工艺尺寸链计算软件的开发和研究

1工艺尺寸链计算软件的开发和研究程春红摘要：本文针对机械加工工艺过程设计中的图表跟踪法，运用VisualBasic6.0编程工具成功地实现了利用计算机辅助跟踪、绘图、计算和动态显示与每个设计尺寸相关的工序尺寸链和工序余量链。其图表合一的特点，使每一步的追踪和计算结果都能在图表中实时再现。有效提高了工艺设计人员的工作效率，对于方兴未艾的网络教学，通过它还可使人很快掌握图表跟踪法的原理、应用等。关键字：VB6.0图表跟踪法数据库工艺尺寸链计算软件一、引言随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，计算机将在产品设计、工艺过程设计及生产管理中起到决定性作用，应用计算机技术实现工艺准备的自动化已成为推动机械制造业发展的重要手段。工序尺寸、工序余量及其公差的确定是工艺规程设计（CAPP）中的重要内容。在实际生产中，常常遇到既有基准不重合的工序尺寸换算，又有工序基准的多次转换，还有工序间加工余量的计算问题，整个工艺过程有着复杂的基准关系和尺寸关系。因此在进行尺寸链计算时，不易找出组成尺寸链的环，因而也不能迅速列出尺寸链。图表跟踪法是一种整体计算的方法，运用经济的加工精度来计算工序尺寸和工序余量，并考虑到全部工序尺寸之间存在的有机整体联系。即把全部的工序尺寸和工序余量画在一张图表上，去直观的查找误差传递过程的路线和简便的计算工序尺寸和工序余量的方法。所以图表跟踪法是获得工序尺寸及其公差的有效方法。计算机辅助图表跟踪法计算各工序尺寸的公差和加工余量会使计算过程迅速且不出现差错，有效解决CAPP系统中的这项关键技术。二、设计思想本软件运用图表跟踪法原理，以VisualBasic6.0为程序设计环境，对图纸信息进行数字化处理后，由计算机自动绘出零件的示意图，搜索尺寸链和快速计算工序尺寸和加工余量，并在图表界面上动态显示，让用户直观的看到尺寸链中误差传递的全过程，体现良好的人机交互性。下面介绍本软件系统的主要设计思路：1.模块化设计2整个软件系统有输入模块、跟踪模块、计算模块和图表模块和数据库组成（见图1）。这种模块化设计，条理清晰，便于维护修改和进一步完善。图1程序总框图这里还需要说明的是：按照尺寸链在不同过程中的应用范围，可分为装配尺寸链、工艺过程尺寸链和工艺系统尺寸链三种。本程序主要针对工艺过程尺寸链中线性尺寸链的跟踪计算，为了充分考虑到该程序良好的扩展性，所以也为装配尺寸链和工艺系统尺寸链的计算机辅助计算的开发留下了接口。2.充分利用数据库技术在本软件中建立标准公差和工序余量等数据库，免除用户在使用时再去翻查资料的麻烦，体现出更高的自动化程度。3.跟踪和计算模块跟踪和计算模块是本系统的关键技术，在这个模块中系统自动搜索尺寸链并进行计算，确定工序尺寸及公差、工序余量及公差；另外，在计算中系统自动判断并选择计算方法，使计算结果更合理（见图2计算程序流程）。工艺尺寸链计算软件系统工艺过程尺寸链装配尺寸链工艺系统尺寸链线性尺寸链图表模块标准公差数据库基本偏差数据库工序余量数据库打印输出跟踪模块零件信息数据库输入模块计算模块34.图表模块在图表模块中完成绘制零件示意图和工序尺寸，动态显示跟踪所得的尺寸链，直观地显示误差传递的路线，同时动态地显示计算过程中数据的变化，实时再现求解的全过程，图表模块是本系统的重要内容，也是创新之处（见图4图表界面）。图2计算模块流程图开始调出储存尺寸链信息的数组尺寸链环数=3？计算加工结果尺寸公差极值法计算概率法计算校核结果尺寸公差是否合格?校核余量是否合格计算工序尺寸计算加工结果尺寸结束打印提示信息，修改初拟公差是否否是是否打印提示信息，修改工序余量极值法计算概率法计算是尺寸链环数=3？计算余量公差否是4三、界面设计及程序运行界面是用户和系统交流互动的窗口，“工艺尺寸链计算软件系统”的用户界面主要有以下四部分组成：1.系统主界面这是进入和退出本系统的窗口。2.输入界面这是本系统与用户交流互动的地方，也是本系统获取零件信息的窗口。如工序尺寸信息的输入（见图3），界面上初拟工序余量、初拟工序尺寸公差和允许的最小余量，这三项内容是要求用户通过查找资料来确定并输入的，为了免除用户翻阅设计手册的麻烦，本系统在此界面上设置了“余量查询”和“公差查询”两个按钮，点击这两个按钮可以查看相关资料。图3输入工序尺寸信息3.图表显示界面这是本系统的闪光点（见图4），在这个界面上，完美地实现了图和表的合二为一，直观又简洁。该界面上的四个表“工序尺寸”、“工序余量”、“加工结果尺寸”和“设计尺寸”直接与数据库对接，可以动态地显示计算过程中数据的变化；若输入的工序数目多，超过了界面上预留的空间，这四张表5能自动产生滚动条，从而包容所有记录。在界面的中间部分是绘图区，计算机根据输入的零件图纸信息，能在这区域绘出零件示意图及工序尺寸线，并动态显示跟踪所得的尺寸链，如图4中的蓝色线是结果尺寸3的尺寸链、绿色线是工序尺寸6的余量链。这样可以直观地显示误差传递的路线。点击界面上“设计尺寸追踪过程”和“余量尺寸追踪过程”这两按钮，可以选择想显示的某一设计尺寸的尺寸链或某一工序尺寸的余量链（见图5、6）图4图表显示界面图5设计尺寸追踪过程对话框图6工序余量追踪过程对话框4.计算运行界面这个界面用于显示计算过程中的提示信息，如果计算过程中发现初拟的工序尺寸的公差或初拟的工序余量不符合要求，本系统就会在界面上打印出提示信息（见图5），按计算界面右下角的“确定”按钮，就会跳出“输入工序尺寸信息”的界面（如图3所示），在此界面上修改数据后继续运行程序即可。6图5计算显示界面四、结论利用计算机辅助设计工艺规程（CAPP），能迅速地编制出完整而详尽的工艺文件，精确地进行各种数据计算和校核工作，极大地提高了工艺人员的工作效率，缩短了工艺准备时间，从而加快了新产品的投产，计算机辅助工序尺寸及加工余量的确定是CAPP中的重要内容和关键技术。“工艺尺寸链计算软件系统”的开发顺应了市场需求，对提升企业的竞争力具有重要的意义。本系统运行速度快；计算结果准确可靠；人机界面比较友好，使用相当方便直观；其模块化的程序设计，还为软件的后续开发和升级留下接口。本软件系统的优点具体表现在以下几个方面：输入界面上均有输入提示并能翻看已有数据，简单方便，不易出错；图表合一的特点，使每一步的计算结果都能通过图表模块在图表中实时再现，直观、简洁、明了；标准公差和加工余量数据库的建立，为用户的使用进一步提供了方便；在计算过程中，通过判断及时检查计算结果是否满足要求，并在计算界面上显示问题所在以便针对性地修改，体现出本系统较高的自动化程7度；“删除”、“退出”按钮的使用上，还有温馨提示，免除了用户因误操作造成的不必要损失，也体现了良好的人机交互性；模块化的程序设计，为软件的后续开发和升级留下接口。另外，本软件图表合一的功能还具有一定的新意，各个跟踪图也都有清楚的示意，非常适合作计算机辅助教学软件，对于方兴未艾的网络教学，通过它可使人很快掌握图表追踪法的原理、应用等。总之，本软件的开发和研究具有重要的实用价值。参考文献1王启平.机械制造工艺学.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.1995，112郝一舒,陈波.装配工艺尺寸链的自动生成.机械设计与制造.1999,4：193李柯.VisualBasic6.0从入门到精通.学苑出版社.20004刘瑞新，李树东等.VisualBasic程序设计教程.电子工业出版社.2000