计算机程序设计艺术范例(3篇)
计算机程序设计艺术范文
关键词：工艺尺寸链图组成环封闭环工艺尺寸链的计算方法
中图分类号：TH132文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）08（b）-0107-02
1工艺尺寸链的的含义
在机器的结构中，产品的设计要求或零件的工艺要求决定了某些零件的几何要素之间有一定的尺寸联系，这些相互的全部尺寸按一定顺序连接成一个封闭环的尺寸组，该尺寸组称为尺寸链。组成尺寸链中的每一尺寸称为环。分为封闭环和组成环。尺寸链最主要的特点主要是关联性和封闭性。按应用分，可分为工艺尺寸链、装配尺寸链、零件尺寸链、设计尺寸链。
工艺尺寸链是有全部的组成环来为同一零件工艺尺寸所组成的尺寸链，并且它是通过加工所得的尺寸链。装配尺寸链则是由全部的组成环为不同的零件进行设计所形成的尺寸链。且它是在装配中所形成的尺寸链。零件尺寸链是由全部的组成环为同一零件进行设计所形成的尺寸链。设计尺寸链是装配尺寸链与零件尺寸链两者的统称。而环则是尺寸链中的每一个长度或角度的尺寸。封闭环：在零件加工或装配中间接获得或最后形成的环。组成环：尺寸链中对封闭环有影响的全部环。
2工艺尺寸链计算方法的必要性
在零件的加工中，经常会遇到设计基准和工艺基准不重合的问题，但要保证设计尺寸满足要求，这时候就涉及到尺寸的换算问题，而这部分内容对很多技术人员，特别是对工艺人员来说，是一个棘手的问题，所以在这里探讨工艺尺寸链的计算方法即机械零件加工中形成的尺寸链中的计算方法显得迫切需要。
3工艺尺寸链计算一般步骤
（1）在工艺中，要确定工艺尺寸链的组成环与封闭环这两项。
（2）在工艺中，还要设计出工件工艺尺寸链图形。
工件工艺尺寸链图是从封闭环中的任一端开始设计的，并且按照工件零件上表面之间的联系，依次画出可直接获得的、有关的尺寸，而作为组成环来看，有尺寸的终端回到封闭环的另一端时，才可以形成了一个封闭的工艺尺寸链图形。
（3）确定工艺尺寸链的增或减环的现象。
第一，分析法。就是在其他的组成环没有变化时，对某一组成环进行分析，使其增大，且使得封闭环也增大的现象称之为增环，而反之的情况就是减环现象。第二，环绕法。就是封闭环同向的为减环，反向的为增环。
（4）求解。
极值法求解尺寸链计算方法：
①封闭环的基本尺寸等于增环基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和。
②封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之和。
③封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之和。
4工艺尺寸链计算实例
4.1某个工序的尺寸链图的建立及计算
图1（a）为轴套零件简图，当内孔、各外圆及端面均已按图加工完毕，图1（b）为钻孔时的三种定位方案，试分别求出其工序尺寸及上、下偏差。
分析：方案一与方案二的A1、A2尺寸，这两个尺寸都是从工艺的基准面延伸至教工孔中心线的尺寸，是可以直接保证的工艺尺寸。
方案一：因工序尺寸A1的定位基准与设计尺寸12±0.1为同一基准，故定位基准与设计基准重合，设计尺寸直接获得而无需计算。因此A1=（12±0.1）mm，不用画工艺尺寸链图就可以的得出设计尺寸A1。
方案二：对于钻孔这个工序来说，从零件简图1（a）得出与钻孔这个工序相关的设计尺寸为（12±0.1）mm，显然，设计尺寸（12±0.1）设计基准和工艺基准不统一，并且是钻孔后间接获得的，是封闭环。从封闭环出发，按顺序将A1、A2联接成一封闭图形，即形成工艺尺寸链图，同时按环绕法判断增、减环（图2）。
基本尺寸：
=（8+12）mm=20mm
上偏差：ES（A0）=ES（）-EI（）
ES（）=0.1-0.05=+0.05mm
计算下偏差：EI（A0）=EI（）-ES（）EI（）=-0.1+0=-0.1mm
所以A2=mm
4.2多个工序的尺寸链图的建立及计算
图3所示为一内孔键槽的简图，键槽深度的设计尺寸为43.60+0.034mm，内孔为mm，有关内孔和键槽的加工顺序是：
（1）镗内孔至mm。
（2）插键槽至尺寸A。
（3）热处理。
（4）磨内孔至mm。
工艺过程中工序尺寸A极其公差（假定热处理后内孔没有胀缩）。
分析：从工艺的过程中可知，在最后的一道工序中产生了两个尺寸，其中一个键槽深度尺寸；另一个则是内孔尺寸。而键槽深度尺寸则是在工艺过程中最后一道工序中自然形成的，同时也是间接保证的尺寸，所以称之为封闭环。建立尺寸链图，判断增、减环（图4）。
极值法计算如表1。
5结语
工艺尺寸链的计算是从事机械设计和制造的基础，本文讨论此问题，旨在帮助技术人员特别是工艺人员熟练的掌握工艺尺寸链计算的技巧，但可能会有考虑不周或者不完善的地方，敬请大家不惜指教。
参考文献
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关键词：计算机辅助工艺设计；单元；特征技术；三维
中图分类号：TB4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）07-0028-01
0引言
计算机辅助工艺过程设计（简称CAPP）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。当前科学技术飞速发展，产品更新换代频繁，多品种、小批量的生产模式已占主导地位，传统的工艺设计方法已不能适应造业的需要。基于三维模型的产品建模与分析技术越来越引起企业重视，针对系列产品或新产品的基于3D的参数化工艺设计模型，可以对零部件进行快速准确的工艺设计，如定位、装夹规划、工序图生成、NC程序生成、工装设计等，是柔性制造环境下CAPP的发展趋势。
1技术现状
在设计方法上，CAPP经历了检索式、派生式、创成式以及混合式系统，相比较而言，混合式CAPP系统较为实用。20世纪50年代人工智能AI的发展促进了智能式CAPP的发展。围绕知识库和推理机组织的专家系统是智能式CAPP的核心[1]。随着先进制造技术的发展，人们对CAPP系统也有了新的认识，其发展呈现出集成化、系统化、智能化、标准化等特点。
2柔性参数化三维CAPP系统功能与建模
柔性制造模式下参数化三维CAPP所包括的四个功能：装夹规划；工序规划；尺寸链计算和工艺模型评价[2]，与传统CAPP相比柔性参数化三维CAPP在功能上具有以下特点：
2.1工序规划功能日益突出强大产品的拓扑结构确定后，改变几何参数时，相对应的装夹方案变化较小，而工序规划中的内容则变化较大。工序规划中的数控编程技术（刀具选择、路径规划、切削参数的选取）成为主要工作内容，编程质量直接影响着制造周期和成本。
2.2特征技术成为柔性制造模式下实现CAPP的重要途径多品种小批量制造环境下，使得传统CAPP技术难以实现快捷统一的装夹规划，而传统的CAPP技术又着重于检索和派生技术，内容集中在工序图的生成，无法为企业提供实用的推理和决策功能，成为制造过程中的瓶颈。特征技术的出现为实现CAPP技术的柔性化提供可能，特征被分为总体特征、制造特征、主特征和载体特征，通过特征分类与设计特征自动识别技术，以及设计特征到工艺特征的映射技术[3]，实现基于特征的柔性CAPP技术。
3柔性参数化三维CAPP系统结构与特点
柔性制造模式下CAPP系统以商品化CAD/CAM环境为开发平台，建立了集成的零件工艺信息模型和丰富的制造特征库，综合利用各种工艺设计方法。采用XML技术实现对制造资源、工艺数据和工艺知识的描述，并采用面向对象的思想设计数据库以方便管理,完善地实现数据、知识的动态更新。
3.1基于特征技术的信息集成在三维CAD平台上提供三维标准件库、设计特征库，在产品的几何层与零件层增加特征层，将几何形状特征和设计约束特征通过特征映射成工艺特征，基于特征加工知识进行辅助工艺决策，再经过基于特征的数控编程技术实现快速制造。同时建立三维的工艺装备库，并生成三维工序简图，不仅实现可视化装夹规划，而且实现自动化工序规划。
3.2基于知识描述的智能工艺设计在知识表达上可采用面向对象的方法，混合式知识表达模型，以及各种模糊知识的表示。在推理方面，人工智能中的神经网络的发展对于知识自学习和联想记忆有很大进展，不精确推理也有所应用。在系统结构方面，出现知识系统，分布式系统，多层次系统等。在决策方法上，基于Agent的智能决策技术，分级规划的决策方法等，从强调工艺决策的自动化转变到注重工艺基本数据结构及基本设计功能，开发重点从注重工艺过程的自动生成，转向整个产品工艺设计的辅助工具。
3.3工艺设计过程管理标准化每个制造企业的生产技术和产品类型是不同的，在应用CAPP的过程会产生各自特点的制造资源、流程控制、工艺数据和报表，但是其工艺设计过程则是相似的，可分为任务分配、工艺设计、工艺签审和工艺归档四个阶段[4]，用户类型也可分为工艺设计员、工艺组长、译审员、质保员、车间主任和系统管理员等，签审路线也是明确的，便于在PDM中实施角色和流程的规范管理。
4总结
随着国际市场的开放和一体化，先进制造模式是制造企业创造效益的新途径，在多品种小批量的制造环境下，柔性参数化三维CAPP系统是适应产品多样化的新技术途径，有助于制造业发挥先进制造模式的技术优势，也代表了CAPP系统发展的趋势。
参考文献：
[1]刘艳斌，赵海兵.基于3D-CAPP技术及其发展研究[J].机械制造，2006年09期：14-16.
[2]章万国，蔡力钢.基于三维的定量化CAPP及其关键技术研究[J].中国机械工程，2003年22期：1926-1929.
计算机程序设计艺术范文篇3
关键词：三维模型；机加工艺；设计模式；探讨
基于模型的定义，在生产制造过程中三维实体模型是唯一、最重要的依据，其在很大程度上使得以工程图纸为依据的传统制造方法获得有效的改变，提高了生产制造的效率。现阶段，以计算机技术辅助设计和制造的三维实体模型在我国的应用范围十分广泛，如航空、航天、车辆、船舶以及电子等各行各业中都有所涉及。
1三维模型的机加工艺设计的流程
零件三维模型是设计三维工艺的重要理论依据，从中可以将加工的具体特征有效的提取出来，通过科学的规划工艺，以此可以促进工序模型的生成，从毛坯完成到成品的科学转变。在三维零件模型基础上的工艺设计流程的重要阶段主要包括三个，如图1所示。
（1）建立一定的工艺信息模型
在建立工艺信息模型的过程中需要先从相关零部件和一定的毛坯模型中将与信息模型有关的加工与建立特征最大限度的提取出来，一个加工特征往往需要经历的加工阶段、工序以及工步有许多个，为此在建立特征模型时便需要将一定的特征工艺链添加到加工特征中去，进而在此基础上有助于建立起相对比较完善的工艺信息模型。
（2）科学规划工艺的具体路线
严格按照不同加工阶段的要求对全部的特征工步进行科学有效的划分，以此分为多道工序，然后在此基础上做好相关的排序工作。
（3）生成一定的工序模型
在完成上述两部分的工作之后，中间各个工序模型的建立便需要严格根据工艺信息的模型和路线来完成。
如图1所示，零件工信息模型在很大程度上是三维模型的机加工艺设计的重中之重，科学的构建零件的特征模型（识别和提取加工特征）对于整个工艺信息模型的设计和建立发挥着至关重要的作用。
2构建工艺信息模型
所谓的工艺信息模型主要包括四个层次，即几何层、零件层、特征层与工艺层。其中几何层是整个信息模型得以建立的基础；零件层包括了零件的名称和编号、材料以及批量等最基本的设计信息；特征层则是在零件层的基础上得以建立起来的，零件特征模型的建立离不开该层对特征的自动或者手动识别手段；工艺层主要按照零件特征模型的要求，严格按照具体的规则将一定的特征工艺链添加到每个特征中去，由此有助于相关技术人员做出科学的工艺决策。
（1）构建起一定的特征模型
所谓的加工模型在一定程度上主要是指机械在进行加工的过程中可以根据特定的方式以及顺序将已经成型的部分设计成几何拓扑的形状，其将邻接加工面集合之间的几何拓扑关系充分有效的展示出来，将各种制造和工艺的方面的信息集中到一起，在此基础上将一个特征相比比较完整的数据结构建立起来，不仅可以将加工的实际意义充分且有效的展示出来，并且还能够有效识别出加工特征在工艺设计过程中的具体应用。
（2）添加具备一定特征的工艺链
通过对大量工艺过程的详细分析，从中不难得出无论零件的复杂程度有多高，在加工过程中还可以将其工艺进行有效的分解，使其成为两种工序，即主工序与辅工序，零件的加工工艺在很大程度上与特征的关系十分密切。其中主工序针对的对象主要是各个零件的形状特征，类似于轴类零件的圆锥面、圆柱的表面和内表面等；辅助工程则包括诸如倒角、钻孔和攻丝等为主的热处理、钳工以及表面的机加工工序等等。
通常情况下每个特征都与一组加工段相对应，也就是所谓的特征工艺链。加工环境的不同导致加工方法存在一定的显著差异性，但是当制造环境受到一定限制和约束时，加工的具体方法相应的也会被确定下来。为此，特征与特征工艺链之间的关系是一一对应的，每个特征工艺链，都是加工工步严格按照特定的顺序组建而成的。另外，将一定的工艺链添加到每个特征的过程中实则就是设计工艺的过程。工艺信息模型在一定程度上作为整个三维机加工设计的关键，其所承载的信息非常多，如零件设计模型、特征以及各种工艺本身的信息等，工艺模型的有效建立对于中间工序模型的顺利生成和三维工艺设计的完成发挥着至关重要的作用。
3工序模型的生成
（1）生成工序模型的主要方法
正向与逆向生成法是目前生成工序模型的重要方法。其中正向法主要是从毛坯状态逐渐过渡到最终设计形态的转变促进工序模型的逐渐生成的主要方法，主要是通过缩减材料的方式来生成一定的三维机加工序模型；逆向法则是产品根据在最终设计结构的引导下逐渐从毛坯状态向工序模型方向生成的主要方法，其主要是借助增加材料的方式来促进三维机加工序模型的生成。
（2）对工序模型进行相关的标注
待中间的工序模型生成之后，便需要进行相关的标注工作，这在一定程度上与传统二维工序简图进行绘制相同。零件中间工序模型对于尺寸、技术、表面的粗糙程度以及公差方面的要求普遍较高，在具体的标注过程中一定要做到细心全面。
4结束语
综上所述，本文从建立一定的工艺信息模型、科学规划工艺的具体路线以及生成一定的工序模型等方面详细的介绍了三维模型的机加工艺设计的流程，在此基础上经过充分的思考，从构建起一定的特征模型、添加具备一定特征的工艺链等方面具体的阐述了工艺信息模型的构建，最后从生成工序模型的主要方法和对工序模型进行相关的标注等两方面促进了三维机加工序模型的生成。
参考文献
[1]万能，常智勇，莫蓉.机加工艺设计的三维新模式研究[J].计算机集成制造系统，2011（9）.
[2]万能，赵杰，莫蓉.三维机加工序模型辅助生成技术[J].计算机集成制造系统，2011（10）.
[3]斯铁冬，张旭，丁丁，刘颖，耿久全.基于三维模型的机加工艺设计技术[J].兵工自动化，2013（6）.
[4]田富君，陈兴玉，程五四，张祥祥，张红旗.MBD环境下的三维机加工艺设计技术[J].计算机集成制造系统，