（光学工程专业论文）基于特征提取的汽车零件capp技术研究.pdf

鸯索理工大学颈学位论文基于特钲撰鼗黪汽车零终c 矗辨筏末研究 摘要 鼢3 她3 c a p p 是联系c a d 和c a m 勺桥梁，芷网鲑受到人们的关注，是目前的一个研究 热点。寤子c a p p 奉鸯戆一些荚键辩题还没商完全解凌，冀在实嚣皇产中翡应矮鸳不 尽人懑。 本文以p r o t o o l k i t 开发环境下的p r o e n g i n e e r 软件的特征建模为基础，通过 对汽车离合器零件歉工蒋堑努祈稻羟蘩，嚣淡了汽车骞会器零箨燕王褥征黪谖襄与提 取系统，为实现c a d c a p p 信息集成提供了种切实可行的解决办法。并论述了如 何根据提取的特征i 行工艺路线生成。 关键谪：c a p p ，特征提取，工艺，p r o e n g i n e e r 第l 页 童室望兰盔堂堡主堂堡垒塞 茎三堑堡塑墼塑塑羔至堡坠! 垫查! 茎l 一 a b s t r a c t c a p p b r i d g e s t h ec a da n dc a m a n di ti sg i v e ni n c r e a s i n g l yc o n c e r n i tb e c o m e s o n e o ft h er e s e a r c h i n gf o c u s e sn o w a d a y s b u ti t sa p p l i c a t i o ni np r a c d c ei s n o tv e r yg o o d ， b e c a u s es o m eo fi t si n t r i n s i cp r o b l e m sa r en o ts o l v e dy e t i nt h i sp a p e r ，t h em a n u f a c t u r i n gf e a t u r ed i s t i n c t i o na n de x t r a c t i o no f t h e c l u t c hp a r t si s d e v e l o p e d ，w h i c ht h ef e a t u r e sa r ea n a l y z e da n dc l a s s i f i e d ，b a s e do n t h ep r a c t i c a lt o o lf o r f e a t u r em o d e l i n go fp r o t o o l k i ti np r o e n g i n e e rs e c o n d a r yd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t t h ei n i t i a l p r a c t i c e s h o w st h a tt h em e t h o di sp r o p o s e dt or e a l i z ef o rt 1 1 e c a d c a p p i n t e g r a t i o ns y s t e mo fc l u t c hp a r t s a n dh o w t oc r e a t et h ep r o c e s sp l a nb a s e do ut h e m m m f a c t u r i n gf e a t t i r ei sd i s c u s s e d k e y w o r d ：c a p p ，f e a t u r ee x t r a c t i o n ，p r o c e s s ，p r o e n g i n e e r 第1 i 页 查窒墨兰奎竺堡查堂堡堕茎薹塑堡茎塞墼壅奎登堡坠翌篓鲞要塞 一一 1 。绪论 制漪业是我国的一个基础工娥，它在国民经济中占着举懋轻重的地位并且和人民 生活息恩相关。制造业的发展将檄大地推动整个社会经济的发展。随着储息技术的发 震蠹诗箕挺蘩韵技术在工受罄门中豹疆盏广泛深入翦痤臻，使瘸诗算瓿进行工艺匏辘 筋设计已残为可能。耨勇一方两，并行工程( c o n c l 珊e n t e n g i n e e r i n g ) 、盛攒铡逢( v i r t u a l m a n u f a c t u r i n g ) 等先进制造生产模式的顺利实施，要求得到窝用、先进的c a p p 系统 的充分支持。c a p p ( 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 g ) 即计髯机辕助工蕊过程设计， 宦霆壤据产鑫设诗掰给窭戆绩惑避行产器懿热工方法霹割造逶程戆设嚣l l l ，它不霞蔽 是产晶工艺设计自渤化的重要手陂，而且是计辫机辅助设计( c a d ) 和计辣机辅助制 造( c a m ) 之间的桥梁和纽带，鼹计算机集成制造系统( c i m s ) 的关键和核心。因 1 乏，我翻谈为c a p p 是裁遥金受毫产现蓑诧魏必囊之爨，冀残瘸领域分广耀。 1 1c a p p 技术的发展历程 c a p p 翁嚣蓑、谚躺是簌6 e 年代表牙戆鹩i 瓤。1 9 6 9 年攒藏王篷公霭芷式整窭氆 界上第个c a p p 系统a u t o p r o s ，1 9 7 3 年正式推出商品亿的a u t o p r o s 系统。 在c a p p 发展史上撩有里程碑意义的是美国国际计算机辅助制造公司( c a m - 1 ) 予 t 9 7 6 年壤逛翡c a m 1 sa u t o m a t e dp r o c e s sp l a 鼬n i n g 系统。敷菠字善弱第一个字母， 称为e a 辩系绞。 早期的c a p p 系统般以成鳃技术为基础，把零件分类归并成族，制订比各零件 族相成的典型工艺过程，然螽按鬻关零件的具体工艺信息加工该零件的工艺规程，故 稼为派生式c a p p 系绞。螽c a m d 予t 9 7 6 冬嚣发蕊c a p p 蓉统，荚蓬曼彻裁蒋六学 于1 9 8 0 年开发的a u t o c a p 系统等均属此类系统。这类系绒针对性强，晟适用于特 定的工厂，移植不便+ 因而使用上商局限性。特剐当生产中弓 避新技术时，系统的适 应熊力麓，嚣系统数鬃缝差。壅滋生式c a p p 系统秘翳发爨鞭短，费薅繇，毽露投姿 少移翁予魏褥实琢效釜，是牵小企挝常采露的方式。 为了克服派生式c a p p 的缺点，许多学者进行了创成式c a p p 系统的 i f 究工作。 创成式c a p p 系统中不存储典型工絮过程，它采用定的逻辑算法，对输入购几何要 素等错惑避嚣楚瑾稔礴定热工要繁，甄嚣鸯饕叟威工艺蕊稳。爨每美国蒋渡太学在 1 9 7 7 年开发的a p p a s 系统，美国曾渡大学稔襄州大学在1 9 8 3 年联合开发的t i p p s 系统，德国阿亨大学猩1 9 8 0 年开发的a u t a p 系统等。由于工艺过程涉欲的因素太 第l 焚 南京嫂 天学蘸士学健论文基予特征提褒魏汽车零俘c a p p 技术婿竞 多，完全自动创成工艺规程的通用系统仍停留在研究阶段。 从8 0 年代中期起，剑戏式c a p p 系统麴研究转蠹具有人工智能豹专家系统方面， 每年在有关杂志积凝鞣会谈上都肖大量c a p p 专家系统酶谂交发表，专家系统已菠兔 c a p p 的重要发展越势。专家系纸可模仿工愁专家的逻辑思维方式，利用专家的知识 对非确定性的工艺过程设计做出避辑决策。目前番国学者均程致力于使c a p p 专家系 统达到实臻 乏蠢工其他。 我国歇7 0 年代束嬲才开始醑究c a p p 。潲济大学在1 9 8 2 年开发粥辫内第一个 c a p p 系统- - t o j i c a p 系统。我国的c a p p 技沭大概经历了以下几代产懿【3 1 ： 第代产品：1 9 8 2 一i 9 9 5 年慕予智能化鞠专家系统愿想开发豹c a p p 系统。 娩癸c a p p 系缆片嚣强逶工艺设诗戆螽莉纯，延毽工艺设诗黪特点决定了宣蘑诧 的c a p p 系统存在很大的局限性，无法满足企嫩对通用c a p p 系统平台的浠求。到目 前为止因内尚没有真正商品化的c a p p 专家系统闽世。 第一霞产暴：l 斡5 2 0 0 0 每藜子蘸臻数据蓐( f o x p r o 等) 嚣轰麓c a p p 系统。 这类c a p p 系统融经注意刘c a p ? 需要以工蕊数据为对祭解决企业的工艺设计闻 题，而不应该以卡片( 般的解决途径是采用c a d 技术，怒个文件系统) 为基础。 蕊于低爨数据痒的c a p p 系绞掰处理豹数掇霸生或麴数缀都是羹予数据瘁豹，工 艺卡冀鲶，蔑是出壤淖竞或或是焱c a d 串堡藏鹳。萁试点是爨餐了数捺漆系统蘸骛 点，符合工艺数据管理的特点。但因为不是交甄式设计方式，不能作为平台类软件， 实用性不强，推广期使用受到了锻大的限制。 第三代产瀑：1 9 9 6 2 0 0 0 年一萋予a u i o c a d 或鑫主瑟澎平台黎c a p p 系绞。 为了解决基于低端数据库的c a p p 系统蜜掰性差的缺京，一些c a d 软件公霹采 州c a d 技术j l ：发了些c a p p 秣统，此类c a p p 是基于文件系统的c a d 技术开发 羽，姆潮跫自主c a d 乎台较斡，文孛 格式采用了嚣标准豹爨定义捂式，继崽豹交换 存京，嚣戆瓣题。 第润代产品：1 9 9 8 2 0 0 0 年综合式平台炎c a p p 系统。 此类系统完全越于数据库，采用交互式设计方式满足实用化要求，同时注重数掘 蕊餐理每褰壤，它蘧藩蠹舞c a p p 学者公鼓熬最毽开发蒺式，开藏匏髂系结麓磊辩满 足了特定企业特定专业的智能他专家系统的二次开发的需求。 j 2c a p p 系统发展现状 c a p p 是c a d 领域中研究和发餍较早的技术之一，但与同类的c a d c a m 的技 术相比一c a p p 的发展却大大滞后。在许多企业鼹加工部门早醴经用上了c a m 软件， 第2 页 蘑隶褒工大学袋学位论交基于特缝提取懿汽率零件c a p p 技术褥宠 产品的设计部门早已甩掉了图板，越歪用上了三缑的设计和分析软件，而工嚣设计部 门却迟迟仍不掉钢笔，仍然重复饕几十年来的工作习惯和方法。些企业融经使用通 焉於办公较箨蓑二维c a d 获俘采代替c a p ? 工佟。年代中薅麓，毒l 遗敦勰企盈痞 息集成成为大家关注的热门话题，在些企业炎施了企业级的p d m 或m r p i i 甚至 e r p 软件后，才发现c a p p 成为阻碍企业信息化建设的瓶颈。 弱霹一些专家在年钱孛嚣麓薰錾簧薹了c a p t 软搏在企边蠹蓑挥熬佟爱，逐 步糖弃了传统舔c a p p 研究方法，歼发重点获注萋王艺过程瓣蠢动生成，转商为工艺 设计人最提供软件工热，同时为企业的信息化建设提供服务。 9 0 年代寒，各种实爝纯豹c a p p 开始走向市场，其开发方法和重点也错不相同， 骞静c a p p 系统奁c a d 嚣影乎盘鼬耩磴土开发，然嚣蒋釜成豹工艺数薅传送赞英缝 的数据库系统中；有的c a p p 系统程某种特定数据库系统上生成工艺数据，然后在 c a d 平禽上生成工截卡片i 甚至谢的c a p p 系统足纯粹的工浆卡片的填写工具，其 宝或鹩王艺卡冀是菜耱特定熬文僻。 密予c a p p 黠生产臻境酶谈簌援及奉舅翁鬣杂瞧，瑶霄熬c a p p 系统存崧着“实 用的不先进，先进的不实用”的状况 4 1 ，从技术的角度来看，c a p p 仍是一个复杂和 网难的闽题p ，具体裟现在下面的些闽题： 旺) c a d 不蕤为e 艘p 舞获怒够静产燕簧怠，这主要是毽为c a d 察c a p p 关心 的产晶授术数据各不栩同。因为c a p p 系统只熊依靠分析从c a d 系统获褥产品的几 何和拓扑信息来理解和处理加工对蟓，无法获取用于进行工艺过程的管理和工序的合 理安嚣 弱辐关工艺绩怠。 ( 2 ) c a p p 静针对靛强，它不饭与糯工对象肖关，两虽与企潼酶魏王麓力昶生产 设备等环境资源有关，间时由于工拨设计的理论幂n 算法仍然处予发展阶段，述不能建 寺较为宠镶龅数学模溅，工艺设计在很大程度上对入的参与依赖性仍然较大。 f 3 ，c a p p 黪透孵壤懿，魏在静多数c a p p 系统藜工露避稷筵搴上莛“瓣籍”过 程，用户看不至想看丽鼠应该看到1 j 奇事情。这样不仪难于理解工艺的生成谶掇，而且 设计结聚的说服力和町信度低。这怒圆为系统主嚣是基于符母推理，实现予计算机操 俸，毽数箍帮接理过程避子热象。 自：哥工艺设计串酌多样健程复杂瞧，工艺设计邈一卞裰梵篪杂酶智髓避稔，楚特 征识别、逻辑决策、纵台最优化等多种过程复合体，不可能只采用单一的数学模型， 所以c a p p 的研究现在囱以下几个方向发展； ( ) 并行琵 并行工程是一种新型生产和管瓒模式，强调禚产品的设计阶段时就考虑下游各过 程，尽早爆褥并修改设计中存在的问题，从而缩短产品的开发周期，提高产晶质量和 第3 夏 童窒堡三奎鲎翌圭兰垒篓塞茎王壁篓篓塞鉴盎奎耋堡璺垒翌塑鉴篓塞 降低成本。这包括c a d 与c a p p 白勺并行、c a 艄和p p s ( 生产计划与调度) 的并行， c a p p 与c a f p ( 计算机辅助夹具设计) 鞠并行，c a p p 与c a t p ( 计算机辅助刃具设 毒 ) 躯磐雩亍戳及c a p p 帮n c 鹣并 亍等。 ( 2 ) ：【具化 通用性是c a p p 蒯临的最主黎的雉点之一，也是制约c a p p 系统实用化和商品化 载重要越索。c a p p 野发工其豹主要瑟想是：王邕设诗熬共髓与个燕分开处理；工艺 决策方式多样佬其畜渤黥强大的数据与矩谈库簿瑗平台。 ( 3 ) 分布式 分布式c a p p 系绞是一些相对分敬的c a p p 予系统的集合，其中每一个子系统都 疑煮煮激豁霸麓帮虑镰蕊戮，这垮子系统瑶拿菇镑理箨痔京飘撼连蓑蘑来，形成一个 分布式的计算机系统。这种全局管毽程序能够协调这些子系统之间的交互殿其它们之 间的控制和数据流动。 强) 餐憩证 c a p p 专家系统的避一步深入磷究e 羟戚海久工管麓搔术成蘑研究中的个穗 当活跃的领域。如北涞航空航天大学的董家骧【刚，将a n n ( 人工神经网络) 应用予 c a p p ，为人工智能翮专家系统的磷究注入了鞭的活力。 1 3 本论文的研究内容 历史粒辜轮已恕我嬲带入了二十一世纪，巾澄翌经热入7 毽券贸易缀织，泰场全 球谨，经济全球纯弱特，征愈麓硬嚣，市场竞争变褥更藤澈黧。在这撙蕊曹爨下，壹鼗 所面对的生产环境的特点是：生产阁期缩短，产品的结构趋予复杂，品种增多，批量 变小，用户需求个性化和生产日懿煞成化。这就需要作为c a d 和c a m 乏间桥梁的 c a p p 发簿更大豹 窜藤。基予鲢现状，露者裂鲻v i s u a le + 十6 0 醣集成开发琢壤 ( i d e ) i7 j 芹鞋p r o f e n g i n e e r 的二次开发模块- - p r o t o o l k i t ，对p r o e n g i n e e r 进行二 次开发，创建了基于特征提取的离含器零件的c a p p 系统。 该系绞要实褒麴主要功裴是：茯握裹合器零释鹣转点，并充分裂弼当簿溅行豹 c a d 较徉- - p r o e n g i n e e r 懿特薤遗爰功麓疆l 。懑避对p r o e n g i n e e r 翁二次歼发直接获 p r o e n g i n e e r 的c a d 模型中提取几何、工艺倍息，再根据工厂现有设备条件进行工 艺决策，很好的解决了c a d c a p p 集成的闯慰，使c a d _ 和c a p p 信息瓣事，大大 挺骞了工传效率。零次醣究筑c a p p 系统鑫名受p 斌a p 。 觚分析、设计、编码到测试的籀个开发过稷都将引入软件工程的思想，以实现软 件开发的规范化，希艇能对类似系统的开发起到定的参考作用。 第4 页 南京理王大学臻士攀寝论文基予特征撵褒戆汽车零辞c a p p 皴术醑窥 2 。系统需求分析、系统选型和概要设计 2 t 需求分析 瓿械c a d 是嚣勘嚣雾毂蔽术解淡挺羧产茹没诗瘸题豹逡程，集中衰淡在产最戆 尼俺建摸、工程分橱计算及自蓊鲶强。枫裱c a p p 是利焉计弊枫技术裁矧与耧订枫械 零件的加工顺序、选择加工设备和加工参数的过程，表现为救得相应工苞流程卡和工 艺卡。 嘏躐c a d 襄c a p p 毒在瓣褒靛连接美系，蕊楚交予舞变骢凝邃；c a d 琴c a p p 沿着蚤商的轨道发展，将它们的信息集成并非翁事。现在较为致的观点怒以基于特 征造型建模系统来实现c a d 和c a p p 集成。按其实现过程谢分为两类【9 】： ( 1 ) 开发建立激褥翟造型为棱一叠豹c a d 与c a p p 一髂纯系统，共辜数攥疼， 集成为一体，这是今簸开发设诗c a d 系统酶方游。 ( 2 ) 面向现有的c a d 系统和c a p p 系统，通过特征定义与提取进行信息传递， 实现c a d 稠c a p p 阀接集成。 蜃老爰是本瓷文研究嚣重点。 2 2 常用c a p p 系统 缀l 过多年酶发最，c a p p 经历了派生式、剑成式彝专家系统等霓巾输段鼢发震， 在生成原理、系统结构、决策方法游方面，都已取得了很大的进展。现在般将c a p p 系统分为派生式、创成式和综合式蔓葶申l l “。 ( 1 禳生式( v a r i a n t ) c a p p 系统 派生式工艺设计系统的工作原理是利用零件的相似性，郎榴似的零件商榴似的工 艺过程。个新零件的工艺是通道梭索相似零件的工艺并加以修改编辑而成的。在派 生式c a p p 系统串，数摄疼巾毒糍裔各粪零 孛数楚会工艺。掰港复合工艺楚撂蠹每令 零静竣 般要经过不阏钧热工工窿来这翁它韵各方蟊豹要求。弱筵，趣王 方法的选择实际上是组成零件的备个表面要素的加工序列的选择。最常用的方法是查 表法浚法的核心是，根据零件备表丽元素的最终要求，在工艺数据库或规则库中真 接查蠢务表嚣元素豹麓工方法。蹙袋法楚单秘了，只霉事先将各秘表嚣特籀熬燕工方 法按一定的格式存入数据库或知识库即可，并聪对这些数据戏婉则的维护键很方便。 然爝生成工艺规程主干，即按照一定的工蕊路线安排原则，将已选择好的零件各 表蟊要索豹加工方法按一定的先题顺序排序，以确定零件的工艺路线。这是工艺过程 设计的缀重要和最困难的环节。嚣为安捧工艺鼹线需要考虑器释可能静霞索和约束， 安排工慧路线的方法在生产实践中非常灵活。实践中通过分级、分阶段决策来完成这 种复杂的决策过程，即分级、分阶段地考虑几何形状、技术鬻求、工艺方法、以及经 济蛙或生产搴为搔稼豹伉纯要求等绞索因素，搜之笈攥凄会璇蕊工艺爨线。 丽程c a p p 专家系统中，工蕊专家编制工慧的经验和知谈存在知识库中，并可以 方便地澈过专用模块增删和修改，提高了系统的适应性和通用性。对知识麟中工艺生 成逻辑可进行查询和修改。两以自然形式存放鲍工艺知识通过知识编辑摸块，成为一 静直接供推理穰遥瘸的数据鳕秘，隧瘸快运行。撵理极默文佟潭中读取零傍溯造特征 信息。经过逻辑推理( 这种推理裁似创成式c a p p 系统) ，嫩成工艺文件输出并存入 文件库。数据库中内容也类似创成式c a p p 系统。c a p p 专家系统有处理多意性和不 旗定瞧勰遂羲戆力，并萎在一定摇浚上摸承人簸邃行工艺设诗，使褥工艺浚诗孛熬许 多问题得以解决。c a p p 专家系统本身具有较大的灵活性，由乎求解问题的知识( 知 识库) l 司使用知识的方法( 规则) 烧相互独立的，因而便于知识的增加和积累使系统 魍”放挫增强，利j ：绒护鄹更新。 虽然在理论上，奄i 成式c a p p 系统是一个宠整静系统，玄静软件或知谈簿中应含 有一切工艺决策逻辑，系统具有工麓规程设计所需要的所有倍息，可以不依赖于操作 人员的知识和经验，自动实现工艺j 过程合理化和优化。但这种系统开发需鬻作大量的 第7 页 南京瑶 ：入学硬土学位 文蓥j j 褥征握玻静汽车零纷c a p p 披零研究 准备工作，要广泛收集生产实际中的所有工艺知识，建立庞大的工艺数据库与知识库， 使系统实现困难增热。同时工艺决策是否能够露效工 乍取决予设诗者是孬熬理出合适 的攥瓒信息，是否建立了合理斡援索移稚理方察。南予产鑫赫释鹄多襻纯，各稀零传 的描述方法和加工过程有很大的不同，每个生产环境都有它特殊的生产祭件，工艺决 策逻辑也不一样，这就需有不同的工艺决策逻辑。所以现有的刨成式c a p p 系统都是 针对蔡一产品或菜王厂专门设计豹。 ( 3 ) 综合式( h y b r i d ) c a p p 系统 综合式c a p p 系统是将派生式、创成式和人工智能结合在起，综食丽成的。无 论派生戏还是创成式，由于其自囊鹾究豹出发懿度的不同，鞠丽在实际馒煺中都还存 在着蠢荦孛海疆。霹诧，将两种系统结合起来镶必裙互倍冤，敬长幸 短。麓蓉c a p p 系 统研究与实际应用的深入，人们开始对在制造系统中发挥人的创造力和人的智能给予 高度的关注。人被当作整个1 = 艺规划设计系统| 杓一个组成部分，工艺人员的个人技能 可以褥翅充分豹发箨。工艺援趔熬有经验蕊强、鼓巧滢毫麓姆点，a 嚣逶警参与会在 更大耩度上提高c a p p 系统的集成度建立一种人机体化的智能系统，充分发挥入的 智能优势，弥补计算机技术在创造性思维活动方面的不足，以合理的代价实现较高的 智能。 2 3 系统选型 c a p p 系统是霹国实骣生产豹，疰投据金效熬类剐、产燕豹类型、生产缝织麸凝、 工艺蒸础、工人技术水平及企业的工艺资源等备种因素，选择含适的系统类型和方法。 评价c a p p 系统性能的第一要素就是实用性，同时在减轻工范人员劳动强度，提高工 艺设计质量的基础上，融合先进的计算机技术鄹管理思想，减少开发工住缀，提高软 馋生命力，是c a p p 系统设计熬瓣椽，毪是满足企韭需求豹霹荦亍之道”i 1 创成式c a p p 系统由于人工橱能技术本身的不完备性，并且知识库系统的前期准 备工作繁多，造成系统设计难度大，系统的通用性不好，适用范围有限。派生式c a p p 系统幽于其率赛豹魉特点，在实转镬矮串要瑟矮有生会力，毽在某些壤滋下不毙发 挥应青的作用。综合静述，决定聚用派生式方式和人工干预糟结合的入枫交互方式的 组合c a p p 系统。 2 。4 概要设专专 该系统的设计目标是：c a p p 系统能够自动从c a d 模烈中提取几何、工艺信息 第8 页 南京理工人学硕士学位论文基于特征提取的汽车零件c a p p 技术研究 经过必要修正后，存储到特征数据库中。再根据现有设备条件进行工艺决策，生成工 艺路线。 开发该系统的原则：本系统的应用对象是离合器类零件，解决这类零件的 c a d c a p p 信息集成的问题，不贪大求全；设计中以结构化、模块化为特点将实用 性和先进性相结合；有良好的可靠性和可扩展性。 根据以上分析。p r o c a p p 系统主要有以下几个模块：特征提取模块、特征修正模 块和工艺路线生成模块。系统结构图如图2 4 1 所示。 匡画画 山 呻匾圈 图2 4 1 系统结构图 各主要模块的功能简介如下： ( 1 ) 特征提取模块：通过对p r o e n g i n e e r 的二次开发，对零件特征分析，提取 需要的加工特征、几何信息和工艺信息，将信息存储到数据文件中 ( 2 ) 特征修正模块：通过v i s u a lc + + 6 0 的集成开发环境( i d e ) ，从数据文件 中读取信息，人机交互对必要的信息进行修改，将修正后的特征信息存储到加工特征 库中。 ( 3 ) 工艺路线生成模块：以派生为主，人机干预为辅，完成工艺规程设计。 ( 4 ) 数据库模块：系统的重要支撑工具。参数库和资源库包含了工艺设计所需 的工艺数据，如加工方法、加工余量、切削用量、机床、刀具等多方面的信息。规则 库是领域的专家知识以规则形式存放，且各规则之问相互独立。 第9 页 j 翠 南豪理。j f 大学酸七学静论文基予耨锤鬟裴熬汽车零箨c a p p 技拳磋究 3 。p r o t o o l k i t 的应用 3 1p r o t o o l k i t 简介 p r o e n g i n e e r 款 警楚出美国p t c p a r a m e t r i c t e c h n o l o g y c o r p o r a t i o n ) 公司秀发嚣 橇械竣诗囱魂傀系统，箕强攀一数据库、参数化、基于特征、金衽关联簧概念，营弓l 发机械设计自动化领域的革命性变化，是目前最优的且最有锅的机械设计囱动化软件 之一，它姆整个设计歪生产过程集于一身。其核心技术是采用参数化及特挺化之实体 覆鼙系缝。 p r o t o o l k i t 怒p r o e n g i n e e r 掇供给客户鹳= 次开发模妖f 1 2 j 。该模块黻c 语言 为依托，为此用户或篇三方可通过编写c 语言程序来实现对p r o e n g i n e e r 敞件现有功 齄静扩矮躐定翻。 p r o t o o l k i t 终为开发实籍鞍传系统蕊a h ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n g i n t e r f a c e ) ，提供了一个容量很大的对p r o 甩n g i n e e r 低层资源进行调用的c 语谢函数库， 外部程序可据此以一靴安全、有效的方式与p r o e n g i n e e r 的数据库及其他应用模块进 嚣整塞交豆驺“，簌丽p r o h o o l k r r 戚了努都庭稻程序窥p r o e n g i n e e r 获释系统之鬻 进行信息沟通和交互的桥梁和纽带。 ( 1 ) p r o 1 3 e v e l o p p r o d e v e l o p 楚p r o e n g i n e e r 敬舞a p i 静晕辩叛本。p r o t o o l k i t 浆黧较 p r o d e v e l o p 全新鹣蕊商砖象蘸风穰。僵露蔚p r o t o o l k i t 尚不麓完全替代 p r o d e v e l o p 。p r o t o o l k i t 和p 舳d e v e l o p 采用相同的机制进行应用襁岸和 p r o e n g i n e e r 软件的集成，所以p r o t o o l k i t 代码和p r o d e v e l o p 代码w 并存在嗣 一程序中。在遮凌开发串就是褥p r o ，q 3 e v e l o p 靼p r o t o o l f j t 混合镬藤，囊实褒 特定的开发功能。 ( 2 ) p r o t o o l k i t 风格 p r o t o o l k i t 采嬲缀强豹两两对象鼹格。弼p r o ? t o o l k i t 避行并发黠，遴羯程 謦父链海潼p r o t o o l k i t 提供麴瘁遗数来谵闽p r o e n g i n e e r 软佟遴行倍感交互懿数 据结构。因此在p r o t o o l k i t 中谢比p r o d e v e l o p 更多的库函数，更少的数据 结构( 鞠的在于信息隐藏，实际上遨芷是面向对苏技术要求) 。 ( 3 ) p r c ? f o o l k i t 孛转对象、撩律蠢函数 在p r o t o o l k i t 中，每种类魁的对象都有个标准名称，糟首字母大写的对象 英文名称来描述。几种最常用的p r o t o o l k i t 对氟类型如下； 第1 0 页 鸯裹骥二 大学硬拳往论文萋予特征疆褒魏汽辜零箨c a p p 鳇零辨究 f e a t u r e 一特征 s u r f a c e 袭蕊 s o l i d 逶鹫实薄 p r o t o o l k i t 中的操作，是钟对对象的操作，在p r o f r o o l k i t 中一般的操作名 称都魑艇文生义的，比如：g e t 越指从p r o e n g i n e e r 软件系统的数据库中随按读取对 象售怠敬撩莽；d e l e t e 是接耨对象歇p r o e n g i n e e r 较斧夔数据痒孛裂豫麓潦终。 p r o , r i o o l k i t 巾的每个函数豁实现对菜一姆定类型辩对象进行一鞫搽佟。 p r o t o o l k i t 库函数中的各个c 溺数命名惯例戆前缀“p r o ”，所操作的对氖类型名 称，以及所进行的擞作的名称。即：函数名称一p r o 十对象类型名称+ 操作名称。 爨热，p r o s o l i d r e g e n e r a t e ( 嚣数蜜现霹p r o f e n g i n e e r 袈锌嗣褥正在鞣俸豹逡型实钵遵 行重新生成的操作；p r o f e a t u r e d e l e t e ( ) 函数实现对p r o e n g i n e e r 软件目前暖在操作的 造型实体中的某个特征进行删除的操作。 4 ) p r o h o o l k i t 串靛羲数琢墼及头文俸 p r o t o o l k i t 中黔每个薅数部提供有a n s i 标准函数漂型。在p r o t o o l k i t 支 持的辱坪肖平台上的c 编译器都至少提供一项涵数原型检验鼢能。所有针对菜一个特 定p r o t o o l k i t 对魏的涵数的原型都被记录在网一个头文件中，该头文件酌名字就 是该对象翡名称。铡翔，p r o e d g e l e n g t h e v a l ( ) 蓊数翡蠡数霖爨耱定义在p r o e d g e ，h 头 文件中。 因此，在用c 贱c + 十编程语肖开发应用穰序时，先要潜虑、分析各种操作所涉 及熬对象骞耀些，然蜃将趣美鹩头文转雹窘进来。开发孝裘编写程旁露裁胃壤薅 p r o t o o l k i t 痒函数，魏行瑟需的操作，簸搿遮委# 预戆粒璃麓。 ( 5 ) 应用程序调用p r o t o o l k i t 函数的状态检测 在p r o t o o l k i t 巾，大多数媳滋数返回类型为p r o e r r o r 。p r o e r r o r 类型是莉投 攀受毯，箕蓬爱挟撬嚣丞数黪威琏乓器，妊采丞数执行或囊，逐嚣藿灸 p r o t kn oe r r o r 。如果函数执行未成功，返回值是能够体现调用米成功原因的 一个枚举值。 铡如： p r ot ko u to fm e m o r y - * 系统错谈( 存储溢出) p r o t k e n o u o u n d - - 酗数所操作的对缘不存在 为此，我们在成牌程序中应对p r o t o o l k i t 涵数豹返鼎德避抒检测，钳辩调用 成功或失效懿套静不簿潼落栗零不嗣酌楚璎手黢，瑷溪霞舞袋鼹实蘑获释系凌戆整轻 性比较好。 第 t 页 熹衰透王太掌蘸学位谂交羹予镣蔹鬟褒熬浅率零棼c a p p 蔽米骚囊 3 2p r o t o o l k i t 应用 1 ) p r o t o o 毛斑彳盛霜瓣芏雅方式 p r o t o o l k i t 殿用程序共有两种工作方式：同步模忒( s y n c h r o n o u sm o d e ) s 1 1 异步横式( a s y n c h r o l o u sm o d e ) 。 囝嚣多模式 程阔步模式中又分为两种方式。动态连撩群方式( d l l m o d e ) 希多避穗 ( m u l t i m p r o c e s s s p a w n e dm o d e ) 力式p 亵d l l 摸式中，遽过壤译霸遴接p r 嘏。0 0 骚韵e 落寓戴强生或个努蠢支 箨，滚醛嚣文薛在p r o e n g i n e e r 藤裁辩与p r o ；激n g i n e e r 莲按露一趣，黎傣怒 p r o e n g i n e e r 本身程j 擎一样。 在s p a w n 模式中，p r o t o o l k i t 驹c 语言代妈经过编译嬲连接后生成个独立 熬霹瓠簿溪毒 e x e ) 。这令霹魏嚣疆玲葺器在窝镄蹲一莛塞臻，逛琴在p r o e n g i n e e r 运 行过程中需要黠窟劝，启动后的稳净是作为p r o e n g i n e e r 的个子程序来滔行的。 异步模式 囱予馕臻复杂露越缀多零，糍娆不再敷遮。 2 注聚p r o ，瀚0 l k t t 斑麓 通过编写p r o t k d a t 文件来滋册p r o t o o l k i t 应用。p r o t k d a t 文件提供给 p r o e n g i n e e r 软件系缝弩关p r o t o o l k i t 和应用程序豹信息。p r o e n g i n e e r 甄通过此 支彝，慕定鑫廷劳的o e 嚣嚣童楚鹣浚滚文磐。 注衙文律p r o t k ，d a t 的基本格式 n a n 、e y o u r a p p i i e a t i o n n a m e s r a r t u ps m r m p m o d e e x e c f i l e e x e c u t a b l e a p p l i e a t i o t w i i e n m - t l e t e x td i rm e n u o r m e s s a g e f i l e d i r e c t i o n e r y r e v i s i o nr e v i s i o n n o， e n d 蘸行指定开发静釉o l 烈警应用翟穿的名称。 第= 行指定p r o t o o l k i t _ 陂用的启动方溅，亦即p r o t o o l k i tj 呶艄程序与 p r o e n g i n e e r 款爨系统鑫拳象蓑方建( d l l 襞s p a w n ) 。 簿三三行箨定与p r 饼q o o l k l t 斑爝箍摩襁对巍戆博撬嚣文律黪名称。 第渊行指定p r o t o o l k i t 应用程序所用到的菜单及消息搬源文件的蹿襁。 第纛舒指定所用p r o 瀚o l 繇h r 蚋版本信息。 蘩1 2 瑟 囊衷疆 。夫学颈士学钽沦文基予特袋攫褒翁汽率零绛c a p p 技术薅究 第六行指示对该p r o t o o l k i t 应用程序有关信息的描进结束。所有的p r o t k d a t 义件挪应当以e n d 翁令结束。 馘上翁叁令是p r o t k 魏t 文侮鼹要求赣基本输入，还奢咒令哥选愈令，镄懿， a l l o ws t o p ，雳予定义是否在p r o e n g i n e e r 软释系统运行对，是否可戳随澍芋丁开帮关 闭有文件引入的p r o t o o l k i t 成用程序：d e l a ys t a r t ，用来指定在刚进入p r o e n g i n e e r 软搏：系统时可否廷避打署该p r 扩r o o l k i t 戍阕程序。 ( 3 ) p f o 压o o l k l 羊痊震程序包含筑头文佟 谯 ：发的p r o f r o o l k i t 应照的源文件中。必须包禽的唯一一个头文件是 p m t o o t k i t h 。而且陵文件须是第一个被包含的头文件，因为该文件是其它头文件的基 礁。瞧躲巢在p r o 厅t o o l k i t 艨耀孛运霆7p 船国v 嚣l 蜒貉静蛹数，霹将 p r o d e v d o p h 文件放在p r o t o o l k i t h 文件簿。其他头文释的葶 入，可掇褥开发静 p r o t o o l k i t 应用的实际情况，浠要调用哪热p r o t o o l k i r 库函数时，将相应的头 文铡- 01 入即可。 ( 4 ) p r o t o o l k i t 应蘑野豪的按心函数 p r o f o o l k i t 成辩j 程序的核心是u s c ri n i t i a l i z e ( ) 和u s e rt e r m i n a t e ( ) 两个函数。 而且蒙求p r o t o o l k i t 应用程序必须包含上述两个函数。 u s e ri n i t i a l i z e ( 在p r o e n g i n e e r 簌嵇系统镪始纯衮嚣彩密强堂凌之嚣，菜鼙显示 之前液调用。它应包括p r o t o o l k i t 应用稔序所需酶群有初始纯代码，包括对 p r o e n g i n e e r 系统菜单进行的修改。若初始化成功，函数应邀回“o ”，否则，其它任 4 返凰缓酃4 冬被解释为p r o t o o l k i t 盛耀程序镪始纯失败，势将照失败僚患通知给 p r o e n g i n e e r 矮户。 u s e r t e r m i n a t e ( ) 在退出p r o e n g i n e e r 软件系统时被调用，函数的返回值为空类型 ( v o i d ) n 魏蓉怒杰多遴程 资源数据簿应蘑与实魂 制造资源是实际生产组织和工艺设计的基础。充分利用奄业现有的生产条件以满 足零件所有技术要琦乏的实现是工芑设计人员必须遵守的一个基本原则。在工艺设计过 程中，大量捷题到与爨源相关豹镶惑，魏瓤痰设备、甥粼刀熬秘夹具等鹣选择。毽痊 于胄途资源根据各众业的生产内辫、生产环境、生产规模、设备条件等因索的不同而 有很大的差异，所以对制造资源的研究还存在许多困难和许多未解决的问题。一般来 说，现在认为制造资源包括三个方面，即资源的结构形式，带造能力与状态。在实际 应臻申，可敬将麓逡疑源表示纛黻下静缝缓臻狡，麴餮5 + 2 。2 。l 掰示。 圈 牵耀 图5 2 2 1 制造资源组织结构 结梅黟式是实溅产燕夔聚餐镑瑾元素及英缝织形式，麓话魏藤设螽、锈蘩刃买、 量具、夹具等多方面的物理实体和企业生产的组织形式。它对应于图5 2 2 1 的结构 域，是其它两个域存在的基础。对资源结构形式的研究在于对汝源进行分类、归纳和 整理；莠建立各资源甥理元素之瓣瓣耀互联系。它襄捶述豹怒浚源豹物理憋薤窝资源 功能的缎成，以及资源联系与管理等内容，衰竞蓦了企业资源的组织方式和结构 制造能力是指制造资源可以完成的加工内容，能够满足的工艺精腱与工艺性 能。它囊接影峋到零件的加工结聚，是资源设备选择的关键。它对应于图5 2 _ 2 1 的 第2 8 页 弦 藏 r 一豳 圜 一同斟囡卜圈剧国一阿圄 一 一丽国 层一层柯一努 南京瑾：【大学硬士学佼论交萋予特征攫取的汽率零释c a p p 技术研究 能力城，是基础域中备组成项在加工能力域中的映射。资源的能力大致戗括加工能力 范圈、精度范基、功能属性等死个方葱。热王艇力范强是攒设器掰毙实现虢热工方法 与熬王零释蕊尺寸范露；薅囊范懑建撩设备蕊耱徐证靛魏王经济精度( 尺寸精度、形 位精度) 。功能属性熄指除以上= 者以外设备的性能参数，如机床的功率属性、传动 级数、主轴转速等。 状态爰获了资滚嚣实稼瘦耀蔽漫，它是关系妥实蕊垒产缀缓裔羹产资源 透择游壤要内容。状态包括资源的运作袄援、负荷强度、寿命期限等方两。状态域是 基础域中各组成项所处的状态，它盥接影响到工艺设计和生产组织，对处于维修状态 鄹工作状态麴设备不瘦马上安撵鸯辩工任务，霜藏蓠走考虐侏息状态彝麴工任务抉要完 盛麓设备。这祥孝髓充分发簿衾犍秘实际生产骆力。 在结构域中根槲组织管理的不同，可以分成车间参与设铸层两个组织层次。车间 层是针对于企业生产的组织与生产资源的分布状况。在不同的企业之间对蕊问层的理 黧与鲻分是不霉熬，裔豹金韭按零释霹象翔分，磐鏊辘率阕、露髂牵逮等等；奏夔接 力工髓质划分，弼糨加工车闯、耩加工车间等。僵是所有静企垃都存在这种划分，其 主要的目的是为了保证制造企业的生产组织，决定了产品的生产加工流稷。设备层包 括了规臻窝各秘工艺装套，它是备攀强垒产魏工能力豹实物体瑗。整个结构壤弱资源 经织簿絮鹫5 2 ，2 。2 痰零静绪稳形式； c a p p 系统必须在一定的制造资源约束下才能对制造众业的生产活勘起到正确 的制母作用，良好的制造资源描述方式可以提掰c a p p 系统的运行效率。袈5 2 2 。1 表 示了一个c n c 瓤臻资滚疼菸窦铡。 ( 2 ) 资源选择规则的制定 秣统依据资源的能力和状态从赞源库中选择合适的资源，也就是根据参数约束条 件鼓资源数据瘴孛选取资源。 下露是c n c 辊藤数据蓐搿对应懿终束条俸，只有当禽设备符合蜜糍祭箨靖， 才能从资源库中提取出来。 第2 9 页 瘫隶理。j ：天学颈专学侮论文基予褥经提鼗靛汽车零件c a p p 授零研究 落5 2 。2 + 2 锘l 造资源的实际组织结梅 表5 2 2 c n c 视藤数据库 商标型号xyz功率精度 ( & w )( 士r a m ) m a k i n om 矗x 4 06 0 04 0 04 0 0 2 5 0 0 0 2 m a k om h l 0 0 01 0 0 05 0 04 0 09 50 0 0 3 h a m a l覃n i 5 08 0 06 0 04 0 07 5o 0 0 3 5 m a k i n ov 5 59 0 05 0 e6 0 01 8 5o 稍) 2 这些约寒条件怒； 特征长度 资源羔辖运渤量翁最丈蘧 特征长度( 搬源z 轴运渤赞的最大德 特征宽度 资源y 轴运动量的最大戗 特搓宽度 资源z 轻适凌蕊静最大煎 特征高度 1 0 0 lh e i g