基于特征的齿轮轴类零件工艺决策系统的研究

1、基于特征的齿轮轴类零件工艺决策系统的研究中国农业业大学李李伟张力摘要文章章探讨11基于特特征的零零件精度度信息的的描述。依据决决策树的的原理生生成特征征加工方法。由反向向设计法法生成特特征加工工链通过给给定的齿齿轮轴类类件工艺艺过程决决策原则则确定零零件加工工路线。关键词 特特征 工艺艺决策树树 工艺过过程引言基于特征征的CAAPP系系统为实实现CAADCAMM 的信信息共享享奠定了了基础。在CAAPP系系统研制制中，机机械加工工工艺过过程的设设计是一一个复杂杂的工程程问题，它在很很大程度度上依赖赖于设计计者的水水平和经经验，同同时由于于工艺过过程设计计中所涉涉及的信信息量大大，各决决策功能能

2、因不同同结构工工件、不不同精度度等级而而性质差差异大，所以产产生了不不同的工工艺决策策方法和和推理机机制。齿齿轮轴类类件的工工艺特点点首先是是它的形形面特征征多，在在基于特特征的零零件信息息描述中中可以把把它分为为主特征征：内外外圆柱面面、圆锥锥面、齿齿轮表面面等；辅辅助特征征：键槽槽、小平平面、花花键、螺螺纹等。另外，齿轮轴轴类件加加工所使使用的机机床多，材料及及热处理理种类也也较多。再者，它的工工艺特征征如尺寸寸精度、形位公公差、表表面质量量也要求求较高。本文在在基于特特征的零零件信息息描述基基础上，探讨了了齿轮轴轴类件的的工艺过过程决策策原则，并依据据决策树树的原理理生成特特征加工工方法

3、，以反向向设计法法形成该该特征的的整个加加工过程程即加工工链。其其总体结结构如图图1。2 特征征加工链链的生成成在机械加加工中，每一种种零件都都有几种种加工工工艺方法法与之对对应，根根据生产产规模、零件整整体形状状和轮酶酶尺寸、制造资资源等，针对每每一特征征的加工工精度、表面粗粗糙度及及不同材材料选择择不同加加工方法法。这些些加工方方法具有有一定的的排列规规律，呈呈现为一一种树状状结构它它是一种种由节点点和分支支构成的的图，用用来描述述和处理理“条件”和“动作”之间的的关系。节点有有根节点点、中节节点和终终节点之之分。它它表示一一次测试试或一个个动作，最后拟拟采取的的动作一一般放在在终节点点上

4、。树的的每一个个节点应应是一个个特征的的某一个个加工工工序，而而每一分分支则是是一个特特征有可可能采取取的加工工方法。例如粗粗加工位位于树根根部，精精加工位位于树的的多分支支的冠部部。从精精加工的的树冠追追溯到粗粗加工的的树根部部是一个个反向推推理过程程，每一一个推理理过程的的结果形形成了扶扶树根到到树冠的的特征加加工链。如图22为外圆圆特征加加工决策策树，图图3为齿轮轮特征加加工决策策树。把把决策树树中的某某些节点点作为模模糊推理理中的推推理选择择项，采采用反向向设计法法即先先选定该该特征的的最终加加工方法法，然后后从后向向前逐步步选择相相应预备备工序，经过各各个树权权节点，回溯到到树的根根

5、部，最最后形成成该特征征的加工工工艺链链。加工工特征决决策树是是工艺知知识的一一部分，用来进进行工艺艺推理。例如材材料为220CrrMnTTi，精精度为55级的轴轴齿轮，分度圆圆直径为为12554755mm，齿数ZZ=333，法向向模数MM =335，表面面粗糙度度为Raa08 mm，其加加工链如如下：粗粗车齿坯坯一精车车外圆一一滚齿一一齿端面面倒角一一清洗一一剃齿一一表面热热处理一一磨齿一一强力喷喷丸。3 零零件的工工艺路线线设计前面讨论论的是单单一特征征加工链链的生成成，实际际生产中中要把不不同特征征拼合成成一个零零件也也就是最最终要排排出一个个完整零零件的加加工工艺艺过程。零件的的工艺决

6、决策是一一个复杂杂多元的的知识积积累，不不同种类类工件决决策知识识不尽相相同首先先要根据据所确定定的特征征加工方方法，考考虑加工工阶段的的划分、机床设设备的选选择、定定位基准准面的确确定，同同时要考考虑这些些因素的的主次与与决策算算法本文文探讨的的决策原原则是以以国内典典型汽车车制造厂厂变速箱箱厂齿轮轮轴类件件加工特特点及工工艺条件件为依据据的，具具有一定定的实际际应用价价值。31 决策原原则齿轮轴类类件除具具有回转转体类零零件的加加工特征征外，还还具有齿齿轮加工工特征，在大批批量生产产条件下下考虑的的决策原原则如下下：(1)工工序集中中与分散散由于采采用组合合机床和和半自动动机床为为主，工工

7、序以集集中与分分散相结结合，例例如在粗粗车与半半精车加加工阶段段由半自自动加工工机床同同时完成成多个表表面的加加工而而齿轮表表面及其其它辅助助表面采采用相对对分散工工序(2)热热前热后后根据零零件材料料及机械械性能的的差别，中问安安排热处处理工序序，加工工分为热热前热后后两个阶阶段。热热前包括括齿轮轴轴车削及及齿轮表表面的粗粗加工；热后包包括外圆圆密削及及齿面精精加工。(3)先先粗后精精在热前前热后的的基础上上将加工工过程分分阶段进进行。工工步优化化时应遵遵循先粗粗后精的的原则。(4)先先主后次次先安排排主要特特征的粗粗加工工工步和半半精加工工工步，然后安安排次要要特征的的加工，最后安安排主要

8、要特征的的精加工工工步。(5)保保证位置置精度位位置精度度主要针针对同轴轴度、垂垂直度、对称度度等。零零件要保保证位置置精度，最好是是在一次次安装下下就能加加工出所所有的相相关表面面。具有有位置精精度要求求的工步步相对集集中安排排32 JUTT路线的的生成在工艺路路线的安安排中，先安排排零件主主特征的的加工顺顺序，即即调用推推理机制制中形成成关系矩矩阵的决决策知识识以形成成工艺路路线的主主干，然然后依次次插入辅辅助形状状特征的的加工工工序，再再考虑热热处理、检验、清洗等等附加工工序，最最终构成成完整的的工艺路路线。这这种以约约束驱动动的逐步步扩充的的方法更更适于工工艺设计计人员的的设计思思路，

9、有有利于工工序的优优化设计计及先主主后次原原则的展展开。(1)加加工链中中定位方方案的选选择在加加工路线线中首先先要考虑虑粗精定定位基准准的选择择。决策策粗基准准的定位位方案是是以能保保证加工工出精定定位基准准为前提提的。齿齿轮轴类类件的精精基准一一般是双双向顶尖尖孔，比比较容易易确定。然而粗粗基准的的选择相相对复杂杂，分析析大量图图纸后，认为轴轴向粗定定位基准准以轴向向安装基基准或中中间轴径径为多，故处理理成交互互式指定定粗基准准面。(2)特特征优先先排序根根据所研研究的生生产厂的的设备能能力、工工艺水平平，排出出特征的的优先加加工顺序序，即以以主特征征的典型型工艺为为主线，辅以交交互式辅辅

10、助特征征，最终终自动生生成完整整工艺路路线。热热前主特特征主要要考虑外外圆柱面面在半自自动车床床上粗车车、半精精车、精精车加工工；齿轮轮表面的的滚齿(插齿)、剃齿齿加工辅助表表面如卡卡环槽、退刀槽槽、键槽槽等交互互插入各各主特征征之间。热后主主要是外外圆表面面的磨削削先后顺顺序，主主要齿轮轮表面精精加工工工序的确确定。各各工序加加工参数数的确定定包括各各工序的的加工余余量、工工序尺寸寸与公差差及毛坯坯尺寸等等。其中中工序尺尺寸采用用反向推推理，通通过查询询工艺数数据库中中的加工工余量计计算求出出；毛坯坯尺寸由由计算加加工余量量的增减减确定。工序尺尺寸公差差的自动动标注是是目前我我们正在在研究的的内容，拟通过过图论的的原理附附以交互互式完成成。4 结结论本文在基基于特征征的齿轮轮轴类零零件信息息描述基基础上，探讨了了齿轮轴轴类零件件工艺决决策原则则运用决决策树的的原理作作为工艺艺知识库库的主线线，不同同于传统统的产生生式的工工艺知识识的表达达，可以以简化决决策过程程，使一一个较为为复杂的的工艺推推理过程程变得系系统而简简洁，利利于开发发较复杂杂、多工工艺路线线的CAAPP系系统。参考文献献1 刘敏敏潘晓晓弘创创成式CCAPPP中的工工步排序序与工艺艺央策机械设设