基于VC++的轧辊制造工艺CAPP系统开发

陶元芳， 贾春艳

（太原科技大学机械学院，太原030024）

基于VC++的轧辊制造工艺CAPP系统开发

陶元芳， 贾春艳

（太原科技大学机械学院，太原030024）

以制造轧辊的生产工艺为研究对象，利用计算机辅助工艺规程设计技术，实现自动编制制造轧辊的生产工艺。选用VC++6.0软件开发工具，对轧辊的生产工艺过程进行编制，使其自动生成毛坯图、机械工艺卡片、工艺设计说明书，实现对制造轧辊的计算机辅助工艺过程设计，形成轧辊制造CAPP系统。

CAPP；VC++；轧辊

0 引言

轧辊是轧钢机上的重要零件，利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷、磨损和温度变化的影响。一旦采用不合理的制造方法，将会因制造中产生过大的残余应力而断裂。合理设计轧辊的制造工艺以及减少设计中的事务性工作，对提高轧辊工艺编制效率、控制产品质量是非常重要的。

1 轧辊制造工艺CAPP系统

传统的轧辊制造工艺是由工艺师手工查询数据资料根据经验设计安排，这就使工艺设计过程事务繁琐，并且受到了工艺师经验的限制，导致编制工艺的效率低，产品的质量得不到保证。为解决上述问题，采用计算机辅助工艺规程设计（CAPP：computer aided process planning），借助计算机软硬件和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等功能来建立包括工艺卡片、工艺内容及工艺规程在内的计算机辅助系统［4］。同时与人工智能相结合充分利用工艺专家的经验和知识，从实际出发提供备选的工艺方案。利用VC++可视化程度高的优点，为轧辊制造工艺CAPP系统提供了简明方便的人机交互式平台。

不考虑传统轧辊制造原有的环境和模式就去构建具体的CAPP模式是不合理的，所以需要将轧辊制造工艺CAPP系统的功能分解成一个个相对独立的工具，用户根据轧辊具体情况输入数据和知识，通过VC++形成特定的制造和管理环境的轧辊制造工艺CAPP系统，提高通用性。

现阶段随着轧辊制造过程信息化的不断深入，传统制造工艺各环节之间的信息却得不到有效的交流，很大一部分信息需要重新输入，这是降低生产轧辊工作效率的主要原因。这时，轧辊制造工艺CAPP系统在整个信息交流中要起到桥梁的作用。VC++软件开发平台给不同的软件留有接口，通过接口实现对各种软件的操作，大大提升了轧辊制造CAPP系统的集成性。

2 轧辊工艺设计CAPP系统开发的总体功能结构

为了实现自动选择加工工艺和计算加工切削用量，系统包括材料的选择、数据的输入，通过几项选择和可视化界面数据的输入，可以实现人机交互式CAPP系统，并得到AutoCAD绘制的毛坯图、Word输出的机械加工工序卡片和工艺设计说明书文档，系统功能结构如图1所示［2］。

3 轧辊制造CAPP系统功能介绍

图1 轧辊制造CAPP系统功能结构

3.1 信息的输入与整合

VC++具有可视化程度高的特点［1］，数据的输入可以实现人机交互式输入，图2是名称数据输入对话框。需要输入的信息包括产品名称及型号、零件名称、零件材料、零件基本尺寸。

图2 名称数据输入对话框

输入产品名称及型号，注明零件所应用什么型号的产品，这里所用的是输入方式，当企业实际应用时，还可以把这里设计成选择方式，程序中规定各选项的保存路径，这样该区域输入的数据将会给整个计算各结果的输出做好标记和归类，可以方便保存和查找。

输入零件名称，将为整个工艺设计进行命名。选择零件材料，材料的种类可根据企业制造要求的实际情况进行完善。

以上3个选项输入好后，点击下一步，进行轧辊基本尺寸的输入，如图3。轧辊基本尺寸的输入包括工作段和轴承段的长度，端面直径，外圆粗糙度，端面粗糙度。这些数据以轧辊JC128*082*15*R2.2-C为例，设定了初值。当改变初值时，编辑框内的粗略图会随着数据而变化。

零件基本尺寸输入完成后，点击下一步。设计程序时，将计算所用到的知识和逻辑算法编入程序，这样输入的数据会在程序内部进行计算、圆整，得到毛坯的有关数据和机械加工工艺顺序以及切削用量。并且得到简略的工艺安排，如图4所示。

图3 轧辊基本尺寸输入对话框

图4 工艺设计控制面板对话框

3.2 毛坯图的生成

图5 生成毛坯图示意图

毛坯图的生成是利用参数绘图实现的，采用命令文件作为参数绘图接口，控制AutoCAD软件自动出图，极大地提高设计效率。本例中输入的数据经过计算作为绘图函数参数，点击“毛坯图CAD”，系统自动运行AutoCAD，绘制零件毛坯图，如图5。

3.3 机械加工工序卡片的生成

机械加工工序卡片的生成是利用模板法生成参数化计算书。输入的数据经过计算和工艺顺序的排序作为生成机械加工工序卡片函数的参数，点击“工艺卡片”，系统自动运行 Word，并调用编程时编制的模板，生成机械加工工序卡片，如图6。

图6 生成机械加工工序卡片

3.4 工艺说明书的生成

工艺说明书的生成是利用VC++生成纯文本文件。输入的数据经过工艺顺序的排序，切削用量的计算作为生成工艺说明书函数的参数，点击“工艺说明书”，系统根据函数自动生成纯文本文件的工艺说明书，把工艺设计过程和切削用量计算结果都保存下来，以便核对，如图7。

图7 生成工艺说明书示意图

4 结语

轧辊制造工艺CAPP系统集成了操作简便、运行速度快、可视化程度高的优点，方便了制造轧辊工艺编制中各环节的交流和规范化，减少了重复输入这种事务性的工作，使轧辊工艺编制效率大为提高，并且更有效地保证轧辊质量。因此开发轧辊CAPP系统的技术路线是可行的，可供开发其他CAPP系统参考。

［1］ 陶元芳.机械工程软件技术基础［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［2］ 陶元芳.机械CAD应用技术［M］.北京：机械工业出版社，2012.

［3］ 艾兴，肖诗纲.切削用量手册［M］.北京：机械工业出版社，1985.

［4］ 陶元芳，王芳，陈琴芬.C语言命令文件式参数绘图函数集［J］.太原重型机械学院学报，2002，23（2）：107-112.

［5］ 陶元芳，卫良保.VC++命令文件式参数绘图类库［J］.太原重型机械学院学报，2003，24（4）：284－289.

［6］ 陶元芳，张长利，苗苗.实现文档自动化的几种方法［J］.机械工程与自动化，2009，157：193－195.

［7］ 董黎敏，朱世和，徐燕申，等.CAPP的发展及研究现状［J］.天津理工学院学报，2004，20（2）：43-45.

（编辑立 明）

Development of CAPP System for Manufacturing Process of Steel Rollers Based on VC++

TAO Yuanfang,JIA Chunyan
（College of Mech,Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan 030024,China）

Selecting the roller manufacturing as the research object,combined with computer aided process design and technology,an automated composition of roller manufacturing is therefore programmed.Based on VC++6.0 software development tool,the roller manufacturing processes are programmed with an automatic generation of blank drawing, mechanical process flowchart,technical design manual,and the computer aided process of roller manufacturing is designed.In this way,CAPP system of roller manufacturing is constructed.

CAPP;VC++;steel rollers

TP 391.7

A

1002－2333（2014）05－0105－03

陶元芳（1957—），男，教授，主要研究方向为机械CAD。

2014-02-19