計(jì)算機(jī)輔助求解工藝尺寸鏈*

胡鳳英

(馬鞍山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽馬鞍山 243000)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工藝裝備自動(dòng)化已成為推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的重要手段。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工藝規(guī)程，可以迅速編制出完備而詳盡的工藝文件，并進(jìn)行精確計(jì)算和校核，從而極大地提高了工藝設(shè)計(jì)人員的工作效率，減少了工藝準(zhǔn)備的時(shí)間，縮短了新產(chǎn)品投產(chǎn)周期。目前國(guó)內(nèi)已開發(fā)的針對(duì)各種零件的CAPP系統(tǒng)，有一個(gè)共同點(diǎn)就是過多地把精力放在工藝決策的問題上，多數(shù)僅僅為用戶提供一個(gè)整理工藝路線的框架，而針對(duì)工藝尺寸鏈計(jì)算的系統(tǒng)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(duì)在工藝尺寸鏈計(jì)算中工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的情況，開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助工藝尺寸鏈自動(dòng)解算系統(tǒng)。該系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)用、效率高，具有良好的人機(jī)交互性和實(shí)時(shí)繪圖功能，直觀性較強(qiáng)，便于用戶對(duì)尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和修改。

1 計(jì)算機(jī)輔助工藝尺寸鏈換算系統(tǒng)總體模型

為了使計(jì)算機(jī)輔助工藝尺寸鏈解算系統(tǒng)具有通用性、獨(dú)立性、可移植性和可持續(xù)發(fā)展性，同時(shí)考慮簡(jiǎn)單、方便、高效原則，將尺寸鏈解算系統(tǒng)設(shè)計(jì)成5大模塊:數(shù)據(jù)輸入、輸出模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、修改及調(diào)用模塊，繪圖模塊，工藝尺寸鏈分析、計(jì)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(gè)數(shù)據(jù)處理功能模塊的底層，負(fù)責(zé)4個(gè)數(shù)據(jù)處理功能模塊間的通信管理、指令生成和分工協(xié)作等任務(wù)。

若用戶在數(shù)據(jù)輸入輸出界面輸完各尺寸環(huán)信息，則會(huì)將該信息通過軟件功能管理模塊傳遞給其他3個(gè)功能模塊，同時(shí)又將數(shù)據(jù)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(jì)算機(jī)輔助工藝尺寸鏈換算系統(tǒng)用戶界面

計(jì)算機(jī)輔助換算系統(tǒng)的用戶主界面如圖1所示，它分為2大部分:菜單欄和系統(tǒng)繪圖區(qū)。

最上部分是換算軟件的標(biāo)題:計(jì)算機(jī)輔助工藝尺寸鏈換算。標(biāo)題下邊是換算系統(tǒng)用戶界面的所有菜單欄:文件、編輯、計(jì)算、選項(xiàng)、制圖和幫助;繪圖區(qū)位于菜單欄的下邊。當(dāng)輸入界面接受各尺寸環(huán)的信息以后，用戶單擊相關(guān)按鈕，零件的工藝尺寸鏈?zhǔn)疽鈭D便顯示在該繪圖區(qū)。

若單擊計(jì)算下拉菜單，用戶可根據(jù)需要選擇下拉菜單中的計(jì)算形式和計(jì)算方法。當(dāng)尺寸環(huán)的信息輸完以后，該模塊即可自動(dòng)判斷各組成環(huán)的增減性，并結(jié)合相關(guān)的尺寸鏈計(jì)算公式，求解出未知環(huán)的尺寸。實(shí)踐證明，本系統(tǒng)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(zhuǎn)體零件的尺寸鏈求解。

3 工藝尺寸鏈求解實(shí)例

3.1 手工計(jì)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(cè)量基準(zhǔn)面都不統(tǒng)一，唯有孔的中心線作為基準(zhǔn)沒有發(fā)生變化。一般地，當(dāng)工藝尺寸鏈中有直徑尺寸時(shí)，應(yīng)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(huán)尺寸A1，尺 寸 A4和 42.5mm為增環(huán)，尺寸 A3=42.4mm為減環(huán)，畫出工藝尺寸鏈如圖2b所示。利用極值法計(jì)算尺寸鏈的基本公式可求得:A4=90.3mm。

3.2 計(jì)算機(jī)輔助解算尺寸鏈

在上節(jié)中分析過齒輪內(nèi)孔及鍵槽加工的工藝尺寸鏈?zhǔn)止び?jì)算方法，可知該工藝尺寸鏈共有4個(gè)尺寸環(huán)，其中 A1、A2、A3的尺寸數(shù)據(jù)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(jì)算機(jī)輔助工藝尺寸鏈換算系統(tǒng)計(jì)算該尺寸鏈時(shí)，首先單擊計(jì)算菜單項(xiàng)，當(dāng)彈出計(jì)算下拉菜單時(shí)，單擊組成環(huán)菜單項(xiàng)，并根據(jù)工藝尺寸鏈的計(jì)算需要選擇計(jì)算方法:極值法或概率法。本例選擇的是極值法計(jì)算，接著會(huì)彈出組成環(huán)計(jì)算輸入對(duì)話框如圖3所示。在該對(duì)話框中，已知環(huán)的個(gè)數(shù)填3。在輸完尺寸A1的基本尺寸和上下偏差數(shù)值以后，尺寸環(huán)的類型選擇“封閉環(huán)”，輸完尺寸A2、A3的數(shù)據(jù)以后，尺寸環(huán)的類型則選擇“組成環(huán)”。接著輸入各環(huán)的位置關(guān)系信息，如:在輸完尺寸環(huán)A3的基本數(shù)據(jù)以后，尺寸環(huán)的端點(diǎn)選擇信息應(yīng)選擇以前一環(huán)的“右”端點(diǎn)為本環(huán)的“右”端點(diǎn)，以第“4”環(huán)的“左”端點(diǎn)作為本環(huán)的“左”端點(diǎn)。再單擊下一環(huán)按鈕，繼續(xù)輸入下一個(gè)尺寸環(huán)的信息。當(dāng)尺寸環(huán)的基本信息都輸完以后，保存本環(huán)并單擊繪圖按鈕，該尺寸鏈的示意圖即可顯示在系統(tǒng)繪圖區(qū)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?zhǔn)疽鈭D大小不合適，可通過在制圖比例級(jí)聯(lián)菜單項(xiàng)中，選擇縮小或放大子菜單項(xiàng)，在彈出的制圖縮小或者放大比例對(duì)話框中輸入相應(yīng)的比例因子即可將尺寸鏈圖調(diào)整到理想的大小。單擊開始計(jì)算按鈕，即可彈出結(jié)果輸出對(duì)話框，如圖5所示，由此可以得出本例的計(jì)算結(jié)果:A4=90.3mm。可見，計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算與手工計(jì)算的結(jié)果完全相同，而且計(jì)算簡(jiǎn)便，不易出錯(cuò)。

4 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)輔助工藝尺寸鏈換算軟件系統(tǒng)成功地解決了在CAPP中調(diào)用自動(dòng)計(jì)算工藝尺寸鏈的功能，本系統(tǒng)運(yùn)行速度快，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)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(jī)交互性，還可以在傳統(tǒng)的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中單獨(dú)使用，非常方便直觀。

［1］呂淑萍.計(jì)算機(jī)輔助建立和計(jì)算工藝尺寸鏈［J］.機(jī)械工程師，2005(5):59－61.

［2］萬(wàn)紅芳.計(jì)算機(jī)輔助工序尺寸及其公差設(shè)計(jì)［M］.上海:中國(guó)紡織大學(xué)出版社，2000.

［3］蘇蘊(yùn).計(jì)算機(jī)輔助工藝尺寸鏈自動(dòng)解算系統(tǒng)的研究與開發(fā)［J］.福建電腦，2010(1):95－96.