紙信息的描述n 町n 叮 ( 1 ) 零件分類編碼描述法( g t 法) 這種方法是用零件編碼來描述零件的形狀、尺寸、精度等信息。其中c a m i 系 統(tǒng)和g e n p l a n 系統(tǒng)就采用了這種方法。g t 法是開發(fā)的最早，也是比較成熟的方法。 其基本原理是預(yù)先編制一種代碼，這些代碼是基于零件的相似性，按零件的相似性 把它們歸類成組，然后用代碼對零件圖上的信息進行編碼，并將g t 碼輸入到計算 機，這種g t 碼所表達的信息是計算機能夠識別的。這種方法簡單易行，比較適用 于早期的檢索式、派生式c a p p 系統(tǒng)中。這種方法缺點是如果對零件的描述過于粗 略，對零件的具體形狀、尺寸及精度等無法描述得十分清楚，使得c a p p 系統(tǒng)得不 到足夠的信息來詳細、合理地進行工藝決策，而如果碼位太長時則編碼效率很低， 容易出錯。同時也不便于c a p p 系統(tǒng)與c a d 的直接連接，因此它不適合用于集成化 的c a p p 系統(tǒng)。比較成熟的編碼系統(tǒng)有o p i t z 分類編碼系統(tǒng)、j c b m 編碼系統(tǒng)、m i c l a s s 系統(tǒng)等。 ( 2 ) 零件形面特征描述法 零件形面特征描述法是將一個零件視為由若干個基本的形狀特征所組成，并將 這些特征分為主要形狀特征、輔助形狀特征主要形狀特征指一般零件上的主要構(gòu) 成和功能表面，如外圓、外錐面、外螺紋面、內(nèi)孔面、內(nèi)螺紋面等，輔助形狀特征 一般指依附于某一主要形狀特征、改善零件加工工藝性的結(jié)構(gòu)，如倒角、退刀槽等。 零件可以看成是這些形面要素的任意組合，將其進行編碼、并確定各要素的描述參 數(shù)后，將組成零件的各個形狀特征的信息按一定的順序逐個輸入到計算機中，輸入 過程由c a p p 系統(tǒng)界面引導(dǎo)，并將這些信息按事先確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行組織，在計 算機內(nèi)部形成所謂的零件模型。即可得到比較準確完善的零件信息。零件形面特征 描述法的優(yōu)點在于：機械零件上的表面元素與其加工方法是相對應(yīng)的。因此，計 算機可以以此為基礎(chǔ)，推出零件由哪些表面特征組成，就能很方便地從工藝知識庫 中搜索出這些表面相對應(yīng)的加工方法，從而推出整個零件的加工方法；這些表面 為尺寸、公差、粗糙度乃至熱處理等的標注或描述提供了方便，從而為工序設(shè)計、 尺寸鏈計算、以及工藝路線的合理安排提供了必要的信息。因此，這種方法在很多 c a p p 系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。不過這種輸入方法相對比較繁瑣，但對于回轉(zhuǎn)體零件的描 述比較成熟，對非轉(zhuǎn)體的描述則有一定的難度。 ( 3 ) 圖論描述法 圖論描述法是用圖論的基本原理來描述零件的結(jié)構(gòu)形狀。圖是頂點和邊的集 1 3 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 合，即g 2 v ，e ) 。其中v = n l ，n 2 ， 是一組頂點，e = e l ，e 2 ，l 是一組邊， 有邊相連的兩頂點為鄰接點。零件看成由表面或面積元素包圍而成的三維物體，通 過用頂點表示零件的幾何表面元素，用邊表示兩個相鄰表面的聯(lián)結(jié)情況，零件的結(jié) 構(gòu)就可以用圖加以描述。每一條邊上都有一相應(yīng)的值表示該邊相聯(lián)的相鄰表面元素 之間的交角，每個頂點表示的幾何表面根據(jù)其所屬的不同形狀要素賦于不同的固定 代碼。這樣，零件的結(jié)構(gòu)可用圖加以描述。這種方法涉及到零件表面元素的分解， 對用戶的技術(shù)要求高，同時，對復(fù)雜零件進行描述時，其間的關(guān)聯(lián)關(guān)系不易描述， 不能提供c a p p 所需的全部工藝信息。因此，這種方法適于結(jié)構(gòu)比較簡單、較規(guī)則 的零件，如回轉(zhuǎn)體零件。 ( 4