基于實例的工藝決策方法的ecCAPP應用

2015-03-15 08:19:43李晶晶仲梁維石海林范光耀

通信電源技術 2015年6期

李晶晶，仲梁維，石海林，范光耀

（上海理工大學機械工程學院，上海200093）

1 基于實例的工藝決策方法概述

基于實例的工藝決策方法主要由實例信息管理、實例匹配與抽取、實例篩選與修改、實例獲取、實例管理五部分組成。其基本流程由圖1所示。當有新零件需要設計工藝路線時，首先需要工藝人員交互地輸入零件信息，繼而利用推理算法找到實例庫內相似的實例零件，對其工藝文件進行必要的修改，最后得到新零件的工藝路線。在整個過程中，實例庫是核心數據庫，主要負責實例匹配后進行實例抽取以及隨時獲取新的實例。實例管理是一個最重要的模塊，其主要任務是創(chuàng)建實例庫，并對實例庫進行擴充、更新和修改，而且實例的抽取方式與實例的管理方式有密切關系。

圖1 基于實例的工藝決策方法基本流程

2 零件信息描述方法

2.1 零件信息

零件信息是指工藝設計系統(tǒng)所需的有關工作對象的規(guī)范化描述，是派生式CAPP進行工藝設計的重要依據。由于計算機尚不能智能地識別圖紙上所有的信息，因此有必要建立相關的數據結構來描述零件信息。零件信息的描述就是把零件的幾何形狀、技術要求和其他相關設計信息轉換為計算機可以識別的信息過程。只有零件信息描述得完整、準確，派生式CAPP在決策和推理過程中才有較高的精確度。因此它是整個系統(tǒng)的質量和效率的關鍵因素。

一種好的零件信息描述方法可以增強CAPP系統(tǒng)的實用性，提高工藝設計的工作效率。其應該滿足以下要求：（1）無歧義，即信息描述要準確、簡明；（2）完整，即信息描述要完整、無遺漏；（3）統(tǒng)一，即輸入的零件信息能被后續(xù)的各種工藝決策程序識別和處理；（4）簡易，即易于用戶理解和掌握；（5）可擴充，即用戶可以根據需要進一步地組織和擴充。

2.2 零件信息模型

ecCAPP系統(tǒng)以特征分類為前提，以特征為基本單元，建立了層次化零件特征模型。由圖2可見，零件總體信息中包括材料類型、熱處理以及毛坯類型，這些信息的內容隨著企業(yè)生產產品的不同而不同，工藝人員需要交互式的輸入這些信息。當然，總體信息中還包括產品名稱和圖號、零件名稱和圖號等基本信息，這些信息是隨著PDM系統(tǒng)導入零件信息時同時導入的，不需要做過多的處理。

圖2 零件信息模型

3 編碼庫

建立零件信息模型的目的是為新零件與典型零件做匹配打下基礎，但是如果零件信息以復雜的文字來表述，會給零件匹配帶來很大困難，同時也不利于零件信息的標準化。零件在做匹配時，系統(tǒng)內部實際是兩個零件的編碼互相做匹配，可以節(jié)省大量的匹配時間。工藝管理人員可以在編碼庫中隨意添加各類信息的內容，并對其自由編碼和自主管理。當為一個新零件添加零件信息的時候，工藝人員就不必費時費力地輸入中文字符，系統(tǒng)會自動從編碼庫中調出所對應零件信息類型的所有內容，工藝人員只需要在下拉框中點選，選擇完畢以后，系統(tǒng)在后臺自動轉換成編碼形式，等待匹配。

圖3是編碼庫熱處理內容管理的用戶界面。界面左邊將庫內已經存在的熱處理方式顯示出來。以第一條為例，調質是熱處理方式的名稱，括號中的數字就是調質的編碼。界面左邊用于添加新的內容，用戶在代碼欄中輸入數字，在描述欄中輸入具體內容，單擊“提交”，即添加成功。圖4是零件信息的輸入界面。用戶點擊熱處理的下拉框，就可以看到存在于編碼庫中的5種熱處理方式及其相對應的編碼。編碼庫的存在極大地方便了用戶的操作，同時有利于實現系統(tǒng)的規(guī)范化。

圖3 編碼庫

圖4 零件信息輸入界面

4 主輔特征的匹配方法

在進行主特征和輔特征的匹配時，可以被判定為“匹配”的條件是：（1）新零件和實例零件所對應的特征類型相同，例如同為圓柱面或退刀槽等。（2）新零件和實例零件所對應的特征的粗糙度相同。

圖5 主輔特征匹配算法示意圖

根據圖5，以兩個雙向階梯軸零件為例，說明整個匹配過程的具體步驟：

（1）將新零件最左邊的01號的主特征及輔特征與實例零件最左邊的01號主特征及輔特征進行匹配。

（2）將新零件最右邊的n號的主特征及輔特征與實例零件最右邊的n號主特征及輔特征進行匹配。

（3）將新零件的最大即m號主特征及輔特征與實例零件的最大即m號主特征及輔特征進行匹配。

（4）從新零件的02號主特征開始，到最大主特征的前一個即m-1號主特征為止，逐一與實例零件相對應的主特征和輔特征進行比較。

（5）從新零件最右邊倒數第二個即n-1號主特征開始，到最大特征的后一個即m+1號主特征為止，逐一與實例零件相對應的主特征和輔特征進行比較。

在進行匹配時，首先將新零件的主特征與實例零件相對應的主特征進行匹配，如果主特征匹配成功，再進行兩個輔特征的匹配；如果主特征不匹配，則從屬于該主特征的輔特征就不匹配。

5 從SolidWorks中直接獲取零件特征信息

隨著機械設計類三維軟件的廣泛應用，許多企業(yè)在設計產品時都會繪制產品的三維零件圖，一般使用的軟件包括SolidWorks、CATIA、Pro／E等等。在這些三維設計軟件中，特征是建模的基礎。在繪制用于工藝設計的三維零件圖時要站在工藝設計的角度上創(chuàng)建特征，各個特征的組合體就形成了零件，這就是基于特征的造型準則。創(chuàng)建零件的三維零件圖，實際上就是把提取零件特征信息的問題轉變成了提取零件三維圖的特征樹的問題。在此以SolidWorks例，說明此方法的整個過程。

圖6描述了從SolidWorks中直接獲取零件特征信息的基本流程。首先在SolidWorks中建立某個零件的三維圖。這里要注意的是，繪制零件圖時要站在工藝設計的角度上，即順著特征的生成順序來建立零件，這樣就可以保證SolidWorks零件樹中包含所有的特征。接下來就需要修改特征樹中的特征名字。在SolidWorks中生成一個特征時，特征樹中的特征名是自動生成的，例如“拉伸1”、“拉伸切除2”等。這里要將這些特征名重命名，修改成符合本系統(tǒng)規(guī)定的命名原則。本系統(tǒng)的特征命名原則是：“主特征號，是否主特征，特征名，粗糙度”。其中，“主特征號”即主特征編號。如果該特征是輔特征，則輸入其依附的主特征編號?！笆欠裰魈卣鳌庇糜谂袛嘣撎卣魇侵魈卣鬟€是輔特征，若是主特征則輸入“0”，若是輔特征則輸入“1”?！疤卣髅奔礊樵撎卣髟诰幋a庫中相對應的名稱?！按植诙取本褪窃撎卣鞯拇植诙?，若是輔助特征則缺省不填這一項。在產品設計階段將特征樹中的特征名字重命名不但有助于CAPP系統(tǒng)直接提取零件的特征信息，同時也可以幫助產品設計人員在產品設計時隨時可以考慮到該零件的工藝性。完成以上步驟以后，用戶可以運行一個執(zhí)行性文件，該程序負責將SolidWorks文件特征樹中的特征名字提取出來，并將這些內容保存在一個TXT文檔中。CAPP系統(tǒng)導入這個TXT文檔，讀取其中的內容，然后得到該零件的特征信息并將其轉換為編碼庫中對應的編碼。其最后的結果與用戶交互式地輸入零件特征是一樣的。

圖6 從SolidWorks中直接獲取零件特征信息基本流程

Set sw App=CreateObject（"sldworks.application"）＼＼創(chuàng)建sldworks對象

Set Part=sw App.OpenDoc6（Text1.Text，sw-DocPART，0，""，fileerror，filewarning）＼＼創(chuàng)建文件對象

sw App.OpenDoc6 Text1.Text，sw DocPART，0，""，fileerror，filewarning＼＼打開指定文件對象

Set Feature=Part.FirstFeature（）獲取特征樹各級名稱

Open"D：＼JSP＼project＼capp-ss-struts＼Solid-Worksfiles＼1.txt"For Output As＃1 Do While Not Feature Is Nothing

If Feature.Get TypeName2（）="Chamfer"Then Print＃1，Feature.Name＼＼判斷是否為特征

If Feature.Get TypeName2（）="Fillet"Then Print＃1，Feature.Name

……

Set Feature=Feature.GetNextFeature（）’Get the next feature＼＼讀取特征名稱

6 操作過程

下面介紹從SolidWorks中直接獲取零件特征信息的整個界面操作過程。

首先在SolidWorks中建立零件的實體模型，同時修改特征樹中的特征名稱，如圖7所示。

圖7 在SolidWorks中建模并修改特征名稱

然后打開瀏覽器，進入ecCAPP系統(tǒng)，單擊某零件，進入添加特征信息的頁面，如圖8。單擊“導入特征信息”按鈕，網頁上會顯示如圖9示的界面。單擊“運行”按鈕，即運行VB程序，提取選定的SolidWorks文件中的相關特征名稱。在圖10的界面中選取要操作的SolidWorks文件后，單擊“確定”按鈕。當出現如圖11中的提示信息，即表示提取完成，單擊“是”按鈕，回到原來的頁面中。所有該文件的特征名稱被保存在了一個TXT文檔，見圖12。

導入完成以后，單擊“讀入TXT文檔”按鈕，系統(tǒng)自動讀入TXT文檔中的內容，并將特征名稱轉換為特征編碼，最后把這些編碼賦給該零件并顯示在頁面上，如圖13。