計(jì)算機(jī)輔助工序過程設(shè)計(jì)軟件在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

饒彥平，孫聞宙

(1.大連機(jī)床集團(tuán) 工藝所，遼寧 大連 116022；2.大連機(jī)床集團(tuán) 信息中心，遼寧 大連 116022)

隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用越來越廣泛，數(shù)控機(jī)床的使用效率及使用質(zhì)量一直是廠家關(guān)注的焦點(diǎn)，特別是隨著多品種小批量產(chǎn)品或單件零件及智能制造的生產(chǎn)需要，應(yīng)滿足縮短加工編程準(zhǔn)備時(shí)間生產(chǎn)方式的要求。大連機(jī)床集團(tuán)結(jié)合CAPP軟件，自主開發(fā)出首款應(yīng)對(duì)快速編程需求的數(shù)控加工計(jì)算機(jī)輔助工序過程設(shè)計(jì)技術(shù)軟件(以下簡稱CAPPD)。

1 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

CAPPD軟件的基本設(shè)計(jì)思想是把整個(gè)系統(tǒng)按照實(shí)際模塊進(jìn)行分解。為提高效率，便于維護(hù)與擴(kuò)展，本項(xiàng)目采用基于WinFrom.Net[1]三層結(jié)構(gòu)架構(gòu)的WCF[2]擴(kuò)展框架進(jìn)行分層處理，系統(tǒng)分層架構(gòu)圖[3]如圖1所示，具體分析如下。

1)界面表示層(UI)。界面表示層主要是由窗體和用戶控件組成，采用基于.Net的WinForm進(jìn)行界面設(shè)計(jì)。該層直接面向用戶。界面表示層中的業(yè)務(wù)邏輯都存儲(chǔ)在業(yè)務(wù)邏輯層中，當(dāng)用戶操作界面發(fā)生請(qǐng)求時(shí)，由界面表示層調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層中相應(yīng)的方法來實(shí)現(xiàn)。

2)業(yè)務(wù)邏輯層(BLL)。業(yè)務(wù)邏輯層是程序的核心部分，它主要是由各種函數(shù)構(gòu)成，它們集中在該層，有利于模塊化管理和程序復(fù)用，能夠使程序結(jié)構(gòu)清晰，提高可讀性，并且可用于做一些有效性驗(yàn)證工作，如對(duì)數(shù)據(jù)格式的校驗(yàn)和對(duì)數(shù)據(jù)類型的校驗(yàn)等，以更好地保證程序運(yùn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提供數(shù)據(jù)的各種業(yè)務(wù)邏輯。

3)數(shù)據(jù)訪問層(DAL)。數(shù)據(jù)訪問層負(fù)責(zé)接收來自業(yè)務(wù)層的數(shù)據(jù)調(diào)用請(qǐng)求，該層所做事務(wù)直接操作數(shù)據(jù)庫，針對(duì)數(shù)據(jù)的增添、刪除、修改和查找等，并將數(shù)據(jù)操作結(jié)果返回給業(yè)務(wù)邏輯層。

采用上述架構(gòu)有如下優(yōu)勢。

1)擴(kuò)展性強(qiáng)，依賴性小。如果不采用分層的程序框架設(shè)計(jì)，那么各種邏輯關(guān)系緊密連接、相互關(guān)聯(lián)制約、彼此間相互依賴，需要一旦要求改變，對(duì)系統(tǒng)的影響將是極為嚴(yán)重的，甚至是顛覆性的。三層架構(gòu)規(guī)范了各層的職責(zé)，降低了層與層之間的依賴性，大大提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

2)復(fù)用性強(qiáng)，開發(fā)周期縮短。系統(tǒng)不同功能模塊在各層中均有定義好的接口，可供其他功能模塊調(diào)用，這種設(shè)計(jì)架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)并發(fā)式開發(fā)，提高了程序的復(fù)用性，縮短了開發(fā)周期。將三層架構(gòu)設(shè)計(jì)思想運(yùn)用在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中能使其在長期使用過程中更加靈活，它的松散耦合體現(xiàn)出了很強(qiáng)的擴(kuò)展性和復(fù)用性，提高了軟件開發(fā)人員的工作效率，提升了系統(tǒng)的整體性能。

2 CAPPD軟件介紹

CAPPD軟件包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊、工序作業(yè)指導(dǎo)系統(tǒng)模塊和數(shù)控編程模塊共3部分。

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊包括物料數(shù)據(jù)庫、設(shè)備數(shù)據(jù)庫、夾具數(shù)據(jù)庫、刀具數(shù)據(jù)庫、刀具卡數(shù)據(jù)庫和量檢具數(shù)據(jù)庫等。物料數(shù)據(jù)庫[4-6]包含被加工零件的各種屬性，如圖樣圖號(hào)、名稱、材質(zhì)、硬度、數(shù)量和大小等(見圖2)；設(shè)備數(shù)據(jù)庫、夾具數(shù)據(jù)庫、刀具數(shù)據(jù)庫、刀具卡數(shù)據(jù)庫和量檢具數(shù)據(jù)庫[7]包含以上工藝信息的各種參數(shù)數(shù)據(jù)。

圖2 物料數(shù)據(jù)庫

2.2 工序作業(yè)指導(dǎo)系統(tǒng)模塊

工序作業(yè)指導(dǎo)系統(tǒng)模塊包含加工件的定位方式，加工部位及內(nèi)容，工序所使用的設(shè)備、夾具、量檢具和刀具表等圖形及信息。綜合作業(yè)表如圖3所示，工序作業(yè)節(jié)拍表[8]如圖4所示，加工工程表[9]如圖5所示，裝夾示意圖如圖6所示，工件檢測示意圖如圖7所示，加工刀具表如圖8所示。

圖3 綜合作業(yè)表

圖4 工序作業(yè)節(jié)拍表

圖5 加工工程表

圖6 裝夾示意圖

圖7 工件檢測示意圖

圖8 加工刀具表

2.3 數(shù)控編程模塊

2.3.1 圖形編程

根據(jù)數(shù)據(jù)庫中各種典型件的加工形式(見圖9)，按照加工狀態(tài)選取不同的加工方式，輸入基本圖形參數(shù)[10]，可自動(dòng)生成加工程序。

圖9 典型件加工圖

2.3.2 動(dòng)態(tài)圖形軌跡顯示

對(duì)圖形編程產(chǎn)生的程序進(jìn)行圖形軌跡顯示，結(jié)果如圖10所示。

圖10 加工圖形軌跡顯示

3 結(jié)語

CAPPD軟件的開發(fā)及應(yīng)用解決了工藝員與現(xiàn)場編程員脫節(jié)的問題，提高了編程的效率，推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床加工效率的提升，并有效地提高了管理水平，加快了對(duì)產(chǎn)品零件關(guān)鍵工序質(zhì)量的控制，使產(chǎn)品從自動(dòng)制造向智能制造邁進(jìn)了關(guān)鍵的一步。