工藝路線的確定(主要是工序排序)是工藝設(shè)計(jì)合理與否的關(guān)鍵，也是工藝設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。工序排序針對(duì)性強(qiáng)，要考慮的因素很多，處理方法在生產(chǎn)實(shí)踐中非常靈活。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，無(wú)論是分級(jí)、分階段的約束驅(qū)動(dòng)排序，或者是T.C.Chang的方法，將排序約束分為靜態(tài)約束和動(dòng)態(tài)約束，在兩個(gè)層次上進(jìn)行工藝路線排序；或者轉(zhuǎn)化為所謂的拓?fù)渑判颍m然都有可取之處，但在決策實(shí)現(xiàn)上也都有一些問(wèn)題：難以表達(dá)和提取工藝知識(shí)，決策方法與工藝人員的思維習(xí)慣不符，決策邏輯的實(shí)現(xiàn)存在著較多困難。

工藝路線決策一般是從零件整體考慮的，同一大類(lèi)零件都有其基本固定的工藝順序，并有工廠的固有習(xí)慣，完全從無(wú)到有地創(chuàng)成工藝順序的情況較少。工藝路線主干約束匹配法以零件大類(lèi)為基礎(chǔ)抽取工藝路線決策知識(shí)和設(shè)汁推理機(jī)，將能較好地解決這個(gè)問(wèn)題。

1 基本思想

主干約束匹配法的基本思路是：以零件的分類(lèi)層次結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，總結(jié)和歸納各類(lèi)零件工藝路線的共性，組成一組或幾組加工序列規(guī)則集，稱為工藝路線主干。工藝路線推理機(jī)以工藝路線主干為依據(jù)，考慮加工方法、生產(chǎn)批量、零件幾何形狀、制造環(huán)境等約束條件，對(duì)工藝主干進(jìn)行自動(dòng)匹配并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚酝瞥鲂铝慵墓に嚶肪€。主干約束匹配法基于成組技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)，不同于派生式方法，因此更能滿足工藝決策自動(dòng)化的需求。基本過(guò)程可用圖1表示。

圖1 主干約束匹配法流程

2 工藝主干的抽取和表達(dá)

1) 零件信息描述

由于同一大類(lèi)零件，特征類(lèi)型、數(shù)量和相互關(guān)系有相似之處，相同部位的特征類(lèi)型、尺寸和精度有些是相同或相近的。因此，本文針對(duì)幾個(gè)零件大類(lèi)、分別建立其相應(yīng)的工藝信息描述格式。

例如，采用“方位特征法”描述箱體類(lèi)零件的工藝信息：

a. 將零件分為六個(gè)方位：前端面、后端面、左側(cè)面、右側(cè)面、頂面和底面，在每個(gè)方位上描述各特征信息。以三位數(shù)字進(jìn)行編號(hào)，如“102，HOL”表示前端面上序號(hào)為2的通光孔。在兩特征編號(hào)之間描述位置精度。在表頭信息中描述材料、毛坯、批量、名稱等數(shù)據(jù)；無(wú)須切削加工的內(nèi)腔鑄造特征，與工藝設(shè)計(jì)關(guān)系不大，不予描述。根據(jù)需要，用JLBM-1系統(tǒng)對(duì)零件編碼。

b. 設(shè)定統(tǒng)一坐標(biāo)系，確定各特征的空間位置：以主支承孔(如床頭箱主軸孔)的軸心線為Z軸，指向后端方向?yàn)檎颍琗軸為水平向右，坐標(biāo)原點(diǎn)為主支承孔入口孔心。按此方法可以確定六個(gè)方位坐標(biāo)的取值，如前端面特征的坐標(biāo)值為(±X，±Y, O)。

c. 引入零件信息輸人模板的概念來(lái)最大限度地減少信息輸入工作量。模板是同類(lèi)零件信息描述的樣板數(shù)據(jù)文件，有較多的輸人參考項(xiàng)和缺省內(nèi)容。

又如連桿類(lèi)零件可以描述為：材料、毛坯類(lèi)型、批量、編碼、大頭孔徑及偏差和粗糙度、小頭孔徑及偏差和粗糙度、大頭端面距及偏差和粗糙度、小頭端面距及偏差和粗糙度、孔中心距及對(duì)稱偏差、孔中心線對(duì)端面的垂直度、兩孔中心線平行度、輔助特征描述。

2) 知識(shí)抽取和表達(dá)

工藝路線主干是零件加工的全局知識(shí)，建立在同類(lèi)零件加工的共性(普遍性)基礎(chǔ)上。重點(diǎn)考慮零件主要特征加工工序的安排。只抽取各類(lèi)零件加工順序的共性(加工方法與加工對(duì)象)，拋棄其個(gè)性(工序尺寸、設(shè)備、工裝、切削用量等)。

只列出零件有代表性的特征和主要特征的加工順序。所謂有代表性，指某一方位中的同類(lèi)特征中的一個(gè)。例如，某零件側(cè)面有相同精度的孔若干，則工藝路線主干中只列出其中一個(gè)孔的加工次序。所謂主要特征，一般指零件的功能特征或精度高、難加工的特征表面。例如，機(jī)床床頭箱的主軸孔和底面。

另外，同類(lèi)零件的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)一般是固定于某幾個(gè)重要表面(例如主軸箱體零件的主軸孔和底面)。這幾個(gè)重要表面常常是區(qū)分零件類(lèi)的標(biāo)志，在決策知識(shí)中直接給出。

按面向?qū)ο蠓椒ńM織推理機(jī)和決策知識(shí)。子類(lèi)繼承或重載父類(lèi)的決策知識(shí)和決策方法。由于主干知識(shí)的獨(dú)立抽取，相關(guān)的推理機(jī)就可以設(shè)計(jì)成通用的或至少在某一大類(lèi)零件中通用。

程序內(nèi)部用框架結(jié)構(gòu)表達(dá)主干知識(shí)，外部以獨(dú)立的知識(shí)文件形式存儲(chǔ)。由框架名、槽和約束條件三部分組成。每個(gè)框架有若干個(gè)槽，每個(gè)槽有若千個(gè)側(cè)面。

框架名{AKO槽:(零件所屬類(lèi)別); PROP槽：(零件描述子框架)；
Locating槽:(粗基準(zhǔn)特征，精基準(zhǔn)特征)；
粗加工:(粗加工階段各工序)；
半精加工:(半精加工階段各工序)；
精加工:(精加工階段各工序)；}；

3 約束匹配過(guò)程

具體零件有其個(gè)性，因而必須對(duì)工藝路線主干進(jìn)行約束匹配。過(guò)程如下：

加工方法和加工表面匹配 在工藝路線決策之前，零件各加工表面的加工方法鏈已經(jīng)明確。從排序規(guī)則的第一個(gè)記錄開(kāi)始，在零件特征信息中搜索排序規(guī)則中某一加工方法對(duì)應(yīng)的加工對(duì)象特征，然后又在該特征的加工鏈中搜索相應(yīng)的加工方法。若加工方法存在，則將此加工方法與零件相應(yīng)特征的有關(guān)信息存入中間信息文件中。反復(fù)搜索，直到排序規(guī)則的所有記錄結(jié)束。每次搜索匹配的結(jié)果被依次記錄下來(lái)，最后形成相應(yīng)零件的工藝路線主干。

此處存在一個(gè)問(wèn)題，就是如何匹配排序規(guī)則中的加工對(duì)象特征和實(shí)際零件的加工對(duì)象特征。實(shí)際上，輸人零件原始信息采用信息模板的方法，而零件信息模板中，同一方位、同一功能的特征編號(hào)是相同的，所以按零件特征編號(hào)搜索就可以滿足要求。

工藝路線主干修正 在匹配過(guò)程中，必須根據(jù)零件的具體情況對(duì)工藝路線主干進(jìn)行一些修正：

①加土方法約束修正例如，對(duì)于平面加工，精銑和精刨一般都可以達(dá)到尺寸精度IT7級(jí)和粗糙度Ra5.Oµm；在工藝路線主干中，如果只設(shè)置了精銑工序，但由于機(jī)床設(shè)備的限制，平面的加工方法鏈中只有精刨工序，此時(shí)，需將精刨代替精銑。又如，若某孔的實(shí)際加工鏈為“鉆+擴(kuò)”，而工藝主干中列出該類(lèi)孔的加工鏈為“鉆+擴(kuò)+鉸”，則匹配時(shí)刪去鉸孔工序。

②特征修正存在兩種情況，一個(gè)是排序規(guī)則中的加工特征在零件信息中沒(méi)有對(duì)應(yīng)特征與其匹配，此時(shí)該加工特征所對(duì)應(yīng)的工序應(yīng)剔去；另一種情況是零件信息中存在排序規(guī)則中所沒(méi)有的工藝特征(假設(shè)為A)，此時(shí)，必須搜索零件信息中與該特征同一方位的其它特征(假設(shè)為B)在排序規(guī)則中的位置，然后將A的加工方法鏈對(duì)應(yīng)插入。

4 示例

圖2 連桿零件圖

以圖2零件為例。該類(lèi)零件的功能、結(jié)構(gòu)和制造工藝存在較多的相似性。但批量、毛坯類(lèi)型(體蓋整體鍛或分開(kāi)鍛)、結(jié)構(gòu)和精度上的差異、制造設(shè)備的制約使得工藝過(guò)程也存在一定的差異。按批量和毛坯類(lèi)型的不同設(shè)置4種工藝路線主干。以下為其中的一種：

{AKO槽：(中批量連桿)；
PROP槽：(體蓋分離,IT_BIGHOL>=6,Ra_
BIGHOL>=0.5,IT_SMALLHOL>=5,Ra_
SMALLHOL>=0.5,IT_BIGFACE<=119
……)；
粗基準(zhǔn)槽：(大頭孔，端面2)；精基準(zhǔn)槽：(小頭孔、端面1)；
粗加工：(粗磨端面I，鉆小頭孔，粗磨端面2，擴(kuò)小頭孔，切開(kāi))；
半精加工：〔磨結(jié)合面，裝體蓋，粗撞大頭孔，半精磨兩端面，螺紋孔加工)；
精加工：(精磨兩端面，半精銼大頭孔，稱重去不平衡，精鏜大頭孔，珩磨大頭孔，壓銅套，精鏜小頭孔，終檢)；};

某連桿零件為整體式，大端有深32m的槽，車(chē)間有拉床。按前述方法，對(duì)工藝主于進(jìn)行了以下調(diào)整：(1)刪除“切開(kāi)”和“裝體蓋”工序；(2)將螺紋孔加工改為銑槽；(3)將大小頭孔的粗加工和半精加工改為拉孔。人機(jī)交互式檢查調(diào)整之后，即可進(jìn)人詳細(xì)的機(jī)床工序設(shè)計(jì)階段。