汽轮机零部件计算机辅助工艺设计系统的设计与实现

论文摘要

在现代机械制造系统中,计算机辅助工艺过程设计（CAPP）是产品设计与车间生产的纽带、联接CAD和CAM的桥梁。本文详细阐述了CAPP的基本概念、关键技术、现状和发展趋势。以生产实际为背景,面向具体生产环境和企业最基本的实际需求,以实用化为基础,详细分析和研究了工艺数据的构建,零件信息描述与获取工艺与工艺图的生成,工艺文件的输出等,提出了以成组技术、数据库技术等为基础,采用检索、派生式等综合方式,开发实用化CAPP系统的研究方案。并构建成相应的总体框架及系统主控模块、零件特征设计模块、工艺数据库处理模块、工艺决策模块和工艺文件处理模块等主要功能模块。同时,本文分析了CAPP系统的数据结构特点,进行了数据模型和数据库构建方法的研究,提出了开放式数据库结构的设计模式。本系统建立数据库,同时根据系统功能要求,设计建构了一些系统需要的简单数据库。本课题以系统的先进性和实用性为基本原则,对汽轮机零部件进行分类并且分别根据规则编码,然后制作数据库和模板,以完成研制某汽轮机有限公司工艺流程图自动生成系统。在研究过程中,采用了成组及分类编码技术通过ACCESS数据库对数据进行了分析总结和收录,采用了Visul Basic语言联合AutoCAD及Excel完成了对系统框架及功能的填充,最终创建出了关于汽轮机零部件的CAPP系统,并为其他零件自动工艺设计系统提供了接口和经验。CAPP（computer aided process planning,计算机辅助工艺过程设计）的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订,把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。它是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、批量等）,由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。实际上国外常用的一些,如制造规划（manufacturing planning）、材料处理（material processing）、工艺工程（process engineering）以及加工路线安排（machine routing）等在很大程度上都是指工艺过程设计。计算机辅助工艺规划属于工程分析与设计范畴,是重要的生产准备工作之一。由于计算机集成制造系统（CIMS-computer integrated manufacturing system）的出现,计算机辅助工艺规划上与计算机辅助设计（CAD-computer aided design）相接,下与计算机辅助制造（CAM-computer aided manufacturing）相连,是连接设计与制造之间的桥梁,设计信息只能通过工艺设计才能生成制造信息,设计只能通过工艺设计才能与制造实现功能和信息的集成。由此可见CAPP在实现生产自动化中的重要地位。CAPP系统的构成,视其工作原理、产品对象、规模大小不同而有较大的差异。CAPP系统基本的构成模块包括:（1）控制模块。控制模块的主要任务是协调各模块的运行,使人机交互的窗口,实现人机之间的信息交流,控制零件信息的获取方式;（2）零件信息输入模块。当零件信息不能从CAD系统直接获取时,用此模块实现零件信息的输入;（3）工艺过程设计模块。工艺过程设计模块进行加工工艺流程的决策,产生工艺过程卡,供加工及生产管理部门使用;（4）工序决策模块。工序决策模块的主要任务是生成工序卡,对工序间尺寸进行计算,生成工序图;（5）工步决策模块。工步决策模块对工步内容进行设计,确定切削用量,提供形成NC加工控制指令所需的刀位文件;（6）NC加工指令生成模块。NC加工指令生成模块依据工步决策模块所提供的刀位文件,调用NC指令代码系统,产生NC加工控制指令;（7）输出模块。输出模块可输出工艺流程卡、工序卡、工步卡、工序图及其它文档,输出亦可从现有工艺文件库中调出各类工艺文件,利用编辑工具对现有工艺文件进行修改的到所需的工艺文件;（8）加工过程动态仿真。加工过程动态仿真对所产生的加工过程进行模拟,检查工艺的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 主要研究内容及要达到的目标
• 1.2.1 主要研究内容
• 1.2.2 要求达到的目标
• 1.2.3 生产效益分析
• 1.3 论文结构
• 第2章 相关背景理论介绍
• 2.1 CAPP 技术概述
• 2.2 CAPP 系统的组成
• 2.3 CAPP 系统的基本类型
• 2.4 CAPP 的基础技术
• 2.5 CAPP 系统的发展趋势
• 2.6 CAPP 系统的研究现状
• 2.7 拟采用的软件开发环境
• 2.8 本章小结
• 第3章 系统需求分析与研究
• 3.1 企业工艺设计现状和存在的主要问题
• 3.1.1 企业工艺设计现状
• 3.1.2 企业工艺设计存在的主要问题
• 3.2 用例分析
• 3.2.1 用户权限管理
• 3.2.2 工艺资源管理
• 3.2.3 工艺卡片编辑
• 3.2.4 工艺决策管理
• 3.2.5 工艺文件输出管理
• 3.2.6 帮助系统
• 3.3 本章小结
• 第4章 系统概要设计与实现
• 4.1 CAPP 系统的总体结构
• 4.1.1 权限管理模块
• 4.1.2 工艺资源管理模块
• 4.1.3 工艺卡片编制模块
• 4.1.4 工艺决策模块
• 4.1.5 工艺文件输出模块
• 4.1.6 帮助模块
• 4.2 数据库设计
• 4.2.1 工艺数据
• 4.2.2 数据库设计技术概述
• 4.2.3 CAPP 数据库结构设计
• 4.2.4 数据库模型设计
• 4.2.5 数据库的物理设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统详细设计与实现
• 5.1 工艺卡片编辑模块
• 5.1.1 工序内容编辑模块实现
• 5.1.2 工序图编辑模块实现
• 5.1.3 设备及工艺装备编辑实现
• 5.2 工艺文件输出模块
• 5.2.1 CAPP 系统与 EXCEL 的接口实现
• 5.2.2 工艺文件标准化设计
• 5.2.3 工艺文件的自动分页技术
• 5.3 工艺决策模块设计与实现
• 5.3.1 零件信息编码设计
• 5.3.2 工艺模板的建立
• 5.4 文件夹结构
• 5.5 用户界面实现
• 5.6 本章小结
• 第6章 论文工作总结与问题研究展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 问题研究展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢