超硬材料刀具(金剛石刀具、復(fù)合超硬刀具等)在機械制造領(lǐng)域的應(yīng)用，極大的提高了勞動生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，提高了產(chǎn)品檔次、降低了制造成本。超硬材料刀具制造業(yè)中多數(shù)是中小企業(yè)，其特點是:企業(yè)規(guī)模不大，產(chǎn)品種類不多但專業(yè)性強，其設(shè)計制造過程盡管需要查詢多方面的大量的數(shù)據(jù)信息，但涉及的因素是有限的，且設(shè)計內(nèi)容和程序基本不變.制造工藝過程也相對固定，變化小。對CAPP系統(tǒng)的要求是:效率高、實用性強、可靠性好、經(jīng)濟性好、智能化程度要求不高、創(chuàng)新的成份少。由于企業(yè)自身規(guī)模的限制.其對系統(tǒng)的投入有限，不可能要求對其進行復(fù)雜的二次開發(fā)。因此，面向中小型企業(yè)的CAPP系統(tǒng)應(yīng)盡可能簡單、實用、方便、快捷。
鄭州某超硬材料刀具公司是一家小型專業(yè)制造超硬材料車刀、鎖刀的工廠，主要生產(chǎn)形式是根據(jù)客戶需要定制超硬材料刀具。其CAPP系統(tǒng)的主要任務(wù)是:快速生成刀具設(shè)計圖、加工工序卡和工藝信息管理。根據(jù)要求，選擇以刀具分類、幾何結(jié)構(gòu)、功能、加工工序為特征，使用VB,Access和AutoCAD為開發(fā)工具，進行超硬材料刀具CAPP系統(tǒng)的設(shè)計。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計
本系統(tǒng)根據(jù)超硬材料刀具的分類、幾何結(jié)構(gòu)、使用功能、加工工序為特征進行編碼，從而實現(xiàn)零件的信息輸人。在系統(tǒng)中，利用VB語言建立零件選擇和零件特征選擇界面，以人機交互的方式來實現(xiàn)零件特征的輸人以及特征參數(shù)的輸人。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，利用幾何結(jié)構(gòu)特征、功能特征、加工工序特征建立零件的完整信息庫，并通過VB對它進行訪問，，以進行相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲、編輯、檢索、統(tǒng)計及打印等。標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程存儲在"標(biāo)誰工藝規(guī)程文件庫中"，在該數(shù)據(jù)庫中包含各零件的標(biāo)誰工藝規(guī)程，直接利用零件族代號作為索引來對應(yīng)該零件的工藝規(guī)程。當(dāng)搜索到工藝規(guī)程之后，自動生成各工序中的加工工藝參數(shù)，顯示自動生成的工藝規(guī)程提供給使用者修改。圖1所示為CAPP系統(tǒng)框圖。
圖1 CAPP系統(tǒng)框圖
2 編碼系統(tǒng)設(shè)計
2.1 編碼的構(gòu)成
計算機輔助工藝過程設(shè)計的基礎(chǔ)是應(yīng)用成組技術(shù)理論，根據(jù)零件的外型或加工特征來進行編碼，即編制GT代碼，然后采用詳細的GT代碼或描述語言來描述待加工的零件，其工藝規(guī)程由若干"工藝規(guī)程塊"來組合1210因此，超硬材料刀具CAPP系統(tǒng)設(shè)計的第一步就是要確立該系統(tǒng)的編碼系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中除包含工藝設(shè)計系統(tǒng)外，同時還包括CAD系統(tǒng)，因此，在開發(fā)本系統(tǒng)時不僅使編碼以搜索工藝規(guī)程為目的，而且還要用來建立相應(yīng)的圖形。因此，我們在綜合考慮超硬材料刀具外形和工藝因素的基礎(chǔ)上，建立了編碼系統(tǒng)。該編碼系統(tǒng)為16位編碼，采用數(shù)字一字母制的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，前12位定義零件的形抉，后4位定義"工藝規(guī)程塊"。
2.2編碼系統(tǒng)的生成
使用VB語言建立零件選擇界面，采用人機對話方式。用戶在使用該系統(tǒng)時，根據(jù)計算機屏幕顯示的提問內(nèi)容，給出自己的選擇，該系統(tǒng)就會自動地根據(jù)用戶的選擇，自動組成將要制造的刀具編碼。
3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計
建立數(shù)據(jù)庫是本系統(tǒng)設(shè)計的第二步，是最重要的一步。其關(guān)鍵問題是弄清和理順各種超硬刀具的工序過程以及它們之間的相互關(guān)系，并通過編程語言對芥進行訪問。主要內(nèi)容包括:標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)庫、工序數(shù)據(jù)庫、工序圖庫、刀具庫、夾具庫、機床庫、工藝模板庫、工藝規(guī)則庫和工藝文檔資料庫等。在建立數(shù)據(jù)庫時，系統(tǒng)采用多表和小表的方式，數(shù)據(jù)表與數(shù)據(jù)表之間通過關(guān)鍵字進行聯(lián)接、保證數(shù)據(jù)的共享性、一致性和可擴充性。在本系統(tǒng)中，選擇Access2003作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。使用VB提供的應(yīng)用程序，DataManager對數(shù)據(jù)進行操作。
4 刀具設(shè)計圖生成
刀具設(shè)計圖是由零件代碼檢索到相應(yīng)的繪圖文件，再由繪圖文件生成其圖形。從上面的敘述中知道，該系統(tǒng)的編碼中考慮到了零件外型特征的因素，因此，繪圖文件的檢索可以以零件的代碼為索引，方便地找到與刀具外型特征相對應(yīng)的繪圖文件.接著按照零件代碼去相應(yīng)的標(biāo)淮刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)庫中讀出結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后與設(shè)計計算出的刀具參數(shù)值一起寫進刀具結(jié)果參數(shù)庫中，這時繪圖文件就去打開該參數(shù)庫，讀取參數(shù)值，生成圖形文件。刀具設(shè)計圖的建立是用AutoCAD軟件包來完成的，AutoCAD軟件為用戶提供了一個允許從文件中讀取命令組的功能，利用該功能可以執(zhí)行一組預(yù)定的命令序列，并且可在運行AutoCAD時啟動這些命令。在刀具設(shè)計圖的建立過程中，就是利用AutoCAD的這一特殊功能來完成的，在該系統(tǒng)中SCR文本文件的生成模塊是用VB語言編制的，而對刀具實體圖形的修飾參量，是由系統(tǒng)從刀具設(shè)計計算結(jié)果數(shù)據(jù)文件中讀取，而調(diào)用產(chǎn)生圖形的SCR文件的VB語言程序，是由開始的刀具零件編碼索引的，零件代碼不僅索引工藝規(guī)程，而且索引繪圖文件。
5 工藝決策方法與工序圖的生成
超硬材料刀具加工工藝路線基本上已經(jīng)形成相對固定的模式，為一個新的零件編制工藝，一般就是在這個模式的框架內(nèi)進行。因此，根據(jù)零件相對集中的特征集合與相對固定的工藝特征之間的對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)用特征技術(shù)，制作一系列典型零件的工藝模板，建立工藝模板庫，根據(jù)工藝設(shè)計原則建立工藝規(guī)則庫;通過對工藝模板的檢索、編輯、集成等操作，實現(xiàn)零件工藝的綜合決策。在這種方法中，工藝模板是"共性"的體現(xiàn)，按照規(guī)則的集成則是"個性"的體現(xiàn)，二者的統(tǒng)一使CAPP系統(tǒng)既吸收了修訂式的類比高效的特點，又具有針對性(適應(yīng)性)的創(chuàng)成功能，使工藝決策的效率和實用性得到提高。
盡管各種不同型號的刀具它們的形狀和尺寸有所不同，但是它們的基本結(jié)構(gòu)以及加工工序是相近似的，這樣就可以利用AUTOCAD,通過VBA進行二次開發(fā)建立刀具加工的各種典型加工工序的工序簡圖。在具體應(yīng)用時，通過選擇零件的加工工序，輸入必要的工序尺寸參數(shù)即可調(diào)用、生成相應(yīng)的墓本工序簡圖，再以人機交互的方式對其進行局部的修改，即可編輯出符合要求的工序簡圖。
6 結(jié)語
綜合應(yīng)用VisualBasic,Access和AutoCAD等工具，進行了超硬材料刀具CAPP系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)，達到了簡單、實用、直觀、經(jīng)濟的目的。為中小企業(yè)建立專用CAPP系統(tǒng)提供了一種廉價、高效的方法。
