楔横轧模具加工特征排序

D0I:10.13374/i.issm1001-053x.2004.01.023 第26卷第1期 北京科技大学学报 VoL26 No.1 2004年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2004 楔横轧模具加工特征排序 杨宏青王宝雨杨翠苹胡正寰 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要在楔横轧模具CAD/CAPP集成化信息模型基础上，应用基于知识的创成式工艺决策 方法和VC+面向对象编程技术构造了楔横轧模具加工特征排序算法.通过合理安排棋具工 艺决策各阶段的子任务和构造相应的约束，保证生成模具工艺路线的可行性和灵活性.同时 针对典型楔横轧模具进行实例分析，验证该加工特征排序方法的实用性， 关键词楔横轧模具：CAPP:加工特征排序 分类号TG335.19 研制实用、有效的CAPP系统需解决的关键 法，基本解决了楔横轧模具加工特征排序问题. 技术就是加工特征排序问题.目前，国内外学者 1排序算法的基本思路 对加工特征排序问题进行了许多研究.文献[1,2] 提出一种分两步走的方案：首先应用SOSG(Self 根据分级规划原理，将楔横轧模具创成式工 Organized Setup Generation)方法产生一个初始规 艺决策中加工特征排序问题分解成四个阶段进 划方案：然后采用EAM(Episodal Associative Mem- 行求解：决策预处理，工序工步集创成，加工特征 oy)方法对族内的关联特征进行排序，但该方法 工步排序，加工特征工步优化排序，每个阶段包 的分类几何函数仅适用于铣、钻加工，不适用于 含若干基于约束求解的子任务，如图1所示，加 车削加工，文献[3]提出一种基于知识的加工特 工特征排序的过程就是各个阶段的子任务在相 征自动排序，但其适用范围是回转体零件的常规 应约束下的求解过程.系统每求解一个阶段的问 车削加工特征. 题，就向工艺设计结果趋近一步，直至所有阶段 鉴于楔横轧模具车削加工特征的复杂性和 的问题解决为止，加工特征排序问题即告完成. 特殊性，本文根据文献[4,5]的思想，从实用性角 图2是某对称楔横轧模具展开示意图，图3是对 度，将分级规划与专家系统方法和传统创成方法 应该模具的特征二叉树链表，本文将以该模具为 相结合，基于楔横轧模具CAD/CAPP集成化信息 例对基于分级约束的楔横轧模具加工特征排序 模型，构造了一种实际可行的加工特征排序方 算法进行论述 主要约束 主要任务 模具信息模型决策预处理规则算法。 决策预处理 对加工特征排序进行预设置 模具信息模型，工步集创成规则与算法 创成模具工步集合及基于工 工序工步集创成 序工步排序 模具信息模型.工序工步集创成结果. 总体安排工步集合各加工特 加工特征工步排序 加工特征排序规则算法 征工步的先后次序 模具信息模型.加工特征工步排序结果 考虑刀轨优化和干涉问题对 刀轨优化规则与算法 加工特征工步优化排序 工步调整的特殊处理 留1楔横轧模具加工特征排序方法 Fig.1 Sequencing algorithm of machining features for CWRT 收稿日期20030331 杨宏背男，30岁，博士 *国家自然科学基金重点资助项日(No.50035010)

第 2 6 卷 第 1 期 2 00 4 年 z 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u r n a l o f U o vi e川ty fo S iec n e e a o d l 论c h n 0 I哪万 B e ji ni g V bLZ` N o 一 l F e b 。 2佣4 楔横轧模具加工特征排序 杨 宏 青 王 宝 雨 杨 翠苹 胡正 寰 北 京科技 大学机 械工程 学 院 , 北京 10 0 83 摘 要 在 楔横 轧模具 C A D ZC A P P 集 成化 信息 模型 基础 上 , 应用 基于 知识 的创成 式工 艺决策 方法和 V C 料面 向对 象编程 技 术构造 了楔横 轧模 具加 工特 征排 序算法 . 通过 合理 安排模具工 艺决 策各 阶段 的子任 务和构 造相 应的 约束 , 保 证 生成模具工艺 路线 的可行 性和 灵活性 . 同时 针对 典型楔 横 轧模具 进行 实例分 析 , 验 证 该加工 特征排 序 方法 的实用 性 . 关键 词 楔 横轧 模具 ; C A P P ; 加 工特征 排序 分类号 T G 3 3 5 . 1 9 研制 实用 、 有效 的 C A P P 系 统 需解 决 的关键 技 术就 是加 工特征排 序 问题 . 目前 , 国内外 学者 对加 工特 征排序 问题 进行 了许 多研 究 . 文 献【1 , 2] 提 出一 种分 两步走 的方 案 : 首 先应 用 s o s G (s el 卜 O 飞an iez d eS utP G en er iat on ) 方 法产 生 一个 初始 规 划方 案 ; 然后 采用 E A M ( EP i s o 血一A s s o c iat i v e M em - o yr ) 方法对 族 内的关联 特 征进 行排 序 . 但 该方 法 的分 类 几何 函数 仅适 用 于铣 、 钻 加 工 , 不 适用 于 车 削加 工 . 文献 3[ ] 提 出一种 基 于知 识 的加工 特 征 自动 排序 , 但 其适 用 范围是 回转 体零件 的常规 车削 加 工 特 征 . 鉴 于楔 横轧 模具 车 削加 工特征 的复 杂性 和 特 殊 性 , 本 文根据 文 献 4[, 5] 的思想 , 从 实 用性 角 度 , 将 分级 规划 与专 家系统 方法 和传 统创 成方 法 相结 合 , 基 于楔横 轧 模 具 C A D /C A P P 集 成 化信 息 模 型 `司 , 构造 了一种 实 际可 行 的加 工特 征排 序 方 法 , 基 本解 决 了楔横 轧模 具 加工 特 征排 序 问题 . 1 排序 算法 的基 本思路 根据 分 级规 划原 理 , 将楔 横 轧模具创 成式 工 艺 决 策 中加 工特 征排 序 问题分 解 成 四个 阶 段进 行 求解 : 决 策预 处理 , 工序 工步集 创成 , 加 工 特 征 工 步排 序 , 加 工特 征 工 步优 化排序 . 每 个阶 段包 含 若干 基 于约 束求 解 的子任 务 , 如 图 1 所 示 . 加 工 特 征排 序 的 过程 就 是 各 个阶 段 的子 任 务 在相 应 约束 下的求 解过 程 . 系统 每求解 一个 阶段 的 问 题 , 就 向工艺 设计 结果 趋 近一 步 , 直 至所 有 阶段 的问题 解 决为止 , 加 工特 征排 序问题 即 告完成 . 图 2 是某对 称 楔横 轧 模具 展 开示 意 图 , 图 3 是对 应该 模具 的特 征 二 叉树 链表 , 本 文将 以该模具 为 例对 基 于 分 级约 束 的 楔横 轧 模 具加 工 特 征排 序 算法 进 行论 述 . 主要约束 具信 息模 型 . 决策 预处 理规则 算法 . 具信 息模 型 . 工 步集创 成规 则与 算法 主要任务 讨加工特 征排 序进 行预 设置 刘成 模 具 工 步集 合 及 基 于 二 争工步排 序 莫具 信息模 型 . 工 序工 步集 创成 结果 . 拍工特 征排 序规 则算法 题具信 息模型 . 加 工特征 工步排 序结 果 . J轨优 化规 则与算 法 加工特 征 工步排序 总 体 安 排 工 步集 合 各 加 工 征 工步 的先后 次序 加工特征工步优化排序 考 虑 刀 轨 优 化 和 干 涉 问 题 对 工 步调整 的特殊 处理 图 1 楔 横轧 模具 加工特 征排 序方 法 F i g · 1 S eq u e n e in g a喀o irt 卜m o f m a c h in 血g 介a t u 代5 fo r C W R T 收稿 日期 2 0 03 一3刁 l 杨宏 青 * 国家 自然科 学基金重 点 资助项 目 男 , 3 0 岁 , 博 士 ( N o . 5 0 0 3 5 0 1 0 ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2004. 01. 023

VoL.26 No.1 杨宏青等：楔横轧模具加工特征排序 *87· 9 2决策预处理 901 902 决策预处理是后续加工特征排序阶段的重 903 要基础，其主要任务是模具信息模型加载和决策 801 预设置.模具信息加载是指将模具CAD特征建 802 10 模信息导入CAPP系统中，在CAPP系统中建立 803 1001 .1002 基于特征的模具CAD/CAPP集成化信息模型.而 1003 7 决策预设置的内容主要有：判断模具加工属性 701 (如模具具体类型、加工基准等)，确定工序排序 702 规则（因楔横轧模具加工主要为数控车削，其他 703 工序内容固定、变化少，故排序预处理中对一定 类型模具的数控车削选定其主工序路线)，同类 4402 加工特征加工方向设置（考虑同类特征用同一种 23401 加工方法的多个加工工步排序需遵循原则)，工 图2某对称楔横模具展开示意图 Fig.2 Stretching diagram of a symmetrical CWRT 步安排方式（模具数控加工工步的组织方式，系 统默认方式按特征类型与加工方法安排，即将同 NULI NULL 10 國南南南用南 粗车粗南思有‖ 粗车 粗车 粗车 901 100L 精车 精车精国电心精军精闺精南 801D 精车 精车 精车 辅车 粗车南 007 702 402 精车 辅车 L辅车 辅车←一 703…4803 903 …4(1003 图3模具二叉树与加工方法链接 Fig.3 Binary tree and machining method list for the tool diagram 一特征类型、采用同一种加工方法的特征安排在 具各特征的加工方法链.系统以特征的类型和加 一起加工)，确定装夹方式等等，以上这些任务性 工要求为依据，从加工方法链生成规则库中自动 质各异，经验性强，采用专家系统决策和人机交 搜索到与某一特征相匹配的加工方法链生成规 互的方式进行. 则，其结论链表就是该特征的加工方法链，将结 论链表挂在模具特征二叉树的每一个节点之上 3工序工步集创成 就完成了该特征加工方法链的生成.若某一特征 是全新的特征或加工要求特殊，在加工方法链生 工序工步集创成的任务是初步生成基于工 成规则库中找不到相应的加工方法链生成规则 序的模具加工特征集合，任务求解策略主要分为 两个子任务：模具特征加工链的生成和基于工序 特征识别 的加工特征工步集排序 出 3.1特征加工链的选择 加工方法 制造 知识库 加工链推理 根据文献[]可知，不管模具组成如何复杂， 资源 都可以看成是由其基本特征单元实例拼合而成. 加工方法链库 加工方法链 模具的加工可描述为各特征的形成过程，因此， 各种特征的加工方法链的生成是工艺路线生成 加工方法排序表 的基础.实施时就是利用加工方法链生成规则， 图4特征加工方法链生成算法 采用图4所示特征加工链生成算法，生成组成模 Fig.4 Generating algorithm of the machining method list

、 b L2 6 N o . 1 杨 宏 青等 : 楔横 轧模 具加 工特 征排 序 . 8 7 . 10 0 1 10 0 2 1 0 0 3 图 2 某 对称楔 横模 具 展开示 意 图 F 啥 . 2 5 饥t e b i n g d i a g r a m o f a s y m m e t r i e a l C W R T 2 决策 预 处 理 决 策 预 处 理 是 后 续加 工特 征排 序 阶段 的重 要基 础 , 其 主要 任 务是模 具 信息 模型 加载 和 决策 预 设 置 . 模 具信 息 加载 是 指将 模 具 C A D 特 征建 模信 息导 入 C A P P 系 统 中 , 在 C A P P 系统 中 建立 基 于特征 的模 具 C A D /C A P P 集成 化信 息模 型 . 而 决策 预 设置 的 内容 主 要 有 : 判 断 模 具 加 工属 性 ( 如模 具 具体 类 型 、 加 工基 准 等 ) , 确定 工 序 排序 规 则 ( 因楔 横 轧模 具 加工 主 要 为数 控车 削 , 其他 工 序 内容 固 定 、 变 化 少 , 故 排序 预 处理 中对 一定 类 型模 具 的数 控 车 削选 定 其主 工 序 路线 ) , 同类 加 工特 征加 工方 向设置 ( 考 虑 同类特 征用 同一种 加 工 方法 的多个 加 工 工步 排序 需遵 循原 则 ) , 工 步安排 方 式 ( 模具 数控加 工 工步 的 组织 方 式 . 系 统 默认 方式 按特 征类 型 与加 工 方法 安排 , 即将同 图 3 模具 二 叉树 与加工 方 法链 接 F ig . 3 B in a 叮 t er e a n d m a e h i n i n g m e t h o d ils t fo r t h e t o o l d i a g r a m 一特 征类 型 、 采 用 同一种 加 工方 法 的特 征 安排 在 一起 加 工 ) , 确 定装 夹方 式等 等 . 以上 这些 任 务性 质 各 异 , 经 验性 强 , 采 用 专 家系 统 决策 和 人机 交 互 的 方式 进行 . 3 工 序工步 集创 成 工 序 工 步 集 创成 的任 务 是初 步 生 成 基 于 工 序 的模 具加 工特 征 集合 . 任 务求 解 策略 主要 分为 两 个 子任 务 : 模具特 征 加 工链的生 成和基 于 工序 的加 工特 征 工 步集 排序 . .3 1 特 征加 工链 的选 择 根 据文 献 7[ 」可知 , 不管 模 具组 成 如何 复 杂 , 都可 以看 成是 由其 基 本特 征单 元实 例拼 合而 成 . 模 具 的 加工 可描 述 为 各特 征 的形 成过 程 , 因 此 , 各种 特 征 的加 工 方法 链 的 生 成 是工 艺 路 线 生成 的基 础 . 实施 时 就是 利用 加 工 方法 链 生成 规 则 , 采用 图 4 所 示特 征加 工链 生成 算 法 , 生 成组 成模 具 各特 征 的加 工方 法链 . 系统 以特 征 的类型 和 加 工 要求 为依 据 , 从 加工 方法 链 生成 规 则库 中 自动 搜 索 到 与 某 一特 征 相 匹 配 的加 工 方 法 链 生 成 规 则 , 其结 论 链表就 是 该特 征 的 加工 方 法链 , 将 结 论 链 表 挂 在模具 特 征 二 叉 树 的每 一 个 节 点 之 上 就 完成 了该特 征加 工方 法链 的生成 . 若某 一特征 是 全新 的特 征 或加 工要 求特 殊 , 在 加 工 方法 链 生 成 规 则 库 中 找 不 到相 应 的加 工 方 法链 生 成 规 则 特征识别 加工链推理 制资造源 加工方法链 加工方法排序表 图 4 特征 加工 方法 链生 成算 法 F ig · 4 G e n e ar ti n g a lg o r i th m o f t h e m a e h in i n g m e t h o d ils t

·88· 北京科技大学学报 2004年第1期 时，系统可以方便地采取该特征生成规则实例化 序，cr指向当前特征结点，cur name为当前加工 方式，将其存入加工方法链生成规则库中，供下 方法名，特征结点Pist指向其加工方法链.由图 次决策时使用.针对图2所示的模具应用上述算 5所示算法可见，工序工步集创成不仅考虑工序 法得到图3二叉树表中各特征对应的加工方法 名与特征加工方法的关系，而且在每一工序加入 链. 工步单元的顺序均遵循特征由主到辅的层次关 32基于工序的加工特征工步集排序 系.因此，该阶段排序后在一定程度上己初步形 其主要任务是初步生成模具基于工序的工 成模具加工工艺方案.对图2示例模具经工序工 步集合，具体是指将模具特征加工链上各结点进 步集创成后形成的工步集合如图6所示.本图只 行拆分，同时参照工步集初排规则的约束求解策 示例给出各工序下特征号的排序结果，其工步名 略在模具工艺数组中将其加入并实例化工艺结 即为特征号， 点相关宏设计参数.本次排序主要是解决加工特 工序1 工序2 工序3 征工步在工序中加工的问题.工步划分的基本原 粗车 精车 辅车 401 则是一个被加工特征的一种加工方法对应着一 402 个工步.任务求解结束后，整个模具加工工步集 3 702 合即告生成，本次排序的主要约束是工序决策预 703 5 802 处理的结果、模具信息模型、加工方法链选择结 6 6 803 果及图5所示排序算法.图中cur pro:指向当前工 7 7 902 701 701 903 8 8 1002 (开始) 801 801 1003 cur_pro指向当前主工序第一工序 9 9 901 901 10 10 CTypedptrArray定义FirstProcessArray第-一工步数组 1001 1001 将特征结点当前指针cur指向模具第一个主特征 图6工序工步集创成结论链 Fig.6 Generating results of steps set based on procedure cur_neme-cur->Plist->name cur->Plist->next 4 !-NULL 加工特征工步排序 cur->Plist=cur->Plist->next 加工特征工步排序任务是总体安排工步集 cur_name与工序名相同 合中模具各加工特征工步的先后次序.此次排序 的主要约束是加工特征工步排序规则与算法以 将当前特征名+工序名作为工步名以及相应各工 及工序工步集初排结果.显然，工步排序规则与 步成员加入FirstprProcessArray数组末尾 模具类型、特征以及实际加工可行性有关，加工 cur=cur->child 特征排序求解算法描述如下： (I)CTypedPtrArray定义LastProcessArray终排 cur->child-NULL 工步数组. cur=cur->next (2)从选定总体加工规则集结论链表的首结 点开始，将其与模具初始工步集合FirstProcessAr- cur=NULL ray数组中各加工特征进行比较，若当前工步的 cur_pro=cur_pro->next 加工方法和特征类型与结论链表当前结点相同， 则将该特征工步对象加入LastProcessArray工步 cur_pro-NULL 数组.否则，转下一FirstProcessArray数组元素. (3)对于总体加工规则集结论链表的结点必 (结束) 须与模具初始工步集合FirstProcessArray数组每 图5基于工序的工步集排序算法 Fig.5 Algorithm of machining features sequencing based on pro- 一元素进行比较，则该结点加工特征处理完成. cedure (4)重复上述步骤，直至总体加工规则集结论

. 88 . 北 京 科 技 大 学 学 报 4 年0第 期 1 2 时 , 系统 可 以方 便地 采取 该特 征生 成规 则实例 化 方式 , 将其 存入 加工 方 法链 生成 规 则库 中 , 供 下 次决 策 时使用 . 针 对 图 2 所示 的模 具应 用 上述 算 法得 到 图 3 二叉 树 表 中各 特 征对 应 的 加工 方 法 链 . .3 2 基 于 工序 的加 工特 征 工步集排 序 其 主 要 任务 是 初 步 生成 模 具 基 于 工 序的 工 步 集合 . 具 体是 指将模 具特征加 工链 上各 结 点进 行 拆分 , 同时参照 工步 集初 排规 则 的约 束 求解策 略 在 模 具工 艺 数 组 中将 其加 入 并 实例 化 工 艺 结 点相 关宏 设计 参数 . 本 次排 序主要 是解 决加 工特 征工 步 在工序 中加 工 的问题 . 工 步划分 的基本原 则 是 一个 被 加工 特 征 的 一种 加 工 方法 对 应着 一 个工 步 . 任 务 求解 结 束后 , 整 个模具 加工 工 步集 合 即告 生成 . 本次 排序 的主 要约束 是工 序 决策预 处理 的结果 、 模 具 信 息模 型 、 加工 方法 链 选择 结 果及 图 5 所示 排序 算法 . 图 中 c世J r o 指 向当前工 序 , cur 指 向当 前特 征结 点 , c 切-r 尹aJ . e 为 当前加工 方 法名 , 特 征 结 点 lP ist 指 向其 加 工方 法链 . 由图 5 所 示 算法 可见 , 工序工 步集 创 成不 仅考 虑 工序 名 与特 征 加工 方法 的关系 , 而且在 每一 工序加入 工 步 单元 的顺 序 均 遵循特征 由主 到辅 的层 次 关 系 . 因此 , 该 阶段 排序 后 在一 定程 度上 己 初步 形 成模 具加 工 工艺 方案 . 对 图 2 示 例模 具经 工序 工 步集 创成 后形 成 的工 步集 合如 图 6 所 示 . 本 图只 示例给 出各 工序 下特 征号 的排序 结果 , 其 工步 名 即 为特征 号 . 工序 1 粗 车 开始 cu r夕 or 指向当前主工序第一工序 C T yP e dPt r A r a y 定义 F l r s tP r o e e s A r a y 第一工步数组 将特征结点当前指针 c ur 指向模具第一个主特征 e ur n e m e = e ur 一 > Pl i s t 一 > n 别 m e e ur . > P li s t = ℃u r . > Pli s t . > n e x t 卜 当前特 征 名+ 工 序名 作 为工 步名 以及 相应 各 工 声成 员 加入 F isr tP r p r o c es sA ayr 数组末 尾 c u r = c u r . >c hi ld C U r = C ur · > n e Xt 2 3 4 5 6 7 7 0 1 8 80 1 9 90 1 10 1 0 0 1 工序 2 精 车 l 2 3 4 5 6 7 7 0 1 8 8 0 1 9 9 0 1 10 1 00 1 工 序 3 辅车 4 0 1 4 02 702 7 03 802 80 3 9 0 2 9 03 l 0() 2 10 0 3 图 ` 工序 工步 集创成 结论 链 F啥 . 6 G e . e r a itn g esr u lst o f s et p s s d b a , de o n P ocr de u作 图 5 基于工 序的工 步集 排序 算法 F ig · 5 A lg o irt h m o f m a e b in in g fe a t u er s s el u e n c in g b a s de o n P份 c e d u er 4 加 工 特征工 步排序 加 工 特 征 工步 排 序 任 务 是 总体 安 排 工 步 集 合 中模 具各 加工特 征 工步 的先后 次序 . 此 次排序 的主 要 约 束是 加 工特征 工 步排 序规 则与 算 法 以 及 工序 工 步集 初排 结 果 . 显 然 , 工 步排序 规 则 与 模具类型 、 特征 以及 实际加 工可 行性 有关 . 加工 特 征排 序 求解 算法 描述 如 下 : ( l ) C yT P e d trP A r ay 定义 L as t P r o c e s s A r a y 终排 工 步数 组 . (2 ) 从选 定 总 体 加工 规 则 集 结论 链 表 的 首结 点开 始 , 将 其 与模具 初始 工步集 合 F此中m c e s A r ` ayr 数组 中各 加 工特征进 行 比较 , 若 当前 工步 的 加 工 方法和 特征 类型 与结论 链表 当前 结 点相 同 , 则将 该特征 工步 对象 加 入 L as t P r o c es s Ar ay 工 步 数 组 . 否 则 , 转 下一 F isr trP o ce s s A 行 ay 数组元 素 . (3 )对 于 总体 加 工 规 则集 结 论 链表 的结点必 须 与 模具 初始 工步 集 合 iF sr t P r o c es s A r ay 数 组每 一 元 素进 行 比较 , 则 该结 点加 工特征 处理 完成 . (4 )重 复上述 步骤 , 直至 总体 加工 规则集 结论

Vol.26 No.1 杨宏青等：楔横轧模具加工特征排序 ·89· 链表中的所有结点处理完毕，则此次加工特征排 化工步则根据刀具划分，至于刀轨干涉排序子任 序即告结束， 务则主要是对有特殊要求的工步，动态拖动交互 根据楔横轧模具加工特征的实际加工经验， 排序，图9为示例模具应用该算法得到排序结 得到楔横轧模具一条常用总体工步排序规则集 果，此即为示例模具加工特征最终工艺路线的工 为：F{工序名称：数控车，粗车，精车，辅车}， 步安排 THEN{0.99(顶圆粗加工，槽粗加工，展宽角粗加 工，槽精加工，展宽角精加工，成形角粗加工，成 开始 形角精加工，轧齐加工，槽棱边倒圆角，成形角棱 由数组UsefulStep[]存储工步索引 边倒圆角).结论链表中，从左至右表示了模具中 号调出加工特征工步排序结果 各加工特征的加工次序，此处值得说明的是，选 择模具加工特征规则集时，除了满足前提要求还 优化槽粗加工 应兼顾考虑其结论链图包含该模具所有加工特 征方法.图7为示例模具应用上述规则得到排序 基于遗传算法槽粗加工优化模块 结果 定义CdragListBox类变量m ProcessList实现 序号工步名 序号工步名 序号工步名 同用户的交互，由UsefulStep[数组工步索引 1粗车2 14 精车4 27精车901 号对其初始化，并显示加工特征排序结果 2粗车1 15 精车5 28精车1001 3粗车3 16 精车6 29辅车702 优化展宽特征刀轨 4粗车4 17精车7 30辅车802 5粗车5 18 精车8 31 辅车902 6粗车6 19 精车9 32 辅车1002 展宽特征交互优化算法 7粗车7 20精车10 33辅车401 8粗车8 21粗车701 34 辅车402 优化槽精加工特征刀钮≥ 9粗车9 22粗车801 35 辅车703 10粗车10 23粗车901 36 辅车803 槽精加工交互优化算法 11精车2 24粗车1001 37 辅车903 12精车1 25精车701 38 辅车1003 13精车3* 26精车801 存在刀轨干涉工步> 图7加工特征工步排序结论链 Fig.7 Global sequencing results for instantiating CWRT 局部交互加工特征排序算法 y 5加工特征工步优化排序 (结束) 图8加工特征工步优化排序算法 加工特征工步优化排序是基于加工特征族 Fig.8 Optimal sequencing algorithm of machining features 的刀轨优化，同时对存在刀轨干涉的工步在局部 进行调整和进一步处理.此次排序的主要约束是 序号 工步名 序号 工步名 粗车2 16 粗车1001 加工特征工步排序结果和刀轨优化与干涉规则 2 粗车1 17 精车701 与算法.排序算法如图8所示.该排序算法主要 3 粗车3 18 精车801 由基于遗传算法槽粗加工优化子任务、展宽特征 4 粗车4 19 精车901 粗车5 20精车1001 优化子任务、槽精加工优化子任务和刀轨干涉交 6 粗车6 21 辅车702 互排序子任务构成.其中槽粗加工优化子任务应 7 粗车7-8 22 辅车802 用遗传算法对槽粗加工工序进行优化排序，达到 8 粗车9-10 23 辅车902 9 右偏刀精车槽 24 辅车1002 辅助加工距离最短的目的.第二、三子任务的求 10 左偏刀精车槽 25 辅车401 解策略基本思路大致相同.求解过程首先是对欲 11 精车7-8 26 辅车402 12 精车9-10 27 辅车703 优化工步分析，若其满足优化规则，则将相关特 13 粗车701 28 辅车803 征工步合并.然后向LastProcessArray工艺数组加 14 粗车801 29 辅车903 入优化工步，最后通过工步排序数组UsefulStep 15 粗车901 30辅车1003 与ProcessList变量交互实现工步排序，其中展宽 图9加工特征优化排序结论链 优化主要考虑刀轨过渡因素的影响，槽精加工优 Fig.9 Optimal sequencing results for instantiating CWRT

V b l . 2 6 N o . 1 杨宏 青等 : 楔横 轧 模具 加工特 征 排序 . 8 , . 链 表 中的所 有 结点 处理 完 毕 , 则此 次加 工特 征 排 序 即告结 束 . 根 据楔横 轧模 具加 工 特征 的 实 际加 工经 验 , 得 到 楔 横 轧模具 一 条常 用 总 体工 步 排 序规 则集 为 : IF {工序名 称 : 数 控车 , 粗 车 , 精 车 , 辅 车 } , T H E N { .0 9 ( 顶 圆粗 加 工 , 槽粗加 工 , 展 宽角粗 加 工 , 槽 精加 工 , 展 宽 角精加 工 , 成 形 角粗 加 工 , 成 形 角精 加 工 , 轧齐加 工 , 槽 棱边 倒 圆角 , 成形 角棱 边 倒 圆角 ) . 结论 链 表 中 , 从左 至 右表 示 了模 具 中 各加 工特 征 的 加工 次 序 . 此 处值 得 说 明 的是 , 选 择 模 具加 工特 征规 则集 时 , 除 了满足前 提要 求还 应 兼顾 考 虑 其 结论 链 图包 含 该模具 所 有 加 工特 征方 法 . 图 7 为示 例模 具 应用 上述 规 则 得到 排 序 结果 . 化 工步则 根 据刀 具划 分 . 至 于刀 轨干 涉排 序 子任 务则 主要 是对 有特 殊 要 求 的工步 , 动 态拖 动 交互 排序 . 图 9 为 示 例模 具 应用 该算 法 得 到排 序 结 果 , 此 即为 示例 模具 加工 特 征最 终工 艺路 线 的工 步 安排 . 伍函 由数 组 U se fu ls et P[ 』存 储工 步索 引 号 调 出加 工特征 工 步排序 结果 序号 工步 名 赊号 工步 名 l 粗车 2 l 4 精 车 4 2 粗车 1 l 5 精车 5 3 粗 车 3 l 6 精车 6 4 粗 车 4 l 7 精车 7 5 粗 车 5 l 8 精车 8 6 粗车 6 l 9 精 车 9 7 粗车 7 2 0 精车 10 8 粗 车 8 2 l 粗 车 7 0 1 9 粗 车 9 2 2 粗 车 8 0 1 l 0 粗 车 10 23 粗 车 9 0 1 l l 精车 2 24 粗 车 1 0 0 1 l 2 精车 1 2 5 精 车 7 0 1 l 3 精 车 3 2 6 精 车 8 0 1 序 号 工步 名 精车 9 0 1 精 车 1 00 1 辅车 7 0 2 辅车 8 0 2 辅车 9 0 2 辅 车 100 2 辅车 4 0 1 辅车 4 0 2 辅车 7 0 3 辅车 8 0 3 辅车 9 0 3 辅 车 1 0 0 3 基 于遗传算法槽粗加工优化模块 定义 C dr a gL i s tB o x 类 变量 m一r o e e s s L i s t 实现 同用 户的 交互 , 由 U se fu ls et P[ 1数 组工 步索 引 号对 其初 始化 , 并显 示加 工特 征排 序结 果 化展宽特征刀 轨 展宽特征交互优化算法 讹槽精加工特征刀 槽精加工交互优化算法 27189一3031犯4563738 存在刀 轨干涉工步 图 7 加工特 征 工步 排序 结论链 F 啥 · 7 G l o b a l s e q u e n e in g er s u l t s fo r in s t a n 柱a it n g CWR T 局部交互加工特征排序算法 5 加 工 特 征 工 步优 化 排 序 加 工 特 征 工 步优 化 排 序 是 基 于 加 工特 征族 的刀 轨 优化 , 同 时对存 在 刀 轨 干涉 的工 步在 局 部 进 行 调整 和进 一步 处理 . 此 次排 序的主 要约 束 是 加工 特 征 工 步排 序 结 果 和 刀 轨优 化 与 干涉 规 则 与算 法 . 排 序算 法 如 图 8 所 示 . 该 排 序算 法 主 要 由基 于遗传 算 法槽粗加 工优 化 子任 务 、 展 宽特征 优 化 子任 务 、 槽精 加工 优 化子任 务 和刀 轨干 涉 交 互排 序子任 务 构成 . 其 中槽 粗 加工 优化 子任 务应 用遗传 算 法对 槽粗 加 工工序 进行 优 化排 序 , 达 到 辅助 加工 距 离 最短 的 目的 . 第 二 、 三 子任 务 的求 解 策 略基 本思 路大 致相 同 . 求解 过 程首 先是 对欲 优 化 工步 分 析 , 若其 满足 优 化 规则 , 则将 相 关特 征工 步合 并 . 然后 向 L as t P r co es s A r a y 工 艺数 组加 入 优 化 工步 , 最后 通 过 工步 排序 数 组 U se fu ls et p 与 R o c es s iL st 变 量交 互 实现 工 步排 序 . 其 中展 宽 优 化主 要考 虑 刀轨 过渡 因素 的影 响 , 槽 精加 工优 交结束 ) 图 8 加 工特 征 工步 优化 排序 算法 F ig . 8 o p ti m a l s叫u e n e 恤9 a lg o r it h m o f m a e h in i n g fe a t u er s 序 号 工步 名 l 粗 车 2 2 粗 车 1 3 粗 车 3 4 粗 车 4 5 粗 车 5 6 粗 车 6 7 粗 车 7一 8 8 粗车 ) 10 9 右偏 刀精车槽 l 0 左 偏 刀 精 车槽 l l 精车 7一 8 l 2 精车 -9 10 l 3 粗 车 7 0 1 l 4 粗 车 8 0 1 l 5 粗车 9 0 1 序 号 工步 名 l 6 粗 车 10 0 1 l 7 精车 7 01 l 8 精车 8 0 1 l 9 精车 9 0 1 2 0 精车 10 0 1 2 l 辅车 7 0 2 2 2 辅车 8 0 2 2 3 辅 车 9 0 2 2 4 辅车 10 0 2 2 5 辅车 4 0 1 2 6 辅车 4 0 2 2 7 辅车 7 0 3 2 8 辅车 80 3 2 9 辅车 9 0 3 30 辅 车 1 00 3 图 9 加 工特 征优 化 排序结 论链 F 啥 · 9 O P t i山 a l s e q u e n c in g 代s u l t s fe r 恤 s at n iat it n g C W R T

90 北京科技大学学报 2004年第1期 6结论 quencing using an unsupervised leaming approach [J]. Computer-Aided Design,1994,26(1):59 本文针对楔横轧模具加工工艺的复杂性和 2 Salomons O W.Van Houten F.Kals HJ J.Review of re- 特殊性，基于VC+面向对象技术，从层次规划和 search in feature-based design [J].J Message Flow Graph 实用性角度构造了一种可行的楔横轧模具加工 Syst1993,129(2:65 特征排序方法，排序方法既保证满足模具特征空 3潘双夏，冯培恩，周生样.加工特征排序及NC代码 映射[.计算机辅助设计与图形学报，200012(2)，90 间关联特性，又兼顾考虑楔横轧模具特征实际加 4蔡力钢，李培根.回转类零件基于分级约束的加工 工可行性，基本解决了楔横轧模具加工特征排序 方法排序算法[).机械工程学报，2000,36(2：426 问题.同时通过对一典型对称楔横轧模具进行实 5蔡力钢，李培根，姚素琴，基于分级规划的工艺决策 例化分析，验证该加工特征排序方法的实用性， 任务分解与求解策略刀华中理工大学学报，1998， 该加工特征排序算法已在楔横轧模具数控编程 26(11):62 系统CWRT-1中得到应用. 6杨宏青，王宝雨，胡正寰.楔横轧模具CAD/CAPP集 成化信息模型[).北京科技大学学报.2002,24(3)， 参考文献 299 1 Philip Chen C L,Steven R Leclair.Integration of design 7胡正寰，等，楔横轧理论与应用).北京：治金工业 and manufacture:solving setup generation and feature se- 出版社，1996 Machining Features Sequencing of Cross Wedge Rolling Tools YANG Hongging,WANG Baoyu YANG Cuiping,HU Zhenghuan Mechanical Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT On the basis of the computer-aided design/computer-aided process planning(CAD/CAPP)integ- ration information model of cross wedge rolling tools(CWRT),a machining features sequencing algorithm for CWRT was constructed with the creative decision-making method based on knowledge and VC++object-oriented programming technique.Through properly arranging subtasks and defining constraints at different stages,the fea- sibility and agility of tool process planning were guaranteed.The practicability of this machining features sequenc- ing algorithm was proved by analyzing a typical CWRT. KEY WORDS CWRT;CAPP;machining features sequencing

. , 0 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 4 年 第 1期 6 结 论 本 文 针 对 楔横 轧 模具 加 工 工 艺 的 复杂性 和 特殊 性 , 基 于 V C什面 向对 象技 术 , 从层 次规划 和 实用 性 角度 构造 了一种 可 行 的楔 横 轧 模具 加 工 特征 排序 方法 . 排序 方法 既保 证满 足模具特 征空 间关 联特 性 , 又兼顾 考虑 楔横 轧模 具特 征实 际加 工可 行性 , 基本 解 决了楔横轧模 具 加工特 征排 序 问题 . 同时通过 对一 典型 对称楔 横 轧模具进行 实 例化 分析 , 验证 该 加工 特 征 排序 方 法 的实 用性 . 该加 工特 征 排序算法 已 在 楔横轧 模 具数 控 编 程 系统 C 认下汀一 1 中得 到应 用 . 参 考 文 献 1 Phi l iP C he n C L , St e v e n R L e c l a l r . L止e gr a ti o n o f d e s ign a n d m an u fa e tu r e : so vl in g s e tu P g en e art i on an d fe a tur e se - q u e n c ing us in g an un s u eP Vr is ed l e 出爪m g 却P r o a c h 田 . Co m p ut e r ~ A id ed eD s ign , 1 994 , 2 6 ( l ) : 5 9 2 Sal o m o n s 0 W, Va n H0 u t e n ,F K a 1 s H J J . Re v i e w o f er - s e ar c h in fe a t ur e七韶 e d ds s ign [ J ] . J M e s s a g e Fl o w G r a Ph S y s仁 1 9 9 3 , 12 9 (2) : 6 5 3 潘双 夏 , 冯培 恩 , 周 生样 . 加 工特 征排序 及 N C 代 码 映射 1[J · 计算 机辅助 设计 与图形 学报 , 2 0 0 , 12 (2 ), 90 4 蔡力钢 , 李 培根 . 回转类 零件 基 于分级 约束 的加工 方法 排序 算法 明 . 机械 工程 学报 , 2 00 , 36 (2 :) 426 5 蔡力钢 , 李培根 ,姚素 琴 . 基 于分 级规划 的工 艺决策 任 务分解 与求解 策 略 [J] . 华中理 工大 学学报 , 19 98 , 2 6( 1 1) : 6 2 6 杨 宏青 , 王宝 雨 , 胡正寰 . 楔横轧模具 C A D ZC A P P 集 成化 信息模型 [J] . 北京科技大 学学 报 . 2 002 , 24 (3 ) , 2 99 7 胡 正寰 ,等 . 楔 横轧 理论 与应用 [间 . 北京 : 冶 金工业 出版 社 , 19 9 6 M a c h i n i n g F e a t ir e s S e q u e n e i n g o f C or s s W七dg e oR lli n g oT o l s YA N G H d n g叼in g, 环月N G B a oy u YA N G uC iP i gn, H U hZ e n g h u an M e e h an 让 a] E n g l n e e r i n g s比 0 1 , nU iv 饥ity of cs i cen e an d eT c ho ul o gy B iej in g , B iej 吨 10 08 3 , hC in a A B S T R A C T O n ht e b as i s o f ht e e o m Put e r 一a ide d d e s i g 时c o m P u t e 卜ia de d P r o e e s s Pl an ign ( C A D /C A P P ) inte g - art i o n i n of n n at i o n m o de l o f e or s s we d g e or llign ot o l s (C 场叹T ) , a m a c hi n i n g fe a 奴犷 e s s e q u e n c ign a lg ior th m fo r C W用) w a ` e o n s tr u c t e d w ith het cer at iv e d e e i s i o -n m ak l n g m e t h o d b as e d o n 如 o w l e dg e an d V C什 o bj e e -t ior 呱 e d rP o gr 田的幻n in g et c hn iq u e . 了恤皿沙 p r o P e r ly 阶叨g ign s ub at s ks an d de if n i n g co sn tr a i n st at id fl 七r e n t s agt es , ht e fe -a s ib ilyt a n d iag liyt of ot ol P r 0 e s P 1 an i n g w er gu ar an t e e d . T h e rP ac t i c iab liyt of hit s m a c h i n i n g fe at tn e s se qp e n c - i n g al g o ir t h rn w a s P r o v e d b y an l y z i n g a yt Pl e al C WR .T K E Y W O R D S C WR I…; C A P P : m ac h iin n g fe a tLir e s s e q u e n e in g