0引言
计算机辅助工艺规程设计（ｃｏｍｐｕｔｅｒａｉｄｅｄｐｒｏｃｅｓｓｐｌａｎｎｉｎｇ，简称ＣＡＰＰ）是一种通过计算机技术来辅助工艺人员以系统化方法确定零件从毛坯到成品的制造方法的技术，是计算机集成制造系统（ＣＩＭＳ）的重要组成部分，是现代机械制造工业迫切的需求．ＣＡＰＰ系统按其原理可分为派生式和创成式两大类，目前，创成式系统离实际应用还有距离．
应某企业的要求，笔者针对有孔轴类零件组设计的ＣＡＰＰ系统，属于派生式和创成式相结合的综合模式．该系统利用特征型面的思想构造了一个参数化的形面构造工具，成功地解决了零件的信息描述和工序图的生成；利用成组技术（ＧＴ）和专家系统（ＥＳ）的思想实现了工艺规程的正确设计，而且系统具有ＣＡＰＰ开发工具的特点．
1 系统的总体设计
1.1 系统的模式
系统以ＧＴ为指导思想，本着实用性和先进性并重的原则，采用了派生式和创成式相接合的综合模式．设计时，首先对已有的机加工零件图纸和工艺文件进行统计、分析、归纳，按零件的结构和工艺相似性划分相似零件组，按相似零件组编制工序工步词典，再制定工艺决策规则．这样利用派生式的典型工艺思想，增加了系统的针对性，保证了生成的工艺规程切实可用．建立在决策规则基础上的工艺知识库用产生式规则的知识表达方法表达其决策逻辑，使系统具有较高的创成水平．
1.2 系统的程序结构
首先，目前工艺生成仍然处在经验决策阶段，无法用统一的数学模型和固定的算法进行描述和实现，具有较大的不确定性，而专家系统最宜解决这类问题；其次，专家系统的推理机与知识库相分离，方便了知识库的扩充和修改，方便了系统的移植．因此，系统采用专家系统的结构形式．
1.3 系统的总体结构
图１总体结构框图假想零件的参数化构造及实际零件的描述零件信息预处理访问数据库获取制造信息零件信息库事实库工艺决策规则参数化形面构造工艺知识库工艺文件工序图结果文件推理机系统的工作原理可概括如下：通过修改假想零件得到实际零件同时完成零件信息的输入；通过零件信息预处理获取决策模块所需的零件信息；通过访问数据库获取所需的制造信息，将零件信息与知识库中的规则进行匹配推理完成工艺设计．系统采用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋的ＭＦＣ编程技术和ＡｕｔｏＣＡＤ中的ＡＤＳ和ＡｕｔｏＬＩＳＰ语言．总体结构如图１所示．
图1 总体结构框图
2 系统实现的关键技术
2.1 零件信息的描述
ＣＡＰＰ中的零件图形是一个附加有工艺信息的参数化图形，系统中参数化图形的实现不是采用常用的程序参图２解释程序结构框图组件记录文件假想零件记录文件ＡｕｔｏＣＡＤ绘图ＡＤＳＤＤＥ服务器参数化形面构造数化方法，而是全新的基于表达式求解的图形参数化方法，它的基本思想是：参数化图形是基于参数点的参数化操作形成的，参数点的坐标之间存在表达式约束．这些连同工艺决策所需的其它信息用一个独特格式的记录文件来表述，编制一个通用的程序来解释该记录文件就可以得到一个参数化的图形．零件的描述过程即对假想零件的修改过程，记录文件也同时被修改．解释程序需解决下面两个关键问题，算数表达式的解算以及ＡＤＳＤＤＥ（Ｗｉｎｄｏｗｓ程序与ＡｕｔｏＣＡＤ之间的动态数据交换）程序的实现．程序结构如图２所示．
2.2 工艺知识库的建立
工艺知识库按零件组建立，在工序工步词典的基础上建立工艺决策规则，采用产生式规则的知识表达形式，语法格式为
IF（条件成立）THEN（结论成立）
规则的计算机实现采用数据表的结构，每条规则表示为如下形式
(rule(G×)20GB20,1)(IF(条件1)…(条件M))(THEN(结论1)…(结论N))
其中条件部分和结论部分按ＡｕｔｏＬＩＳＰ语言要求的语法结构表示．规则的录入、编辑、存盘等功能集成在一个称为规则库创建工具的对话框中进行．
2.3 推理机的程序设计
推理过程本质上是已知信息与知识之间的匹配过程，根据工艺知识的产生式规则的表示形式，系统采用数据驱动的基于规则的正向推理方式．程序用ＡｕｔｏＬＩＳＰ语言实现，如图３所示．
图３推理机程序框图
2.4工序图的生成
系统使用ＡｕｔｏＣＡＤ的图形功能和图形参数化的思想来实现工序图的生成．描述零件信息的记录文件不仅是零件信息的载体，同时还包含了零件的参数化图形信息，在推理的过程中同时对记录文件进行修改，再用参数化形面构造器再现该记录文件即可得到工序图。
3 结论
系统的试运行，过程卡、工序卡片（包含工序图）的输出验证了系统的总体设计思想的正确性．主控界面完成了零件信息输入和工艺决策两大模块的数据传递，构造了ＣＡＰＰ系统开发工具的基本框架．系统使用方便，人工干预少．主控界面兼具多文档编辑器的功能，结果文件可以在此打开、编辑、存盘，增加了系统的柔性．通过改变假想零件中组件的记录文件和知识库即可实现系统的扩充和移植．尽管系统的实现有许多独到和方便之处，但要满足工程化的需要仍有不少细节问题需要做进一步的完善。
