基于特征实例传动箱体零件的YRX．CAD／CAPP集成系统在特征工艺设计模块中，采用了特征工艺实例的工艺设计方法，可快速获得特征加工链，利用工艺决策模块进行排序优化，以获得零件工艺路线，大大简化了复杂箱体零件工艺设计的难度。
随着计算机技术的迅速发展，其在工艺设计中得到了应用，即计算机辅助工艺设计(Computer AidedProcess Planning，CAPP)。CAPP是根据零件设计所给出的信息进行零件的加工方法和制造过程的设计。零件加工工艺过程的设计是技术准备过程的主要任务之一，这一过程是建立在产品设计结果、工艺专家经验和工厂制造能力的基础上，主要包括原材料选定、工艺顺序和加工方法的确定、机械的选定和加工时间的确定等。
传统的变异式CAPP虽然简单易实现，但针对复杂的传动箱体零件，成组技术(GT)代码不可能完整地描述零件信息和工艺规程信息。以专家系统为核心的智能型CAPP系统，也未能很好地解决工艺知识描述、工艺决策方法等问题。基于实例的计算机辅助工艺设计(Case based Process Planning，CBPP)为解决这些问题提供了一个较好的思路，其基本思想是利用己有的工艺方案实例求解新方案，是基于实例的推理(Case based Reasoning，CBR)方法在CAPP中的应用和发。基于特征实例传动箱体零件的YRX．CAD／CAPP集成系统在特征工艺设计模块中，采用了特征工艺实例的工艺设计方法，可快速获得特征加工链，利用工艺决策模块进行排序优化，以获得零件工艺路线，大大简化了复杂箱体零件工艺设计的难度。
1 传动箱体零件特征
特征是零件信息传递的载体，通过它能够实现设计、制造或其他工程任务间的通信与交流。传动箱体类零件特征的定义和分类是针对传动箱体类零件的一些常见形状和功能结构进行的，由于传动箱体类零件和其他零件类不同，所以特征定义和分类方式也有所不同。一个传动箱体零件就是由不同形状和不同功能的特征经过一定的布尔运算和组合构成，从几何造型的角度可以把它定义成：传动箱体零件特征=形状特征+属性形状特征：是与零件的几何形状描述相关的信息集合。它是通过几何和拓扑信息来描述，表示零件的某一功能形状，一般由变量尺寸参数来驱动其造型。对形状特征的进一步描述是通过显示表示的面、槽、
孔等低层次的几何拓扑信息来实现的。属性：指的是描述特征属性的数据、表达特征的功能以及特征间的相互关系。
在本设计中，属性主要包括精度和材料属性：1)精度属性是建立在形状特征模型基础上，它表达零件的精度信息，由尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等组成；2)材料属性主要包括材料种类、热处理方式、总体表面处理和局部处理等。为确定这些形状特征在空间的位置，系统引用了方位特征来描述传动箱体类零件的特征信息。这种描述方法把箱体零件分解为多个描述单元，每个加工方位单独成为一个描述单元，零件各特征(称为一般特征)依附在方位面(称为方位面特征，也称基体特征)上加以描述。
对于较规则的箱体零件可采用6个加工方位描述，分别指x轴正向、y轴正向、z轴正向及X轴负向、y轴负向、Z轴负向，可根据零件的复杂程度增加或减少。方位面不参与零件的几何造型，仅仅是为确定其他特征的空间位置而设定的。一个零件确定了空间三维坐标系后，其方位面的位置也随之确定。零件的每个方向都可以单独形成一个"子零件"，每个"子零件"都有外形轮廓和形面内容，对所有的方位进行单独描述，既可保证零件全部的轮廓和形面信息，同时也简化了不同方位上特征形面的位置关系，避免数据结构的复杂和混乱。由于传动箱体类零件总是以基体为中心的，所以把箱体基体作为主特征，把其他所有结构作为辅特征处理。传动箱体零件形状特征关系如图1所示。
2 YRX-CAD／CAPP系统设计
2．1 系统总体框图
该系统由CAD特征建模子系统和CAPP子系统两大部分组成，其总体设计框架如图2所示。
图2
系统主界面如图3所示:
图3
nextpage 2．2 CAD特征造型模块
该模块是CAD特征建模子系统的核心模块，也是实现CAD与CAPP集成的重要环节，主要完成零件设计和信息输入。传动箱体类零件的特征造型可分为箱体基体结构造型和附着在基体每个方位面上的形状特征造型两部分。箱体基体结构造型可以在预先利用CAD软件造型并创建的基体特征库中选用，也可以利用CAD软件的实体造型功能的体素拼合而成。在箱体基体结构造型完成后，利用本系统提供的特征选取下拉式菜单。选取一般特征项，通过人机交互方式顺序完成箱体各个方位的造型，并补充每个特征的有关工艺属性信息，将特征的几何信息和拓扑信息一起写入特征数据库中，直至零件造型完成。由于设计者直接面向特征进行零件的造型，因此操作方便，并能较好地表达设计意图。用这种方法建立的特征模型，具有丰富的工程语言信息，为后续应用提供了方便。
在主界面点击特征造型按钮，系统将在提示下切换到AutoCAD界面，通过人机交互输入零件相关的总体信息(见图4)，并作为输出工程图上标题栏的填写内容以及CAPP工序卡表头部分内容。
在输入完总体信息后，进行面特征信息的输入以及一般特征信息的输入(见图5)。如果有多个面的信息要输入，则只需要连续反复操作此对话框，直到完成所有面的特征信息输入为止。信息在输入完毕后，系统将自动绘制图形，并标注相应的尺寸及精度要求，一般特征将添加在基体上。所输入的信息将以代码的形式保存在特征信息数据库的表格中， 供生成加工链时读取。
2．3 CAPP特征工艺生成模块
特征工艺生成模块是CAPP子系统的核心模块之一。传动箱体零件的加工也就是箱体零件上各方位面上的加工，因此获得各加工特征的加工链是零件工艺路线生成的关键。在获得各加工特征加工链后，经过合理组合就构成整个零件工艺路线，因此，特征工艺的生成是零件工艺过程生成的基础。本系统利用基于特征实例的思想来完成各种加工特征方法的推理决策，其推理过程如图6所示。基于这样的思想，首先应建立特征加工链实例库，建立实例库可根据一定的规则抽取有代表性的典型实例存入。所谓实例是指在满足特定设计要求下所获得的优化结果，这里指己设计完成的实例特征，实例库由两部分组成11)典型特征的信息描述，包括零件名称、类别、几何形状、尺寸、精度和材料等内容；2)典型特征的加工方案，可以通过人机界面，使用人机交互的方式把已经代码化或较简短文字的加工方案输人CAPP系统。
当对加工零件进行工艺设计时，特征代码将通过人机交互方式输入，使其与实例库中已有实例的代码进行进级匹配，得到相似程度最高的实例，即最相似实例，然后对最相似实例的加工链进行推理及修正，使之满足加工要求，就可得到最终加工链，如图7所示。
如此反复，直到读完所有的制造特征为止。
2．4 工艺决策模块
工艺过程决策是CAPP系统的核心和难点，它包括工艺决策方法和决策知识。它是以当前零件信息为依据，选择好各种形状特征的加工方法，然后按一定算法合成生成零件的工艺路线工艺过程决策的重点是工序间的排序。它是将按特征生成的加工链转换为零件加工工艺的过程。在转换中应考虑特征间的关联性：1)特征间有基准关系，应考虑基准先行原则；2)特征间互为基准，应按照特征先后作为基准的顺序安排加工顺序；3)特征间有定位关系，则定位特征先行加工；4)特征间有衍生关系，则按特征产生先后顺序进行工序安排；5)特征间有位置精度要求，则在一次装夹中完成。此外，排序的原则还包括：机床集中原则；先面后孔原则；工序集中原则；先粗后精原则；先主后次原则；刀具集中等工序排序原则。经过加工排序后，生成了多个工艺方案，然后对多个备选工序方案按照不同的优化目标进行排序，给出最优工序方案。
3 结语
系统以传动箱体零件为研究对象，通过特征造型技术的应用，为从零件的设计到加工制造的集成提供了一条有效途径。要建立功能完善的基于特征实例的CAPP系统，应重点解决好以下几个关键技术；1)特征建模；2)特征实例库和工艺规则库的建立；3)工艺文件输出。
