創(chuàng)成式CAPP中，工序尺寸的自動(dòng)計(jì)算是一個(gè)難點(diǎn)。目前，對(duì)墻板類零件工序尺寸計(jì)算尚無(wú)成熟算法。文章以墻板類零件的形狀尺寸和定位尺寸為對(duì)象，討論了其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、類型及計(jì)算邏輯，并應(yīng)用在墻板類零件創(chuàng)成式CAPP中。

　　工序尺寸計(jì)算是CAPP系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的功能。然而，在目前實(shí)用的CAPP系統(tǒng)中，這一功能不夠完善。在許多相關(guān)文獻(xiàn)中可以發(fā)現(xiàn)，工序尺寸計(jì)算的成熟算法主要集中于回轉(zhuǎn)體零件的軸向工序尺寸，如基于尺寸聯(lián)系矩陣的計(jì)算方法、基于樹(shù)形圖的計(jì)算方法等，而對(duì)空間三維定位工序尺寸的計(jì)算研究較少。在墻板類零件CAPP系統(tǒng)中，筆者將工序尺寸分為形狀工序尺寸和定位工序尺寸，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于一維線性鏈表的形狀工序尺寸計(jì)算方法和基于二維非線性鏈表的定位工序尺寸計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了墻板類零件CAPP中的工序尺寸計(jì)算。

1　基于一維線性鏈表的形狀工序尺寸的計(jì)算

1.1　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　為使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，本CAPP系統(tǒng)對(duì)形狀工序尺寸和定位工序尺寸的表達(dá)采用了同一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)形式如下：

struct procdimt
/*工序尺寸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名*/
｛
　　featypeenum　FeaTypeEnum;
　　/* 特征類型　　　　　*/
　　char FeaID［5］；
　　/*　加工特征　　　　*/
　　double　ProcBefDimValue；
　　/* 工序前尺寸　　*/
　　　　　　　　∶　　　　∶
　　struct　procdimt　 *　NFea;
　　/*　工序尺后續(xù)鏈表指針*/
　　struct　Procdimt　*LFea;
　　/*工序尺寸分支鏈表指針*/
　　struct　Procdimt *　BFea;
　　/*　工序尺寸前續(xù)鏈表指針*/
｝

1.2　形狀工序尺寸計(jì)算公式

　　本系統(tǒng)是按照人體原則，從成品到毛坯逆向計(jì)算形狀尺寸。按照形狀尺寸是包容和被包容兩種類型，計(jì)算公式分別為：

　　如果是包容尺寸，則

　　工序前尺寸=工序后尺寸-加工余量

否則

　　工序前尺寸=工序后尺寸+加工余量

1.3　形狀工序尺寸計(jì)算邏輯

　?。?）總體初始化形狀工序尺寸鏈表

　?、?gòu)暮笸白x入排序后的工序鏈表，取出工序號(hào)、加工方法、加工特征和特征類型，并生成形狀工序尺寸初始化鏈表。

　?、诎凑占庸し椒ê图庸ぬ卣鱽?lái)搜索工序加工余量，并填入形狀工序尺寸初始化鏈表的對(duì)應(yīng)項(xiàng)中。

　　③取出特征信息中的形狀尺寸、上下偏差，作為完成最后一道工序后該特征的形狀工序尺寸，并將工序后尺寸標(biāo)識(shí)號(hào)置為T(mén)rue;同時(shí)將該特征其余加工方法所對(duì)應(yīng)的形狀工序尺寸和相應(yīng)的工序尺寸標(biāo)識(shí)分別置初值-999和False。

　?。?）讀入經(jīng)過(guò)初始化的形狀工序尺寸鏈表。

　　（3）計(jì)算工序尺寸　如果完成工序后尺寸的計(jì)算，而且工序前尺寸未計(jì)算，按照特征類型所對(duì)應(yīng)的包容尺寸類型，來(lái)選擇式（1）或式（2）計(jì)算工序前尺寸。

　?。?）根據(jù)工序的加工精度值和精度代碼計(jì)算工序尺寸的上下偏差。

　?。?）用計(jì)算得出的工序前尺寸，局部初始化該特征上道工序的工序后尺寸。

　　（6）IF到了鏈表尾THEN結(jié)束　ELSE指向鏈表下一結(jié)點(diǎn)并返回（3）。

2　基于二維非線性鏈表的定位工序尺寸的計(jì)算

2.1　定位尺寸的分類

　　加工具有對(duì)稱中心的特征，不影響定位尺寸的變化。因此在本CAPP系統(tǒng)中，不對(duì)該情況進(jìn)行考慮，而只考慮與面特征相關(guān)聯(lián)的定位尺寸的計(jì)算。與定位尺寸關(guān)聯(lián)的面特征數(shù)目不定，所以必須按關(guān)聯(lián)面特征的最大數(shù)目設(shè)計(jì)定位尺寸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。而在墻板零件的實(shí)際標(biāo)注中，關(guān)聯(lián)的面特征數(shù)目介于2～4之間。

　　如圖1中所示：f1～f8為墻板中的面特征。定位尺寸L1～L4按關(guān)聯(lián)特征數(shù)目可以分為三類：

　　（1）與2個(gè)面特征相關(guān)聯(lián)的為L(zhǎng)4；L4關(guān)聯(lián)面特征為f2和f8。

　　（2）與3個(gè)面特征相關(guān)聯(lián)的為L(zhǎng)1，L2；L1關(guān)聯(lián)面特征為f1、f2和f3； L2關(guān)聯(lián)面特征為f2、f3和f4。

　?。?）與4個(gè)面特征相關(guān)聯(lián)的為L(zhǎng)3；L3關(guān)聯(lián)面特征為f4、f5、f6和f7。

圖1　定位尺寸分類示意圖

　　由于實(shí)際標(biāo)注中考慮到矢量方向性，因此在向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中填寫(xiě)時(shí)必須按照表1規(guī)則進(jìn)行（注：表中的空項(xiàng)不允許填寫(xiě)數(shù)據(jù)）。所以本系統(tǒng)中，關(guān)聯(lián)方式被細(xì)分為四類（附表）。

關(guān)聯(lián)方式列表

2.2　定位尺寸的計(jì)算公式

　　按照定位尺寸四種實(shí)際存儲(chǔ)方式分別定義計(jì)算公式：

　?。?）附表中的類型d，定位尺寸有四個(gè)關(guān)聯(lián)面特征。如圖2所示（最通用的情況）。其中：F1、F2、F3、F4為關(guān)聯(lián)面特征；S1～S4分別對(duì)應(yīng)為F1～F4的面方向矢量；A為余量矢量；向量L、S1、S2、S3、S4、A均為單位矢量，余量大小為ΔA（ΔA＞0）。

圖2　定位尺寸向量示意圖

　　按照加工特征為關(guān)聯(lián)特征F1、F2以及F3、F4兩種類型選擇不同的計(jì)算邏輯：

　　類型1　對(duì)于加工特征為關(guān)聯(lián)面特征F3、F4時(shí)（以圖中加工面F4時(shí)的工序尺寸計(jì)算為例）：

　?、儆?jì)算出余量矢量在相臨面F3上的投影

A1=A-S3(A.S3)

　　②計(jì)算工序尺寸矢量在面F3上的投影

L1=L-S3(L.S3)

　?、叟袛嗌鲜龇较蚴噶康姆较?，來(lái)確定工序尺寸的增或減

　　IF　向量?jī)?nèi)積（L1.A1）＜0　THEN

　　工序尺寸為減

　　IF　向量?jī)?nèi)積（L1.A1）=0　THEN

　　工序尺寸不變

　　IF　向量?jī)?nèi)積（L1.A1）＞0　THEN

　　工序尺寸為加

　?、芨鶕?jù)投影關(guān)系計(jì)算實(shí)際值

　　余量ΔA對(duì)應(yīng)的工序尺寸的ΔL值為
　　　　
　?、莞鶕?jù)③中計(jì)算確定的符號(hào)來(lái)計(jì)算工序尺寸

　　　　L=L±ΔL

　　類型2　加工特征為關(guān)聯(lián)面特征F1、F2時(shí)，計(jì)算步驟（1～4）不變，而步驟⑤改為L(zhǎng)=LμΔL。

　　（2）對(duì)于附表中的類型a、b、c三種情況，可以看成類型d的特殊情況來(lái)分別對(duì)待。當(dāng)定位尺寸只與一個(gè)面特征相關(guān)聯(lián)時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)面特征的方向矢量和定位尺寸方向矢量在同一直線上。根據(jù)該面特征為關(guān)聯(lián)特征F1或F3，定位尺寸的計(jì)算公式分別為：

　?、贋殛P(guān)聯(lián)特征F1時(shí)　IF余量的方向矢量A和定位尺寸的方向矢量L一致。

　　THEN　L=L+ΔΑ
　　ELSE　L=L-ΔA

　?、跒殛P(guān)聯(lián)特征F3時(shí)　IF余量的方向矢量A和定位尺寸的方向矢量L一致

　　THEN　L=L-ΔA
　　ELSE　L=L+ΔA

2.3　定位尺寸計(jì)算邏輯

　?。?）總體初始化形狀工序尺寸鏈表

　　①?gòu)暮笸白x入排序后的工序鏈表，取出工序號(hào)、加工方法、加工特征和特征類型，并生成定位工序尺寸初始化主鏈表。

　?、诎凑占庸し椒ê图庸ぬ卣鱽?lái)搜索工序加工余量，并在形狀工序尺寸初始化鏈表的對(duì)應(yīng)項(xiàng)中填入。

　?、圩x入線性尺寸特征，按照線性尺寸的關(guān)聯(lián)特征與定位工序尺寸主鏈表的加工特征相同與否，將線性尺寸內(nèi)容連接于主鏈表的分支鏈表中。具體邏輯為：

　　IF　該定位尺寸第一次被引用
　　THEN 將定位尺寸特征的特征號(hào)、尺寸值、上下偏差連接于分支鏈表中AND將工序后尺寸標(biāo)志置為T(mén)rue。
　　ELSE只將定位尺寸特征的特征號(hào)連接于分支鏈表中AND將工序后尺寸標(biāo)志置為False。

　?、軐⑺泄ば蚯俺叽鐦?biāo)志置為False。

　?。?）讀入經(jīng)過(guò)初始化的定位工序尺寸鏈表。

　?。?）計(jì)算與主鏈表結(jié)點(diǎn)相關(guān)的分支鏈表中所有定位工序尺寸。

　　如果工序后尺寸計(jì)算完成，而且工序前尺寸未計(jì)算，則根據(jù)加工特征是關(guān)聯(lián)特征a、b、c、d四種類型中的具體類型選擇對(duì)應(yīng)公式計(jì)算工序前尺寸。

　?。?）根據(jù)工序的加工精度值和精度代碼計(jì)算工序尺寸的上下偏差。

　?。?）用計(jì)算得出的工序前尺寸局部初始化該特征上道工序的工序后尺寸。

　　（6）IF到了鏈表尾THEN結(jié)束。

　　ELSE指向鏈表下一結(jié)點(diǎn)并返回（3）。

　　從本質(zhì)上而言，定位尺寸計(jì)算邏輯和形狀尺寸計(jì)算邏輯相似，只是定位尺寸的計(jì)算和初始化是針對(duì)一個(gè)工序尺寸分支鏈表，而不是形狀尺寸鏈中的單個(gè)結(jié)點(diǎn)。

3　結(jié)論

　　筆者將墻板類CAPP中工序尺寸劃分為形狀尺寸和定位尺寸，建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算邏輯并開(kāi)發(fā)了創(chuàng)成式CAPP中的工序尺寸計(jì)算模塊，為工序細(xì)化、工序圖的繪制及CAM提供了尺寸依據(jù)。