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基于特征實(shí)例傳動(dòng)箱體零件ＣＡＤ／ＣＡＰＰ系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（作者未知） 2010/8/16
【摘要】 本文介紹了一種基于特征實(shí)例的CAD/CAPP系統(tǒng)。在特征庫(kù)的支持下，用戶可完成箱體零件特征造型，形成描述性文件，系統(tǒng)根據(jù)描述的特征信息與特征實(shí)例庫(kù)進(jìn)行匹配，以獲得各特征加工鏈，再利用工藝決策模塊進(jìn)行排序優(yōu)化，最終獲得所需加工工藝。
【關(guān)鍵詞】 特征實(shí)例 加工鏈 CAD/CAPP
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中得到了應(yīng)用，即計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP，Computer Aided Process Planning)，根據(jù)零件設(shè)計(jì)所給出的信息進(jìn)行零件的加工方法和制造過(guò)程的設(shè)計(jì)。
傳統(tǒng)的變異式CAPP雖然簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但針對(duì)復(fù)雜的傳動(dòng)箱體零件，GT代碼不可能完整地描述零件信息和工藝規(guī)程信息。以專家系統(tǒng)為核心的智能型CAPP系統(tǒng)，也未能很好的解決工藝知識(shí)描述、工藝決策方法等問(wèn)題�；趯�(shí)例的計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(Case Based Process Planning，CBPP)為解決這些問(wèn)題提供了一個(gè)較好的思路，其基本思想是利用已有的工藝方案實(shí)例求解新方案，是基于實(shí)例的推理(Case Based Reasoning，CBR)方法在CAPP中的應(yīng)用和發(fā)展。
基于特征實(shí)例傳動(dòng)箱體零件YRX-CAD/CAPP集成系統(tǒng)在特征工藝設(shè)計(jì)模塊中，采用了基于特征工藝實(shí)例的工藝設(shè)計(jì)方法，可快速獲得特征加工鏈，后利用工藝決策模塊進(jìn)行排序優(yōu)化，以獲得零件工藝路線，大大簡(jiǎn)化了復(fù)雜的箱體零件工藝設(shè)計(jì)的難度。
一、傳動(dòng)箱體零件特征
特征是零件信息傳遞的載體，通過(guò)它能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)、制造或其他工程任務(wù)間的通信與交流[2]。傳動(dòng)箱體類零件特征的定義和分類是主要針對(duì)傳動(dòng)箱體類零件的一些常見(jiàn)形狀和功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，由于傳動(dòng)箱體類零件和其他零件類不同，所以特征定義和分類方式也有所不同。一個(gè)傳動(dòng)箱體零件就是由不同形狀和不同功能的特征經(jīng)過(guò)一定的布爾運(yùn)算和組合構(gòu)成，從幾何造型的角度可以把它定義成：傳動(dòng)箱體零件特征 = 形狀特征 + 屬性
形狀特征：是與零件的幾何形狀描述相關(guān)的信息集合。它是通過(guò)幾何和拓?fù)湫畔?lái)描述，表示零件的某一功能形狀，一般由變量尺寸參數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)其造型。對(duì)形狀特征的進(jìn)一步描述是通過(guò)顯示表示的面、槽、孔等低層次的幾何拓?fù)湫畔ⅰ?
屬性：指的是描述特征屬性的數(shù)據(jù)，表達(dá)特征的功能以及特征間的相互關(guān)系。在本設(shè)計(jì)中，屬性主要包括精度和材料屬性(1)精度屬性是建立在形狀特征模型基礎(chǔ)上，它表達(dá)零件的精度信息，由尺寸公差、形狀公差和表面粗糙度等組成；(2)材料屬性能夠主要包括材料種類、熱處理方式、總體表面處理和局部處理等。
為確定這些形狀特征在空間的位置，系統(tǒng)引用了方位特征來(lái)描述傳動(dòng)箱體類零件的特征信息，每個(gè)加工方位單獨(dú)成為一個(gè)描述單元，零件各特征(稱為一般特征)依附在方位面(稱為方位面特征，也稱基體特征)上加以描述。
一個(gè)零件確定了空間三維坐標(biāo)系后，其方位面的位置也隨之確定。零件的每個(gè)方向都可以單獨(dú)形成一個(gè)"子零件"，每個(gè)"子零件"都有外形輪廓和形面內(nèi)容，對(duì)所有的方位進(jìn)行單獨(dú)描述，既可保證零件全部的輪廓和形面信息，同時(shí)也簡(jiǎn)化了不同方位上特征形面的位置關(guān)系，避免了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和混亂由于傳動(dòng)箱體類零件總是以基體為中心的，所以把箱體基體作為主特征，把其它所有結(jié)構(gòu)作為輔特征處理。
二、YRX-CAD/CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)
框架系統(tǒng)由CAD特征建模子系統(tǒng)和CAPP子系統(tǒng)兩大部分組成。
1.CAD特征造型模塊
這是CAD特征建模子系統(tǒng)的核心模塊，也是實(shí)現(xiàn)CAD與CAPP集成的重要環(huán)節(jié)，主要完成零件設(shè)計(jì)和信息輸入。傳動(dòng)箱體類零件的特征造型可分為箱體基體結(jié)構(gòu)造型和附著在基體每個(gè)方位面上的形狀特征造型兩個(gè)階段。箱體基體結(jié)構(gòu)造型可以在預(yù)先利用CAD軟件造型并創(chuàng)建的基體特征庫(kù)中選用，也可以利用CAD軟件的實(shí)體造型功能的體素拼合而成。在箱體基體結(jié)構(gòu)造型完成后，可利用本系統(tǒng)提供的特征選取下拉式菜單，選取一般特征項(xiàng)，通過(guò)人機(jī)交互方式順序完成箱體各個(gè)方位的造型，并補(bǔ)充每個(gè)特征的有關(guān)工藝屬性信息，將特征的幾何信息和拓?fù)湫畔⒁黄饘懭胩卣鲾?shù)據(jù)庫(kù)中，直至零件造型完成。由于設(shè)計(jì)者直接面向特征進(jìn)行零件的造型，因此操作方便，并能較好地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。用這種方法建立的特征模型，具有豐富的工程語(yǔ)義信息，為后續(xù)應(yīng)用提供了方便。
在主界面點(diǎn)擊特征造型按鈕，系統(tǒng)將在提示下切換到AutoCAD界面，通過(guò)人機(jī)交互輸入零件相關(guān)的總體信息，將作為輸出工程圖上標(biāo)題欄的填寫內(nèi)容以及CAPP工序卡表頭部分內(nèi)容。在輸入完總體信息后，進(jìn)行面特征信息的輸入以及一般特征信息的輸入。（未完，下一頁(yè)）
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