計算機輔助求解工藝尺寸鏈*

胡鳳英

(馬鞍山職業技術學院，安徽馬鞍山 243000)

隨著計算機技術的飛速發展，利用計算機實現工藝裝備自動化已成為推動機械制造業發展的重要手段。計算機輔助設計工藝規程，可以迅速編制出完備而詳盡的工藝文件，并進行精確計算和校核，從而極大地提高了工藝設計人員的工作效率，減少了工藝準備的時間，縮短了新產品投產周期。目前國內已開發的針對各種零件的CAPP系統，有一個共同點就是過多地把精力放在工藝決策的問題上，多數僅僅為用戶提供一個整理工藝路線的框架，而針對工藝尺寸鏈計算的系統不是很多，工藝尺寸鏈分析解算中的一些問題，仍未能得到很好的解決。本文針對在工藝尺寸鏈計算中工藝基準與設計基準不重合的情況，開發了計算機輔助工藝尺寸鏈自動解算系統。該系統簡單、實用、效率高，具有良好的人機交互性和實時繪圖功能，直觀性較強，便于用戶對尺寸數據進行編輯和修改。

1 計算機輔助工藝尺寸鏈換算系統總體模型

為了使計算機輔助工藝尺寸鏈解算系統具有通用性、獨立性、可移植性和可持續發展性，同時考慮簡單、方便、高效原則，將尺寸鏈解算系統設計成5大模塊:數據輸入、輸出模塊，數據存儲、修改及調用模塊，繪圖模塊，工藝尺寸鏈分析、計算模塊以及軟件功能管理模塊。軟件功能管理模塊位于4個數據處理功能模塊的底層，負責4個數據處理功能模塊間的通信管理、指令生成和分工協作等任務。

若用戶在數據輸入輸出界面輸完各尺寸環信息，則會將該信息通過軟件功能管理模塊傳遞給其他3個功能模塊，同時又將數據處理功能模塊反饋來的信息顯示在其本身的各類顯示輸入端口上。

2 計算機輔助工藝尺寸鏈換算系統用戶界面

計算機輔助換算系統的用戶主界面如圖1所示，它分為2大部分:菜單欄和系統繪圖區。

最上部分是換算軟件的標題:計算機輔助工藝尺寸鏈換算。標題下邊是換算系統用戶界面的所有菜單欄:文件、編輯、計算、選項、制圖和幫助;繪圖區位于菜單欄的下邊。當輸入界面接受各尺寸環的信息以后，用戶單擊相關按鈕，零件的工藝尺寸鏈示意圖便顯示在該繪圖區。

若單擊計算下拉菜單，用戶可根據需要選擇下拉菜單中的計算形式和計算方法。當尺寸環的信息輸完以后，該模塊即可自動判斷各組成環的增減性，并結合相關的尺寸鏈計算公式，求解出未知環的尺寸。實踐證明，本系統不僅適用于軸類零件工藝尺寸鏈的求解，同樣適用于其他非回轉體零件的尺寸鏈求解。

3 工藝尺寸鏈求解實例

3.1 手工計算尺寸鏈

通過上面的工藝過程可以看出:在各道工序的加工過程中，測量基準面都不統一，唯有孔的中心線作為基準沒有發生變化。一般地，當工藝尺寸鏈中有直徑尺寸時，應考慮用半徑尺寸來列尺寸鏈。由已知條件可知:鏜孔后的半徑尺寸A3=42.4mm，磨孔后的半徑尺寸 A2=42.5mm，因尺寸 φ85mm 是最后一道工序直接保證，故90mm為封閉環尺寸A1，尺 寸 A4和 42.5mm為增環，尺寸 A3=42.4mm為減環，畫出工藝尺寸鏈如圖2b所示。利用極值法計算尺寸鏈的基本公式可求得:A4=90.3mm。

3.2 計算機輔助解算尺寸鏈

在上節中分析過齒輪內孔及鍵槽加工的工藝尺寸鏈手工計算方法，可知該工藝尺寸鏈共有4個尺寸環，其中 A1、A2、A3的尺寸數據已知:A1=90.4mm，A2=42.5mm，A3=42.4mm，求插鍵槽中間工序尺寸A4及其上下偏差。在使用計算機輔助工藝尺寸鏈換算系統計算該尺寸鏈時，首先單擊計算菜單項，當彈出計算下拉菜單時，單擊組成環菜單項，并根據工藝尺寸鏈的計算需要選擇計算方法:極值法或概率法。本例選擇的是極值法計算，接著會彈出組成環計算輸入對話框如圖3所示。在該對話框中，已知環的個數填3。在輸完尺寸A1的基本尺寸和上下偏差數值以后，尺寸環的類型選擇“封閉環”，輸完尺寸A2、A3的數據以后，尺寸環的類型則選擇“組成環”。接著輸入各環的位置關系信息，如:在輸完尺寸環A3的基本數據以后，尺寸環的端點選擇信息應選擇以前一環的“右”端點為本環的“右”端點，以第“4”環的“左”端點作為本環的“左”端點。再單擊下一環按鈕，繼續輸入下一個尺寸環的信息。當尺寸環的基本信息都輸完以后，保存本環并單擊繪圖按鈕，該尺寸鏈的示意圖即可顯示在系統繪圖區域。圖4所示顯示的是本例的工藝尺寸鏈圖。另外，用戶如果覺得顯示的尺寸鏈示意圖大小不合適，可通過在制圖比例級聯菜單項中，選擇縮小或放大子菜單項，在彈出的制圖縮小或者放大比例對話框中輸入相應的比例因子即可將尺寸鏈圖調整到理想的大小。單擊開始計算按鈕，即可彈出結果輸出對話框，如圖5所示，由此可以得出本例的計算結果:A4=90.3mm。可見，計算機輔助計算與手工計算的結果完全相同，而且計算簡便，不易出錯。

4 結語

計算機輔助工藝尺寸鏈換算軟件系統成功地解決了在CAPP中調用自動計算工藝尺寸鏈的功能，本系統運行速度快，計算結果準確可靠，極大地提高了工藝人員的工作效率，具有良好的人機交互性，還可以在傳統的工藝規程設計中單獨使用，非常方便直觀。

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