An Integrated Design and Manufacturing System for the Production of RTJ Flanges

摘要

机械加工工艺过程设计是现代工程设计和制造过程中的联接桥梁和关键环节，对提高产品质量、降低生产成本有着重要的影响。传统的加工工艺主要依靠于人工经验，计算机辅助工艺设计(CAPP)将设计信息直接转变成制造工艺过程，将设计和制造二者有机集成起来，可以有效提升制造质量和效率。各国学者在计算机辅助工艺设计方面开展了卓有成效的研究与开发。本论文针对不同尺寸法兰环零件的设计与加工过程，设计并开发了一套计算机辅助工艺设计系统。论文主要完成了以下工作:
　　(1)应用参数化设计建模方法，对系统的工艺设计对象，进行了特征建模。使系统中输入的三维模型不是简单的几何图形，而包含了产品特征。
　　(2)建立了系统的设计与制造数据库，并采用改进的检索式CAPP方法，进行了针对法兰环零件的系统开发流程的设计。该方法提取模型的特征参数，并将每一个零件归类到预先定义了加工类型和加工顺序的零件尺寸设计模块中。并根据零件的特点和规范选择设计模块，综合考虑技术约束和制造工艺，初步选择机床类型、刀具类型和加工参数。随后，将得到的加工方案导入到CAM软件，检索预先定义好的加工策略设置，以生成详细加工工艺路线、CNC加工刀具轨迹和后处理成为加工程序。
　　(3)应用可视化编程语言Delphi6.0，并集成Mastercam、Solidworks、Microsoft MS Access等应用软件，设计并开发了用于制造法兰环连接面的CAPP系统。系统可以获取不同的模型和制造信息、数据和文件来实现工艺设计、制造和数据库检索等功能，系统界面友好，使用方便。
　　本论文开发的CAPP系统主要特点是可以根据用户提供的原材料型号和尺寸进行零件特征设计、加工工序生成，以及加工报表、刀位源文件和数控程序的自动生成。论文以三种不同尺寸的法兰环为研究对象，进行了工艺设计和加工制造，应用结果验证了所开发系统的可操作性和所生成工艺的正确性和实用性。

目录

声明

Abstract

摘要

Table of Contents

List of Figures

List of Tables

Chapter 1：Introduction and Literature Review

1．1 Introduction

1．2 Motivation

1．3 Problem Statement and Objectives

1．4 Computer Aided Process Planning Literature Review

1．4．1 Past survey

1．4．2 Present Survey

1．4．3 Related practical review

1．5 Dissertation Outlines

Chapter 2：Computer-aided Process Planning Technology

2．1 Introduction

2．2 Process Planning

2．2．1 Various Steps of Basic Process Planning

2．3 Approaches to Process Planning

2．3．1 Manual Approach

2．3．2 Computer-Aided Process Planning

2．4 Approaches to Computer-Aided Process Planning

2．4．1 Retrieval Type approach

2．4．2 Variant approach

2．4．3 Generative approach

2．5 Method／Technologies of CAPP

2．6 Summary

Chapter 3：Machining Process Planning for RTJ Flange

3．1 Introduction

3．2 RTJ Process Planning Generation Method

3．2．1 Obtaining feature data and Dimensions

3．2．2 Plan template implementation

3．2．3 Selection of process parameters

3．3 Generation of CNC template

3．4 Generation of CNC Tool Path

3．4．1 Machining Strategy planning

3．4．2 Cutting method

3．4．3 Determination of stepover

3．4．4 Verification of CNC tool path

3．5 Summary

Chapter 4：CAPP System Development for RTJ Flanges and its Application

4．1 Introduction

4．2 RTJ Flange Design and Manufacturing System Development

4．2．1 System development Procedures

4．3 The RTJ Flange CAPP System

4．4 RTJ Flange CAPP System Application-Case Study

4．4．1 0．75 inch flange Design Features and Dimensions

4．4．2 Generated process plan for the 0．75 Inch Flange

4．4．3 Generated CNC tool path for the 0．75 inch Flange

4．5 Distinctive features of the System comparing to other CAPP systems

4．6 Summary

Chapter 5：Conclusion and Future Work

5．1 Conclusion

5．2 Future Work

REFERENCES

ACKNOWLEDGMENT

Appendix