计算机辅助求解工艺尺寸链*

2012-09-26胡凤英

制造技术与机床 2012年2期

胡凤英

(马鞍山职业技术学院，安徽马鞍山 243000)

随着计算机技术的飞速发展，利用计算机实现工艺装备自动化已成为推动机械制造业发展的重要手段。计算机辅助设计工艺规程，可以迅速编制出完备而详尽的工艺文件，并进行精确计算和校核，从而极大地提高了工艺设计人员的工作效率，减少了工艺准备的时间，缩短了新产品投产周期。目前国内已开发的针对各种零件的CAPP系统，有一个共同点就是过多地把精力放在工艺决策的问题上，多数仅仅为用户提供一个整理工艺路线的框架，而针对工艺尺寸链计算的系统不是很多，工艺尺寸链分析解算中的一些问题，仍未能得到很好的解决。本文针对在工艺尺寸链计算中工艺基准与设计基准不重合的情况，开发了计算机辅助工艺尺寸链自动解算系统。该系统简单、实用、效率高，具有良好的人机交互性和实时绘图功能，直观性较强，便于用户对尺寸数据进行编辑和修改。

1 计算机辅助工艺尺寸链换算系统总体模型

为了使计算机辅助工艺尺寸链解算系统具有通用性、独立性、可移植性和可持续发展性，同时考虑简单、方便、高效原则，将尺寸链解算系统设计成5大模块:数据输入、输出模块，数据存储、修改及调用模块，绘图模块，工艺尺寸链分析、计算模块以及软件功能管理模块。软件功能管理模块位于4个数据处理功能模块的底层，负责4个数据处理功能模块间的通信管理、指令生成和分工协作等任务。

若用户在数据输入输出界面输完各尺寸环信息，则会将该信息通过软件功能管理模块传递给其他3个功能模块，同时又将数据处理功能模块反馈来的信息显示在其本身的各类显示输入端口上。

2 计算机辅助工艺尺寸链换算系统用户界面

计算机辅助换算系统的用户主界面如图1所示，它分为2大部分:菜单栏和系统绘图区。

最上部分是换算软件的标题:计算机辅助工艺尺寸链换算。标题下边是换算系统用户界面的所有菜单栏:文件、编辑、计算、选项、制图和帮助;绘图区位于菜单栏的下边。当输入界面接受各尺寸环的信息以后，用户单击相关按钮，零件的工艺尺寸链示意图便显示在该绘图区。

若单击计算下拉菜单，用户可根据需要选择下拉菜单中的计算形式和计算方法。当尺寸环的信息输完以后，该模块即可自动判断各组成环的增减性，并结合相关的尺寸链计算公式，求解出未知环的尺寸。实践证明，本系统不仅适用于轴类零件工艺尺寸链的求解，同样适用于其他非回转体零件的尺寸链求解。

3 工艺尺寸链求解实例

3.1 手工计算尺寸链

通过上面的工艺过程可以看出:在各道工序的加工过程中，测量基准面都不统一，唯有孔的中心线作为基准没有发生变化。一般地，当工艺尺寸链中有直径尺寸时，应考虑用半径尺寸来列尺寸链。由已知条件可知:镗孔后的半径尺寸A3=42.4mm，磨孔后的半径尺寸 A2=42.5mm，因尺寸 φ85mm 是最后一道工序直接保证，故90mm为封闭环尺寸A1，尺寸 A4和 42.5mm为增环，尺寸 A3=42.4mm为减环，画出工艺尺寸链如图2b所示。利用极值法计算尺寸链的基本公式可求得:A4=90.3mm。

3.2 计算机辅助解算尺寸链

在上节中分析过齿轮内孔及键槽加工的工艺尺寸链手工计算方法，可知该工艺尺寸链共有4个尺寸环，其中 A1、A2、A3的尺寸数据已知:A1=90.4mm，A2=42.5mm，A3=42.4mm，求插键槽中间工序尺寸A4及其上下偏差。在使用计算机辅助工艺尺寸链换算系统计算该尺寸链时，首先单击计算菜单项，当弹出计算下拉菜单时，单击组成环菜单项，并根据工艺尺寸链的计算需要选择计算方法:极值法或概率法。本例选择的是极值法计算，接着会弹出组成环计算输入对话框如图3所示。在该对话框中，已知环的个数填3。在输完尺寸A1的基本尺寸和上下偏差数值以后，尺寸环的类型选择“封闭环”，输完尺寸A2、A3的数据以后，尺寸环的类型则选择“组成环”。接着输入各环的位置关系信息，如:在输完尺寸环A3的基本数据以后，尺寸环的端点选择信息应选择以前一环的“右”端点为本环的“右”端点，以第“4”环的“左”端点作为本环的“左”端点。再单击下一环按钮，继续输入下一个尺寸环的信息。当尺寸环的基本信息都输完以后，保存本环并单击绘图按钮，该尺寸链的示意图即可显示在系统绘图区域。图4所示显示的是本例的工艺尺寸链图。另外，用户如果觉得显示的尺寸链示意图大小不合适，可通过在制图比例级联菜单项中，选择缩小或放大子菜单项，在弹出的制图缩小或者放大比例对话框中输入相应的比例因子即可将尺寸链图调整到理想的大小。单击开始计算按钮，即可弹出结果输出对话框，如图5所示，由此可以得出本例的计算结果:A4=90.3mm。可见，计算机辅助计算与手工计算的结果完全相同，而且计算简便，不易出错。