基于特征和制造资源约束的折弯工艺设计方法研究

    近年来，计算机集成制造系统在企业中的应用不断深入，随着市场竞争的日益激烈，企业对生产工艺设计的快速、智能、合理性等方面的要求越来越高，虽然CAPP系统广泛应用于工艺设计领域，但其生成的生产工艺往往不能很好地针对企业现有的制造资源现状，即生产工艺无法以现有制造资源实现。因此，迫切需要一种工艺设计智能系统，通过此系统，工艺人员在熟悉的软件环境下对工艺设计对象作简单的操作即可完成工艺设计。

    本文以轨道车辆转向架常用冲压零件为研究对象，针对企业实际制造资源现状，以制造工艺的智能化和可实现性为目的，研究了CAD/CAPP系统集成环境下冲压件的工艺特征识别、提取和在制造资源约束下的工艺智能设计等关键问题。首先基于特征识别和特征映射实现了CAD/CAPP之间的无缝集成，进而通过建立制造资源对工艺特征的约束机制，以及基于工艺特征的冲压件工艺推理规则，实现了满足企业现有制造资源约束要求的冲压类零件制造工艺的智能设计。

1 基于特征的CAD/CAPP系统集成

    CAD系统是产品设计的环境．同时也是工艺设计人员对设计对象工艺信息获取的重要工具，因此，CAPP与CAD系统的集成，可实现对CAPP系统的操作都能够在CAD系统下完成。

    零件工艺信息是CAPP系统实现工艺生成的基础，对设计对象准确、简洁的工艺信息获取是CAPP系统进行工艺决策分析的关键，而零件结构设计以设计信息为基础来完成。特征是信息的抽象与集合，同时是信息的载体，可分为设计特征与工艺特征。在应用CAPP阶段，工艺设计人员希望从零件几何模型中尽可能通过简单的操作获取对工艺设计有用的信息，甚至通过简单的鼠标点击和菜单操作即可完成所有工艺信息获取，以减少人工的信息分析和输入的工作量。特征即为零件信息的载体，其可将CAD系统下零件的信息以数据的形式传递给CAPP系统，由此，特征作为信息传递的纽带，通过特征识别和特征映射将两系统集成起来，在集成系统下，对零件信息的操作可通过对零件特征的操作实现。

    基于特征的CAD/CAPP集成系统主要包括3个部分：CAD环境下特征信息获取模块，特征映射模块，资源约束下工艺方案、工艺文件生成的CAPP模块。系统结构及工作流程如图1所示。

图1 系统结构及工作流程

    系统以工艺设计对象（零件的三维模型）为输入，以人机交互的方式在CAD环境下提取零件的设计特征以及选择零件的材质，从而生成完整的设计特征，经特征映射将设计特征转化为工艺特征，并以特征文件的形式存储，特征文件可以通过模块间的通信将零件的信息传递到CAPP模块中，在制造资源约束的条件下，生成符合实际的工艺方案，进而通过工艺决策生成工艺文件。