（机械电子工程专业论文）集成环境下capp及其关键技术研究.pdf

摘要 摘要 y 吨l l ； 随着计算机技术的迅速发展，对c a d 、c a p p 、c a m 等系统的研究越来越深入，特别 是c i m s 提出以后，c a d c a p p c a m 的集成就成为必须要解决的关键问题之一，而作为 连接c a d 和c a m 系统的中间环节，适合子集成环境下的c a p p 系统的研究吕益成为工业 界关注的重要课题之一。 集成环境下的c a p p ( 即：能够满足c a d c a p p c a m 信息集成共享要求的计算机辅 助工艺设计) 系统及其关键技术研究，是目前国内外学术界和工业界研究的热点问题之一， 研究的重点集中在集成化的零件信息描述、工艺自动决策、集成数据管理以及适应性的y o 接口技术等方面。集成环境下c a p p 系统的必备特征和关键技术之一就是信息的集成与共 享，要求集成环境下的c a p p 系统既能向上继承c a d 系统中相关的零件信息以满足工艺 设计的需要，又要能向下为c a m 系统输出必要的工艺加工信息，以满足数控编程以及加 工制造的需要。 由于c a d 、c a p p 、c a m 各系统所需信息的形式不同，而且各自对信息结构的表达也 不一样，这就给他们之间的信息集成造成了很大的困难。c a d 系统作为零件设计环节，一 般来说，所设计零件的结构、精度信息在该系统中已确定，但是，由于c a d 系统对零件 信息特有的表达形式，这些信息并不能被c a p p 、c a m 等系统直接识别利用，后续系统只 有通过对这些信息重新进行归类、识别，然后才能实现共享和利用。多年来，为了使c a p p 、 c a m 等后续系统能够有效地利用c a d 系统中相关的零件信息，亦即对零件信息进行合理 的描述，人们进行了大量的研究，提出了分类编码法、语言描述法、知识表示描述法、基 于形状特征或表面元素的描述法等各种方法对零件信息进行描述，但是，这些方法都需要 人来对零件图纸进行识别和分析，即需要人工来对己设计好的零件图进行二次输入，由于 输入过程繁琐、费时、易出错，因此这些信息描述方法无法满足信息集成的要求，也不能 适应集成环境下c a p p 系统的需要。 如何能够实现c a p p 与c a d 之间的信息集成与共享，是集成环境下c a p p 系统首先 要解决的问题。近年来，随着c a d 技术的不断进步，特别是特征造型技术的发展与应用， c a d 系统对零件信息的表示越来越规范。通过对c a d 系统对零件信息的表示及存储进行 分析，可以由程序完成对零件结构信息和精度信息的提取、识别、匹配以及存储利用，然 后辅以必要的人机交互操作完成对所获得的信息的校核和其他类型信息的输入，并进一 步完成适合于集成环境下的零件信息描述，实现c a p p 与c a d 之间的信息共享。 基于此，本文在对集成环境下c a p p 系统的构成及关键技术进行分析的基础上，着重研 究适合于c a d c a p p 的信息集成技术，即集成化c a p p 零件信息的特征描述及建模技术。通 过对c a d 系统和c a p p 系统的对比分析研究，找出c a d 系统对零件信息驹表示方式以及c 艚 摘要 系统所需要的零件信息的获取方式之间的关系，进而研究c a d 系统的零件信息到c a p p 系统 的信息的传输过程、规律及方法，并以箱体类典型零件为例，建立适合于c a d c a p p 信息集 成的零件信息共享机制，实现对箱体类典型零件的信息描述，以满足其在集成环境下进行 c a p p 的需要，并结合从实际中提炼出合理的工艺决策规则，建立工艺决策知识库，充分利 用计算机快速、存储量大的优点，把提取出的零件信息运用于实际的c a p p 系统，完成了箱 体类典型零件的工艺计划文件的初步编制。 本文主要完成的工作如下： 1 ) 通过对c d ，c a p p c a m 信息集成技术深入研究，构造了集成环境下c a p p 系统的框 架结构，并对其关键技术进行了分析和探讨。 2 ) 重点对集成环境下的c a p p 系统的零件特征信息描述及建模技术进行了深入的研究， 建立c a p p 所需要的完整的零件特征信息模型。 3 ) 研究并建立c a d c a p p 信息集成共享机制。通过对通用c a d 系统( a u t o c a d ) 零件信息 表达方式的深入研究，实现从c a d 系统直接提取零件的结构信息和精度信息，并进一 步建立对所提取的信息进行识别和匹配的原则，将提取出的零件信息进行合理的识别、 匹配、保存和运用。这是本论文研究的重点。 4 ) 研究并完善零件信息的描述机制，实现对于不能从c a d 系统继承的零件特征信息补充 描述，建立完整的零件信息模型。如：通过人工干预操作，完成对这部分信息的补充 描述和输入，并对从c a d 系统直接提取出的信息进行校核，然后将零件信息合理保存， 完成了适合于集成环境下的完整零件信息的描述及建模。 5 ) 对集成环境下c a p p 系统的工艺决策进行研究，完成了对简单零件特征的工艺决策。 6 ) 实现了对箱体类典型零件的信息描述，能够从c a d 系统中直接提取零件的结构和精度 信息，并进一步完成了其工艺计划文件的编制。 7 ) 结合工程实例对本论文提出的集成环境下的零件信息描述及建模技术进行了系统地应 用测试。 本课题的研究及成果，对于促进集成制造系统中信息集成的瓶颈问题的解决以及加速 制造业信息化的发展具有重要的意义。本论文所提出的基于a u t o c a d 的箱体类零件 c a d c a p p 信息集成技术经过适当拓展，可以推广应用于其它典型零件的信息描述与建模。 关键词：计算机辅助设计、计算机辅助工艺规程设计、计算机辅助制造、计算机集成 制造系统、特征造型、特征识别、成组技术。 垒! 堕! ! ! 一 一 a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y , r e s e a r c h e sa b o u tc a d ，c a p pa n dc a m a r em o r ea n dm o r ed e e p l y e s p e c i a l l ya f t e rt h e a p p e a r a n c e o fc i m s ，c a d c a p p c a m i n t e g r a t i o nh a sb e c o m e o n eo f i m p o r t a n tp r o b l e m sw h i c h h a v et ob es o l v e da ss o o na sp o s s i b l e a st h eb r i d g eo fl i n k i n gc a da n dc a m ，c a p pi sv e r yi m p o r t a n tt om e c h a n i e a le n g i n e e r i n g t e c h n o l o g y a n dn o w , t h ec a p ps y s t e mr e s e a r c hi ni n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n th a sb e c o m eo n eo f i m p o r t a n tp r o j e c t si nt e c h n o l o g y d o m a i n t h er e s e a r c ha b o u tc a p p s y s t e mi ni n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n ta n d i t sk e y t e c h n o l o g yi so n eo f h i 曲l i g h t si nm e c h a n i c a le n g i n e e r i n gd o m a i n t h ec a p ps y s t e mi ni n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n ti sa c o m p u t e r a i d e d p r o c e s sp l a n n i n gs y s t e m w h i c hc a nr e a l i z ec a d c a p p c a mi n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o na n d s h a r e ，n o w ，t h e m a j o rp r o b l e m s a b o u tc a p p s y s t e mi ni n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n t a r ei n f o r m a t i o n d e s c r i p t i o n ，a u t o m a t e dp r o c e s sp l a n n i n g ，i n t e g r a t i o n d a t a m a n a g e m e n t ，i o i n t e r f a c e ，a n ds oo n o n eo fn e c e s s a r yc h a r a c t e r i s t i c s a b o u tc a p ps y s t e mi n i n t e g r a t i o n e n v i r o n m e n ti st h ep r o b l e mo fi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o na n ds h a r e t oc a p p s y s t e m ，t h e yc a nn o t o n l yi n h e r i ts o m ei n f o r m a t i o nf r o mc a ds y s t e m ，b u ta l s oo u t p u ts o m ei n f o r m a t i o nt oc a m s y s t e m t h ei n f o r m a t i o nw h i c h i n h e r i tf r o mc a d s y s t e mc a nh e l pc a p ps y s t e md e s i g np r o c e s s p l a n n i n g ，a n dt h ei n f o r m a t i o nw h i c ho u t p u tt oc a ms y s t e mc a nh e l pi t m a n u f a c t u r et h ep a r t w h i c hh a sb e e nd e s i g n e db yc a d s y s t e m b e c a u s et h es t y l ea n ds l r u c t u r eo fi n f o r m a t i o nw h i c hi sr e q u i r e db yc a d ，c a p pa n dc a m i sd i f f e r e n t ，i ti sv e r yd i f f i c u l tt or e a l i z ei n t e g r a t i o nb e t w e e nt h e s es y s t e m s c a ds y s t e m sw o r ki s t od e s i g nap a r t ，a n dt h ei n f o r m a t i o na b o u tt h i sp a r ti sd e t e r m i n a t e h o w e v e r , t h ei n f o r m a t i o n c a n n o tb eu s e ds m o o t h l yb yc a p pa n dc a m s y s t e mf o rt h ei n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o nm e t h o d a b o u tap a r ti nd i f f e r e n ts y s t e mi sd i f f e r e n t i fc a p pa n dc a m s y s t e mw a n tt ou s eo ft h e s e i n f o r m a t i o na b o u ta p a r ti nc a d , t h e y h a v et ot r a n s f e rt h e s ei n f o r m a t i o nt op r o p e r s t y l e , a n dt h e n t h e yc a nr e c o g n i z ea n d u s et h e m t h e s ey e a r s ，t h e r ea r em a n yr e s e a r c h e sa b o u th o wt om a k ef u l l u s eo ft h ei n f o r m a t i o ni nc a d s y s t e ma n d h o wt od e s c r i b eap a r ti no t h e r s y s t e m s 。d u r i n gt h e s e r e s e a r c h e s ，m a n ym e t h o d sa b o u tp a r ti n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o nh a v eb e e nd e v e l o p e d ，s u c ha sg t c o d em e t h o d ，l a n g u a g ed e s c r i p t i o nm e t h o d ，k n o w l e d g ed e s c r i p t i o nm e t h o d ，f e a t u r ed e s c r i p t i o n m e t h o d , a n ds oo n h o w e v e r , a l lt h e s em e t h o d sn e e dt or e c o g n i z ea n da n a l y z ep a r td r a w i n gb y p e r s o n t h e ya r ea l s on e e di n p u tm a n yi n f o r m a t i o na b o u t ap a r tb y h a n d ，t h i sp r o c e d u r ei sv e r y d i 街c u l t t i m e l e s sa n de a s yt om a k em i s t a k e s s ot h e s em e t h o d sc a n n o tr e a l i z ep r o p e ri n f o r m a t i o n d e s c r i p t i o n t oa p a r t ，s a yn o t h i n go f r e a l i z i n gt h ec a p ps y s t e m i ni n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n t h o wt or e a l i z ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o na n ds h a r eb e t w e e nc a p pa n dc a d i st h ef i r s t l i i a b s t r a c t p r o b l e mw h i c hh a st ob es o l v e da b o u tc a p ps y s t e mi ni n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n t t h e s ey e a r s ， w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc a d t e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yf e a t u r em o d e l i n g ，c a ds y s t e md e s c r i b ea p a r ti sm o r ea n dm o r es p e c i f i c t oa n a l y z ei n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o na n ds a v i n go f c a d s y s t e m ， w ec a l l g e ts t r u c t u r ea n dt o l e r a n c e i n f o r m a t i o na b o u tap a r td i r e c t l yf r o mc a ds y s t e mb y p r o g r a m t h e n ，w ec a nr e c o g n i z et h ei n f o r m a t i o n ，a n dm a t c ht h e m t oi t sf e a t u r ea n ds a v i n g t o s o m ei n f o r m a t i o nw h i c hc a n n o ti n h e r i td i r e c t l yf r o mc a d s y s t e mo rh a v es o m e t h i n gw r o n gi n t h ep r o c e d u r e ，m o d i f yo ri n p u tt h e m b y h a n d a tl a s t ，w eg e ta l lt h ei n f o r m a t i o nw h i c hi sn e e di n c a p ps y s t e m t h e nw ec a n g o f u r t h e rt of i n i s hi n f o r m a t i o n d e s c r i p t i o n a b o u tc a p pi n i n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n ta n dr e a l i z ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o na n ds h a r eb e t w e e nc a d a n dc a p p s y s t e m t h i s p a p e ra n a l y s e s t h es t r u c t u r ea n dk e yt e c h n o l o g yo fc a p ps y s t e mi n i n t e g r a t i o n e n v i r o n m e n t ，t h e np a ym o r ea t t e n t i o nt oi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o nt e c h n o l o g yo fc a d c a p ei n o t h e rw o r d s ，i ti sf e a t u r ed e s c r i p t i o na n dm o d e l i n g t e c h n o l o g yo fp a r ti n f o r m a t i o ni ni n t e g r a t i o n e n v i r o n m e n t t h i s p a p e rc o m p a r e si n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o ni nc a ds y s t e m t oc a p p s y s t e m ，t h e n f i n dt h er e l a t i o no f p a r ti n f o r m a t i o nb e t w e e nc a d a n dc a p p s y s t e m ，f i l r t h e r m o r e ，t h i sp a p e r s t u d yt h ep a s sp r o c e d u r e m l ea n d m e t h o da b o u t p a r ti n f o r m a t i o nw h i c h i sf r o mc a dt oc a p e t ob o xp a r t , t h i s p a p e rb u i l di t s i n f o r m a t i o ns h a r em e c h a n i s ma n dr e a l i z ei t si n f o r m a t i o n d e s c r i p t i o nf o rc a p p i ni n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n t ，m o r e o v e r , w ea l s ob u i l dt h er u l ed a t a b a s eo f p r o c e s sp l a n n i n gb a s eo np r o c e s sp l a n n i n gr u l e sf r o mp r a c t i c e a n dt h e nr e a l i z et h ep r o c e s s p l a n n i n gf i l e sd e s i g n i n g a b o u tb o x p a r tw h i c ha p p l yt h e s ei n f o r m a t i o nt op m c f i c e dc a p ps y s t e m a n dm a k ef u l lu s eo f t h em e r i t o f c o m p u t e r t h ew o r ko f t h i sp a p e rh a sf i n i s h e di ss t a t e da sf o l l o w s 1 ) t h i s p a p e r b u i l d t h e f r a m e o f c a p ps y s t e m i n i n t e g r a t i o n e n v i r o n m e n t b a s e d o n t h er e s e a r c h d e e p l y o fc a d c a p p c a mi n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o nt e c h n o l o g y , a n da n a l y z e i t s k e y t e c h n o l o g y ，t o o 2 ) t h i sp a p e rp a y sm o r ea t t e n t i o nt of e a t u r ei n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o na n dm o d e l i n ga b o u tc a p p s y s t e mi ni n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n t 3 ) t h i sp a p e rs t u d yt h ei n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o no fg e n e r a l l yc a d s y s t e m ，a n dd e v e l o pt h e m e t h o dw h i c hc a ng e ts t r u c t u r ea n dt o l e r a n c ei n f o r m a t i o nf r o mc a d s y s t e md i r e c t l y , 触e m l o r e ，i tp r o v i d e st h er u l eo f m a t c ht h e s ei n f o r m a t i o nt oi t sf e a t u r e t h e nw ec a r lg e t i n f o r m a t i o na n d r e c o g n i z e ，m a t c h ，s a v ea n da p p l yt h e m 4 ) t o t h e s ei n f o r m a t i o nw h i c hc a r m o tg e tt h e mf r o mc a d s y s t e md i r e c t l y , i n p n ti tb yh a n d w e c a nf i n i s hi n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o na n dm o d e l i n gw h i c h p r o p e rt oc a d c a p pi n t e g r a t i o n a f t e rc h e c k i n ga n d s a v i n g 5 ) t h i sp a p e rs t u d yt h er u l e so f p r o c e s sp l a n n i n gi nc a p p s y s t e m ，a n df i n i s hp r o c e s sp l a n n i n g i v a b s t r a c t d e s i g no f s a m p l ep a r to f c a p ps y s t e mi ni n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n t 6 ) t h i sp a p e r r e a l i z et h ei n f o r m a t i o n d e s c r i p t i o no f b o xp a r t ，i tc a ng e tb o xp a r t ss t r u c t u r ea n d t o l e r a n c ei n f o r m a t i o nf r o mc a ds y s t e m d i r e c t l y , m o r e o v e r , t h i sp a p e rf i n i s hp r o c e s s p l a n n i n gd e s i g n i n g a b o u ti t 7 ) t h i s p a p e rv a l i d a t et h ec o n c l u s i o nw h i c h i sa b o u ti n f o r m a t i o n d e s c r i p t i o na n dm o d e l i n gi n i n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n tb a s e do ne n g i n e e r i n gi n s t a n c e t h i sp a p e ri sv e r yi m p o r t a n tt os o l v et h ep r o b l e mo f i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ni ni n t e g r a t i o n m a n u f a c t u r es y s t e ma n df u e lt h ed e v e l o p m e n to f m a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n t h e c a d c a p pi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o nt e c h n o l o g yb a s e do na u t o c a d s y s t e ma b o u tb o xp a r t w h i c hi sp r o v i d e d b y t h i sp a p e rc a na l s ou s eo t h e r p a r ti f i tb em o d i f i e dp r o p e r l y k e y w o r d s ：c a d 、c a p p 、c a m ，c i m s 、f e a t u r e m o d e l i n g ，f e a t u r er e c o g n i t i o n ， g t v 郑州i 大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 本章在综述计算机辅助工艺规程设计( c a p p ) 产生、发展及其在现代制造业中的作用、 地位和重要意义的基础上，着重分析了c a p p 的发展趋势及存在的问题，尤其对集成环境下 c a p p 系统的技术特点及其发展需求进行了深入地研究和探讨，进一步明确了c a p p 及其研 发应用领域急待解决的关键技术问题以及本论文的研究内容和预期目标。 1 1 课题的立题背景及意义 1 11c a p p 在现代制造业中的地位和作用 c a p p ( c o m p u t e ra i d e d p r o c e s sp l a n n i n g ) 即计算机辅助工艺规程设计，是制造业自动 化和信息化的关键环节之一，是先进制造技术的重要组成部分，是c i m s ( 计算机集成制造 系统，c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) 中实现c a d 和c a m 集成的桥梁和纽 带。c a p p 的研发和应用水平在一定程度上决定着制造业自动化和信息化的进程，因此，近 年来倍受学术乔和工程界的关注。 计算机集成制造系统( c i m s ) 是当今自动化领域内的前沿技术，对于提高产品制造的自 动化程度和产品的质量，缩短生产周期具有极其重要的意义，在c i m s 中，c a p p 是实现 c a d c 州一体化的桥梁。其上与c a d 系统相接，根据c a d 系统所设计的零件特征信息，完 成零件的工艺规程设计，下与c a m 系统相连，提供给c a m 系统制造所设计零件的必要信息。 在现代制造业中，应用计算机辅助工艺过程设计，可以使工艺人员从繁琐重复的事务性工 作中解脱出来，迅速编制出完整而详尽的工艺文件，缩短生产准备周期，提高产品制造质 量，进而缩短整个产品开发周期。从发展看，c a p p 可以逐步实现工艺过程设计的自动化及 工艺过程的规范化、标准化与优化，从根本上改变工艺过程设计依赖于个人经验状况，提 高工艺设计质量，并为制定先进合理的工时定额，改善企业管理提供科学依据。 虽然c a d 和c a m 还需要进一步发展和完善，但他们中的一些应用技术，如计算机绘图 技术和n c 加工编程技术已经相当成熟。而c a p p ，从6 0 年代开始研究，直到8 0 年代才逐 步受到工业界的重视；此外，工艺设计受具体制造环境及传统经验和工艺习惯的影响较大。 因此，要制定完善的c a p p 工艺生成决策规则难度很大。近年来，国内外开发了许多c a p p 系统，且专用的c a p p 系统居多，这些c a p p 系统真正用于实际生产的并不多，。而高水平 的c a p p 系统，即能真正使c a d c a p p c a h i 信息集成的系统还未见报导。目前商品化的 c a d c a l 系统基本上是c a d n c 或c a d 脚t 系统，即c a d 系统生成零件几何图形后，要通过 交互方式，由操作人员输入工艺过程和其它数据后，系统才能生成零件的n c 加工程序。 因此，可以说，计算机集成制造系统( c i m s ) 被认为是未来机械制造工业的生产模式， 郑州大学硕士学位论文 第一章绪论 而c a d c a p p c a m 的集成是实施c i m s 最重要的环节之一，其集成的关键是信息的集成与共 享，c a p p 则是这一信息集成链条中承上启下的重要环节。因此，对集成环境下c a p p 及其 关键技术进行深入地研究，对于实现c a d 和c a m 的有效集成是至关重要的。除此之外，c a p p 还与m i s 系统息息相关，因为它生成的工艺文件中还包含许多管理所需要的信息。显然， c a p p 技术的不断发展正在为c i m s 的成功开辟着道路。 显然，开展对c a p p ，尤其是集成化和实用化的c a p p 系统及其关键技术的研究是非常 必要的、紧迫的，对于推进工艺设计自动化，缩短生产准备周期，提高生产的综合效率， 进而促进c i m s 及其制造业信息化的发展具有重要的意义。尽管在过去的几十年里，c i m s 的研究取得了重大的进展。1 ，但其信息的集成与共享仍未取得令人满意的结果。造成信息 集成困难的根本原因在于c a d 、c a p p 、c a i 通常采用了不同的建模方法，而且所需信息的类 型又各不相同，因此实现工艺规划自动化，并解决好c a d c a p p c a m 的链接问题。3 ，已成为 c i m s 进一步发展的迫切需要。c a d c a p p c a m 链接的实质就是要让c a p p 系统准确地“理解” 来自c a d 或用户所提供的设计信息，保证系统的信息畅通，而c a p p 所生成的信息又能被 c a m 系统继承利用，以致制造出理想的零件产品。 c a p p 系统的开发涉及许多领域的知识和技术，包括工艺设计标准化的原理和方法、零 件待加工表面信息的描述、计算机及其外围设备的选用、编程语言的选择和程序设计、数 据的存储和管理( 数据库) 、决策逻辑的开发和应用、计算机绘图和制表排印输出、人工智 能和专家系统等等。当然，不是所有的c a p p 系统的开发都需要上述全部知识技术，但是 c a p p 系统水平越高，则应用的知识和技术就越广泛。比如说，对于集成环境下的c a p p 系 统而言，除了一般c l o p 系统的要求之外，在信息的描述、工艺的决策、数据的管理以及 i 0 接口等方面均有特殊的要求。 因此，c a p p 系统，特别是适合于c a d c a p p c a m 集成的c a p p 系统的研发已成为目前必 须要进行深入研究的重要课题之一。 1 1 2 课题的提出 集成化的c a d c a p p c a i 是c i m s 的核心单元技术之一。随着计算机技术的发展和国内 外对c i m s 的日益重视及研究，以计算机辅助工艺规程设计代替传统手工编制工艺过规程文 件的方法得到了大力发展，但是，由于c a d 、c a p p 、c a m 并没有统一的数据处理方式，各系 统的数据、信息不能共享，这使c a d c a p p c m 的集成系统很难得以实现，自然也就阻碍了 c i m s 的发展。 c a p p 在c a d c a p p c a m 集成中居重要地位，c a d 数据库信息只有经过c a p p 系统才能变 成c a m 的加工信息；c a p p 系统的输出结果还将作为企业生产管理和设计调度等部门决策的 依据，因此，计算机辅助工艺过程设计由于其承上启下的地位而常被视为企业各部门信息 交叉汇集的重要环节之一。 2 一 郑州i 大学硕士学位论文 第一章绪论 工厂 设备 工装 工艺 标准 规范 产莹裳甚售息卜一f 计算机辅助工艺设计( c a p p ) 零件信息 l【：! = ! ! ：= ：兰! 1 计 算 机 工艺 知识 数据 库 工艺路线 工艺规程 材料定额 工时定额 工装明细表 n c p 图1 1c a p p 系统功能总图 因此，要想使c a d c a p p c a m 各系统有效地集成，实现信息的共享是必要的，即必须 使c a d 中的零件信息能够准确方便地传输到c a p p 系统，c a p p 系统对这些信息进行合理的 加工处理后能够输出供生产管理和设计调度等部门合理运作的必要信息。 一般来说，c a p p 系统的功能图如图1 1 所示，c a p p 系统根据产品设计信息，首先完成 零件信息描述，然后根据现有的工艺人员的经验、标准工艺规范及工艺知识库中的信息， 初步完成零件的工艺过程设计，再根据工厂装备、加工规则知识以及设备的性能及加工精 度，完成各工序、工步的设计，最后能输出所要的工艺路线、工艺规程、材料定额、工时 定额、工装明细表以及数控程序n c p 等。 由此可知，产品设计信息以及零件特征信息是c a p p 系统进行工艺计划编制所必需的主 要信息，也是c a p p 系统内部进行工艺决策、推理、工序尺寸计算、刀具路径规划以及仿真 等操作环节的依据和核心。因此，集成环境下c a p p 零件信息的合理描述，不仅关系到c a p p 系统功能的实现，而且关系到c a d c a p p c 州是否能够实现真正意义上的信息集成“。亦即： 零件信息描述是决定集成c a p p 系统成功的关键因素之一，也是制约c a p p 系统集成、乃至 c i m s 发展的瓶颈环节之一。 长期以来，对于c a p p ，尤其是集成c a p p 系统的零件特征信息描述技术一直是c a p p 技 术研究与应用中的一个难点，特别是随着计算机技术的飞速发展，现代制造技术对信息的 集成与共享要求日益提高，可以说，零件信息描述技术的发展现状远不能适应现代制造技 术集成化的要求，不仅严重影响了c a p p 功能的实现和c a d c a p p c a m 信息的有效集成，而 且已严重制约了c i m s 的发展。因此，加大力度开展对集成c a p p 系统零件特征信息描述及 应用技术的研究是非常紧迫和必要的。 c a p p 作为c a d c a p p c a m 集成系统中承上启下的环节，其与c a d 之间的集成，即 c a d c a p p 集成中首先要解决的问题就是c a d 与c a p p 的信息共享问题。即：c a d c a p p 信息 郑州大学硕士学位论文 第一章绪论 集成存在的关键问题是：c a d 中有关的零件特征信息无法有效地传输到c a p p ，以满足其工艺 决策的需要。也就是说，随着c a d 软件、特别是a u t o c a d 的发展，现在c a d 已经能够按照 其特定的方式对零件的主要结构形状、精度及相关的特征信息予以描述、表达和存储；而 c a p p 进行工艺决策时所需的零件特征信息是复杂多样的，既具有独特性，又具有明显的继 承性，也就是说，c a p p 要继承c a d 中的一部分有用的信息，以满足后续编制工艺计划的需 要，但问题是c a p p 目前尚不能有效地获取和利用这些信息。其主要原因有二：一是c a p p 系统自身，对于所需要的复杂多样性的零件信息集合，尚没有一个简明有效地描述方法： 二是c a p p 与c a d 之间统一的信息描述、集成机制尚未很好地建立起来。长期以来，尽管学 术界和工程界对此一直十分关注，但围绕c a p p 系统零件特征信息的描述方法及集成机制的 应用性研究和探讨，未取得实质性的进展。因此，作为c a p p 系统的首要问题零件特征 信息的合理描述问题，至今仍未得到妥善解决。 可以说，为了充分发挥计算机的优势，缩短产品的开发周期，提高企业的生产率，实 现制造业的信息化，则c i m s 中信息有效集成的卡脖子问题迫切需要尽快解决。而为了解决 这一难题，实现其中关键环节c a d c a p p c a m 信息的有效集成“1 ，则必须首先解决好集成环 境下零件信息的合理描述问题。 基于此，本课题本着先进、实用的原则，立足于解决c a p p 系统中的零件信息的合理 描述的问题。通过对c a d 系统已有的零件特征信息进行分析、归纳和总结，研究适合于 c a d c a p p c a m 集成系统的零件特征信息的描述与集成方法：利用关系型数据库技术，实现 对零件信息的合理表示、存储及调用，为实现c a d c a p p c a m 的无缝集成奠定良好的信息共 享基础。并以箱体类零件c a p p 为主要研究对象，基于与a u t o c a d 信息的集成，对箱体类零 件最主要的孔系特征进行合理地描述，并在此基础上完成适合于集成环境下c a p p 所需要的 零件特征信息的描述方法和集成机制的研究。 1 1 3 课题的研究意义 本课题的这一内容是目前国内外c a p p 系统研究中的瓶颈问题之。可以说，没有适合 于c a d c a p p c a m 系统集成。1 的共享信息系统，就不可能实现c a d c a p p c a m 真正意义上的 集成。然而，由于计算机本身的局限性以及实际生产中零件特征信息的复杂性，集成环境 下c a p p 零件特征信息的描述方法和集成机制的研究无疑具有一定的开拓性，对促进c _ p p 系统的功能完善及发展，具有一定的理论深度及重要的工程意义。 1 2 计算机辅助工艺规程设计的发展及研究现状 1 2 1 计算机辅助工艺规程设计的产生背景 工艺设计过程广义上讲是指由原