滾動軸承CAPP系統的探討

劉 銳，李麗華

（1.中航工業哈爾濱軸承有限公司 經營管理部，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱軸承集團公司 小型球軸承分廠，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 引言

CAPP（Computer Aided Process Planning）是指借助于計算機軟硬件技術和支撐環境，利用計算機進行數值計算、邏輯判斷和推理等功能來制定零件機械加工工藝過程。借助于CAPP系統，可以解決手工工藝設計效率低、精確性差、質量不穩定、不易達到優化等問題。它是通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息（形狀、尺寸等）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內容等工藝文件的過程。CAPP結構如圖1所示。

圖1 CAPP結構圖

2 滾動軸承CAPP系統的結構

CAPP是通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息（形狀、尺寸等）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內容等工藝文件的過程。考慮到滾動軸承精度高、生產自動化程度高等特點,滾動軸承CAPP系統在零件的描述、工藝過程生成及工藝文件輸出等方面有著不同于其他CAPP系統的特點。若忽略它們之間的差異,抽取其共性,便可得到一個典型的滾動軸承CAPP系統的結構,如圖2所示。

圖2 滾動軸承CAPP組成圖

2.1 滾動軸承CAPP系統標準構件

2.1.1 知識庫開發及管理構件

該構件的任務是幫助選取知識,完成建立知識庫,對知識的靜態一致性和冗余度檢驗,以及對知識庫進行管理。其基本功能是提出適應于開發和描述工藝決策知識、資源信息、零件描述信息、工藝參數優化運算和工藝設計規范數據、表格等功能模塊和表達方式,開發成不同類型和不同層次的知識庫。

2.1.2 零件描述和信息輸入構件

其子構件有人—機交互輸入構件、公共數據庫檢索構件和與CAPP系統連接進行信息輸入構件。

2.1.3 工藝過程生成構件

該構件是滾動軸承CAPP系統的核心構件,其功能是產生滾動軸承的工藝過程。因滾動軸承零件的特點,工藝過程生成構件又由檢索式生成工藝過程、綜合式生成工藝過程、智能式生成工藝過程及推理機構件等構成，針對不同類型、不同特點的滾動軸承,可采用檢索式、綜合式、啟動推理機進行智能設計或綜合幾種方法生成滾動軸承的工藝過程。用戶在利用標準構件生成滾動軸承CAPP系統時,可根據本企業生產的具體情況及特點,選擇其中一個、幾個或全部子構件來進行構件組裝形成本企業滾動軸承CAPP系統的工藝過程生成構件。

2.1.4 設備及工、夾、量具管理構件

該構件提供各類設備和工具的數據庫及其管理系統。可借助該構件方便地建立起本單位的設備庫和工具庫,以便工藝決策和生產調度時使用。

2.1.5 解釋模塊構件

對工藝設計各階段的行為作出明確的解釋。

2.1.6 滾動軸承零件信息庫構件

由于滾動軸承件是具有國家標準的一類零件,各種標準滾動軸承的零件信息被儲存到滾動軸承零件信息庫中,包括滾動軸承零件的特征和代號等。它是工藝過程設計的依據。

2.1.7 工藝過程輸出構件

其子構件有:工序圖輸出構件、工藝文件輸出構件、NC（Numerical Control數字控制）加工指令輸出構件、與打印機、繪圖機連接進行工藝輸出構件等。利用該構件可將已生成的工序圖、工藝過程及NC加工指令輸出到計算機屏幕上或通過打印機、繪圖機將它們輸出出來。

2.1.8 NC加工指令生成器構件

本構件是指通過數控機床加工軸承。

2.1.9 加工過程動態仿真構件

加工過程動態仿真是一項十分重要的工作。通過仿真,可以檢查零件加工過程中可能存在的不合理現象和可能出現的干涉和碰撞現象,并用圖形方式結合工藝參數顯示,形象直觀地仿真零件的加工過程。

3 滾動軸承CAD設計流程和CAPP設計流程的對比

企業的設計人員接到一個產品工藝開發設計任務后，需要進行工藝設計。

CAD設計流程要花費10道工序，并且其中存在大量的手工輸入信息，如產品、零部件屬性信息、產品結構信息、產品、零部件圖形信息。而CAPP系統可以省去以產品、部件為單位的工藝信息匯總功能與匯總信息，不但可以提供零件工藝信息，而且能提供產品工藝信息：包括工藝路線、材料定額、工時定額以及有關的工藝文件，大大節約工藝開發流程。CAD設計流程圖和CAPP設計流程圖對比如圖3、圖4所示：CAPP的設計流程非常簡易。

圖3 滾動軸承CAD流程圖

圖4 滾動軸承CAPP流程圖

4 結束語

由于滾動軸承工藝設計本身是一項復雜的、多層次的的過程，因此滾動軸承CAPP系統是將工藝人員從許多工藝設計工作中解脫出來的一種工具，有助于實現以人為本的宜人化的操作、高效的工藝編制手段、工藝信息自動統計匯總，從而縮短軸承的研制周期，提高工藝過程設計效率。

[1] 周福章,劉軍,黃楚舒.滾動軸承計算機輔助工藝過程設計[A].全國高等學校機械加工自動化第六屆學術交流會論文集[C].1994.215-217.

[2] 劉軍，趙秀婷.滾動軸承CAPP專家系統的研究與開發[J].洛陽工學院學報，1998.