基于特征和制造资源约束的折弯工艺设计方法研究.pdf

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1、基于特征和制造资源约束的折弯工艺设计方法研究口姜斌口卢峰华口韩士宏口吴坡口杜宏光唐山轨道客车有限责任公司河北唐山063035摘要：针对当前转向架常用成型件折弯工艺设计中CAD／CAPP系统集成、企业现有制造资源条件下工艺的可实现性等关键f"-I题，提出了基于特征和制造资源约束的工艺设计方法，开发了CAD／CAPP集成的工艺设计系统，对企业制造资源进行了描述并建立了制造资源数据库，研究了工艺推理过程中制造资源的约束检查机制。开发了工艺设计原型系统，并应用于具体零件的设计．实例表明了该方法的有效性和可行性。关键词：特征制造资源约束CAD／CAPP集成中图分类号：TH1

2、62；TP391．73文献标识码：A文章编号：1000—4998(2013)06—0069—04近年来，计算机集成制造系统在企业中的应用不至通过简单的鼠标点击和菜单操作即可完成所有工艺断深入⋯．随着市场竞争的13益激烈，企业对生产工艺信息获取，以减少人工的信息分析和输入的工作量。特设计的快速、智能、合理性等方面的要求越来越高，虽征即为零件信息的载体，其可将CAD系统下零件的信然CAPP系统广泛应用于工艺设计领域，但其生成的息以数据的形式传递给CAPP系统，由此，特征作为信生产工艺往往不能很好地针对企业现有的制造资源现息传递的纽带，通过特征识别和特征映射将两系统集状

3、．即生产工艺无法以现有制造资源实现。因此，迫切成起来，在集成系统下，对零件信息的操作可通过对零需要一种工艺设计智能系统．通过此系统，32艺人员在件特征的操作实现。熟悉的软件环境下对工艺设计对象作简单的操作即可基于特征的CAD／CAPP集成系统主要包括3个部完成工艺设计。分：CAD环境下特征信息获取模块，特征映射模块，资本文以轨道车辆转向架常用冲压零件为研究对源约束下工艺方案、工艺文件生成的CAPP模块。系统象，针对企业实际制造资源现状，以制造工艺的智能化结构及工作流程如图1所示。和可实现性为目的，研究了CAD／CAPP系统集成环境系统以工艺设计对象(零件的三维模型

4、)为输入，下冲压件的工艺特征识别、提取和在制造资源约束下以人机交互的方式在CAD环境下提取零件的设计特的工艺智能设计等关键问题。首先基于特征识别和特征以及选择零件的材质．从而生成完整的设计特征．经征映射实现了CAD／CAPP之间的无缝集成，进而通过特征映射将设计特征转化为工艺特征，并以特征文件建立制造资源对工艺特征的约束机制，以及基于工艺工艺设计对象特征的冲压件工艺推理规则，实现了满足企业现有制造资源约束要求的冲压类零件制造工艺的智能设计。1基于特征的CAD／CAPP系统集成CAD系统是产品设计的环境，同时也是工艺设计特征映射人员对设计对象32艺信息获取的重要32

5、具，因此，CAPP与CAD系统的集成，可实现对CAPP系统的操特征文件CAD环境作都能够在CAD系统下完成。零件32艺信息是CAPP系统实现工艺生成的基资源库1一I集I础，对设计对象准确、简洁的工艺信息获取是CAPP系统进行工艺决策分析的关键。而零件结构设计以设计一．．．．————!——一工艺文件信息为基础来完成。特征是信息的抽象与集合，同时是{=工艺三方案库lHIL工f艺决策l信息的载体，可分为设计特征与工艺特征。在应用CAPP阶段，工艺设计人员希望从零件几何模型中尽f三兰竺广可能通过简单的操作获取对32艺设计有用的-N息，甚▲图1系统结构及工作流程收稿13期：

6、2013年1月机械制造51卷第586期2013／6的形式存储，特征文件可以通过模块间的通信将零件的信息传递到CAPP模块中，在制造资源约束的条件下，生成符合实际的工艺方案，进而通过工艺决策生成工艺文件。特征映射以特征映射机理为基础．采用产生式规则推理的方法将设计特征映射为工艺特征。集成系统提供模块化管理接口．映射功能模块与系统间以动态链接的形式结合，这样易于功能模块维护且可在不修2制造资源对生产工艺的约束改系统程序框架的情况下升级新功能。特征映射过程为系统后台运行功能．其工作过程如图2所示。生产工艺必须在企业制造资源约束下才能对生产活动起到正确的指导作用，在工艺设

7、计过程中，希望企业的制造资源是清晰描述的．并且是能够对工艺设计起到指导和约束作用的_7]。制造资源描述主要是对其制造能力的描述．制造能力是指应用企业制造资源所能完成的生产任务的程度，如机床的加工范围、加工精度，折弯机的最大折弯力等。制造资源分为机床设备、模具、刀具、工装、量具等。制造资源以数据的形式存储信息，数据主要包括管理信息和能力信息两方面内容，见表1。表1制造资源数据CAD，CAPP系统集成的实现是以特征技术为基础设备管理信息能力信息的，作为信息载体，特征能够跨平台地传递零件的几何机床机床编号．机床类型加工对象类型，加工范围，精度范围。信息、工艺信息以及其它

8、属性信息。