1 1特征识别
CAD CAPP的集成方法主要包括：特征识别法、数据交换法和特征设计等。本系统采用特征识别法研发基于特征的CAPP系统。
特征识别法是对CAD的输出结果进行分析，按照一定的算法和识别规则抽取出工艺设计特征，以克服手工输入的种种弊端，实现零件CAD信息向CAPP、CAM等系统的自动传输。
UG是一个基于特征的高端三维CAD CAM CAE集成软件，提供了内建的特征造型功能并维护着一个特征实例库。本系统利用UG OPEN API编程接口获取零件特征实例信息，进行特征识别。
将UG软件中零件模型特征分为形状特征和非形状特征（材料特征、精度特征、技术特征和管理特征等） ，并将非形状特征作为属性赋值给形状特征，从而建立两者之间的联系，并能被调用。进行特征识别的主要步骤如下。
1）通过规则或交互式方式选择对象。
2）利用UG的API函数识别对象的形状特征。
3）提取与该形状特征相联系的非形状特征， UG中对部件或对象属性的操作函数位于uf attr. . h中。
4）将识别结果存入数据库供决策使用。
1 2知识库设计及工艺优化设计规则
1 2 1知识表示知识库中存放系统求解问题所需的知识，要求这些知识的表达方式简单、易懂，并能清晰、明确地表达领域专家知识，其组织结构应是模块化，以便扩充、修改与应用。人工智能常用的知识表示方法有：语义网络表示法、规则表示法、框架表示法、一阶谓词表示法等。本系统中采用产生式规则描述工艺设计知识。
产生式规则是前因后果式表达模型，由两部分组成，前一部分称为条件，如状态、前提、原因等，后一部分称为结果，如活动、结论、后果等，一般表示形式为： IF前提THEN结论（或动作）。例如：IF加工特征为平底槽THEN用平底圆柱立铣刀1 2 2工艺优化设计规则要获得较好的加工质量，同时保证生产效率，选择合适的工艺参数和要素显得尤为重要。工艺设计的一般原则为：保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；缩短走刀路线，减少进、退刀时间和其他辅助时间；尽可能使用大切削用量，提高加工效率；方便数值计算，减少编程工作量。
本文主要对影响零件加工质量的要素进行分析，讨论相应加工参数的确定原则，并对影响这些参数选择的因素进行了综合分析，初步得出了一些理想的选择方案和确定原则，在保证加工质量的前提下提高加工效率，以更有效地指导工艺过程设计与NC编程。
1 2 2 1切削刀具的优化选择一般情况下，球头刀适用于曲面加工，特别是精加工，因为球面与曲面接触能获得较好的表面粗糙度，同时也能提高加工精度。
质量和效率是数控加工的目标，刀具应尽可能选择硬度高、刚性好的材料。本文主要讨论常用的高速钢（HSS）和硬质合金材料。
1 2 2 2工步切深与切削宽度本文根据实际加工经验，对于不同工件材料，总结出在粗加工时切深和切削宽度的参考值所示。
1 2 2 3进给速度由于进给速度受多种复杂因素影响，较难给出定量的*优值域。影响进给速度与主轴转速比值的因素主要包括零件加工精度、表面粗糙度、刀具材料、毛坯材料、刀具直径、切深和切削宽度。UGII软件平台提供了进给率计算功能，能根据后五个参数自动确定主轴转速和切削速度。这两个参数使用UG提供的进给率自动生成器计算。该生成器对于不同的切削方式、毛坯材料、刀具材料和切深，搜索进给-速度（ feed speed）表，获得表面速度（ surface speed）和每齿进给量（ feed per tooth） ，再由此计算主轴转速和切削速度等。
1 2 2 4进、退刀方式的优化选择数控铣削加工中，进、退刀方式影响着刀轨路线的安全性。鉴于安全性，一律沿刀轴方向退刀。选择进刀方式需要考虑刀具类型、工件材料、加工方式等因素。
如果采用平头刀，一般不允许垂直于工件表面进刀，应沿工件侧向切入，或者从预钻孔处进刀。
如果采用球头刀加工易切削材料，可以垂直进刀。对于粗加工而言，可以采用与平头刀相同的进刀方式，也可采用螺旋线进刀。精加工适合采用斜线进刀。
1 2 2 5走刀方式走刀方式决定了零件表面纹理方向。商用CAM软件提供的走刀，行铣方式需通过设置切削方向可以确定纹理方向。对于通用的曲面一般采用行铣或环铣的形式。行铣的切削方向一般取平行于X轴或Y轴。对于回转体表面，以母线方向为切削方向。同心圆方式主要用于边界为圆的平坦曲面。放射状方式较适用于中心对称的曲面。这些方式基本可以满足一般零件的加工要求，其中行铣和环铣方式在曲面加工中*常用。实际设置时应尽量保证零件表面纹理一致。
2系统的实现
2 1系统的基本组成及功能
本系统基于UG平台，嵌入在UG的Application模块中。
1）将定义在典型工艺库中的工艺导入到当前UG文件的CAM模块中。
2）对零件特征进行识别，完成在UG CAM模块的操作导航器中的配置。
3）根据用户输入的加工要求，将相似要求曲面在操作导航器中分类配置到各操作组中。
4）查询工艺知识库，经过推理来确定工步余量、工序公差、行距等加工参数，生成工步组并在UG CAM模块中自动生成NC加工工艺。
具体算法如下：（ 1）获取零件材料属性以及曲面*小曲率半径；（ 2）选择刀具类型，并根据零件材料属性，查询知识库，选择合适的刀具材料，根据曲面*小曲率半径选择刀具半径；（ 3）获取用户为特征曲面定义的加工要求（表面粗糙度、加工精度） ；（ 4）查询知识库，根据加工要求找到相应的精、半精、粗加工的工序余量（ s 1、s 2、s 3）和*大切深dM ，以及建议工艺路线（精、半精加工的刀数n 1、n 2） ；（ 5）获取用户输入曲面的特征尺寸值；（ 6）根据铣削方法确定精、半精、粗加工的经济精度，并计算对应的偏差值i 1、o 1、i 2、o 2、i 3、o 3；（ 7）获取用户输入实际余量值astock值；（ 8）初始化总余量stock= 0，上、下偏差intol= i 0，outtol= o 0，循环变量j= 0；（ 9）当stock< astock（循环条件while） ；（ 10）新建一工步，预置参数；设置工步余量值= stock；设置工步上、下偏差为intol， outtol；设置工步行距（ stepover）、进给率（ feedrate）等参数；（ 11）以下步骤为根据规则设置下一道工步的余量和偏差参数变量；如果j < n 1，表示当前为精加工，留下的余量stock = stock+ s 1；如果j < n 1 - 1，参考精加工的经济精度i 1、o 1，对精加工的上、下偏差i 0、o 0稍作调整后赋给intol、outtol；如果n 1 j < n 1 + n 2，即如果是半精加工，留下的余量stock = stock + s 2；如果n 1 - 1 j < n 1 + n 2 - 1，对半精加工的经济精度偏差i 2、o 2稍作调整后赋给intol、outtol；如果j n 1 + n 2，即如果是粗加工，留下的余量stock= stock+ s 3；如果j n 1 + n 2 - 1， intol和outtol的值分别取粗加工的经济精度偏差i 2、o 2适量调整值；（ 12） j= j+ 1；返回while循环判断；（ 13）后置工作，结束。
2 2系统开发关键技术
使用软件平台提供的二次开发工具，使用户能够根据实际需要，开发出与系统高度集成的自动化工具，实现对CAD CAM功能的扩展。UGNX提供的二次开发工具主要有Open API、Open GRIP、UIStyler、Menu script等，其中UIStyler、Menuscript用于制作扩展应用程序的外壳（如程序界面） ， Open API与Open Grip是核心程序和数据库接口的编写工具。
Open GRIP是UGII提供的二次开发工具之一。其程序结构类似于FORTRAN，与UG系统紧密集成。利用GRIP程序可以完成与UG系统的各种常用交互工作。Open API也是UGII提供的二次开发工具之一，是UG与外部应用程序之间的接口，是一系列函数的集合，可以通过C语言编程调用这些函数，从而扩展UG应用程序功能。
3应用实例
在图形区内选择曲面特征，定义加工要求所示，系统将相关信息写入数据文件，并将相似要求曲面在操作导航器中分类配置到各操作组中。在图形区选择一组加工要求相似的曲面，系统将获取用户选择的同一方位面上某组加工要求相同的曲面，然后根据工件材料、曲面特性与加工要求（表面粗糙度、精度等级）等条件，查询工艺知识库中的规则，经过推理来确定工步余量、工序公差、行距等加工参数，生成工步组并在UG CAM模块中
4结语
本文介绍了基于UG平台二次开发和知识库的数控加工CAPP系统，通过借鉴已有工艺设计经验和经实践验证的工艺参数，初步制定了一套工艺优化设计规则并建立了知识库，在此基础上快速生成零件对应加工特征的加工工艺以及NC程序的自动生成，实现了CAD CAPP与数控编程的一体化操作和信息的有效集成，提高了数控编程的效率和质量，帮助工艺人员快速、精密地完成零件的加工制造。
