在将来的智能加工中,“基于特征的数控技术加工工艺的决策支持”是工艺规划的方向。现有的数控技术加工工艺设计系统主要是提供一个可以进行数控技术加工工艺设计的人机交互式工具,并没有针对零件的特征信息提供一套计算机辅助的机制来对数控技术加工的工艺设计进行指导。这样就导致在当前的软件环境中数控技术工艺人员只能手工填写数控加工工艺,没有充分利用已有的数控技术加工工艺设计软件和计算机辅助的功能对数控技术加工工艺设计过程进行进一步的支持。从而导致数控技术加工工艺设计效率低下,而且数控技术加工质量完全依赖于数控技术工艺设计人员的水平,造成数控技术加工质量的参差不齐。
在工厂实际设计零件的数控技术加工工艺中,由于零件大多形状复杂,导致数控技术加工设计复杂,如何减小数控技术加工工艺设计人员的劳动量,使得数控技术加工工艺人员可以将更多的精力投入创造性的劳动中就成为数控技术加工工艺辅助设计的重要研究课题。(1)零件信息的描述现有的大部分数控技术加工工艺设计系统只注重零件的几何表达,而对于各种技术和公差精度等信息只作为标注处理,而在进行数控技术加工工艺设计时往往要重新查看甚至是输入这些工艺信息,这样不仅造成大量人力、物力重复投入,而且对于数据的及时准确传输也是一个障碍,从而造成了工艺决策系统效率低下,也就不能完全体现出加工工艺决策支持带来的好处。
基于对数据集成和数控技术加工工艺决策系统效率的要求,必须建立一种全新的信息承载体,该承载体不但能够承载传统的几何信息,而且能够承载工艺所需要的其他信息(例如公差精度以及材料等信息),包括特征几何信息和工艺特征信息两大类。特征几何信息是产品CAD过程中必须提供有关特征的几何参数,只有这样才能利用特征进行CAD建模;而工艺特征信息包括几何特征种类(花键、外圆、螺纹、环槽等)、各项技术要求(尺寸公差、位置公差、热处理要求等),这些特征信息实质上反映了CAPP系统所必需的加工特征参数。由此可见,特征应是零件的几何特征和加工特征的结合体,但它又是某种特定功能的反映。
将特征分为以下5类广义特征:①形状特征。形状特征用于描述具有一定工程意义的功能几何形状;②精度特征。精度特征用于描述与产品的几何许可变动量相关的信息,如表面粗糙度、形状位置公差及其基准面、尺寸公差等;③技术特征。技术特征用于描述零件的性能、作用等相关的信息;④材料特征。材料特征用于描述零件材料的类型等;⑤管理特征。管理特征用于描述零件的管理信息,如零件名称、批量等。零件信息建立在上述5类特征上,从而把特征作为零件数控技术加工工艺设计的基本单元。这样将多个特征组织在一起就可以形成完整的零件特征,不但可以完成零件设计者的意图,也可以为以后的数控技术加工工艺设计的辅助化工作提供基础数据。
(2)工艺知识的表达只有特征数据并不足以使系统对数控技术加工工艺决策进行辅助。系统还需要对数控技术加工知识进行总结抽象,以达到计算机存储的要求,才能使得数控技术加工工艺设计系统得到知识的支持,从而达到对数控技术加工工艺设计的辅助。数控技术加工知识库存储管理大量工艺专家经验、规则、事实、概念,并向用户提供方便的查询和检索手段,为数控技术加工工艺设计提供知识支持。在所提供的内容丰富的工艺知识库基础上,进一步建立企业专用的机床、刀具、夹具、切削参数、材料、典型工艺库。将数控技术加工工艺所用到的加工方法链、数控技术机床、刀具、夹具、切削参数定义为不同的类。
将这些类作为一个基础,在此基础上分别定义各自的子类,利用类的继承和派生的特点,合理安排类的结构以便扩充和使用方便。在工艺模型中,为了便于用户进行数控技术加工工艺设计和数控技术加工工艺数据的管理,保证数控技术加工工艺信息的规范性和集成性,需要对属性的取值进行约束。(3)决策支持的方法有了特征信息作为系统输入,并建立了数控技术加工的知识库与资源库,系统就具备了对数控技术加工工艺设计决策过程进行辅助的基本条件,以下将论述系统的构成和整个推理过程。数控技术工艺决策模块如图所示。
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