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面向特征造型技术的特种回转面刀具CAPP软件系统

来源:佚名 时间:2018-03-13 04:50

面向特征造型技术的特种回转面刀具CAPP软件系统设计蒋英兰王大镇2刘华明3,韩荣第3(1.集美大学轮机工程学院;集美大学机械工程学院,福建厦门361021;3.哈尔滨工业大学机械工程学院,黑龙江哈尔滨150001)方法。采用VB6 0、VC++RAX开发工具开发了实用化的特种回转面刀具CAPP软件系统,介绍了该系统中CAD/CAPP的集成技术和各类数据库的接口,并给出了该系统的运行实例。

0刖目特种回转面刀具是用于加工复杂、特殊形状工件的重要刀具,其需求量正随着多轴数控加工等先进制造技术的发展而不断加。为了高效率、高质量地设计和制造该类刀具,实现特种回转面刀具CAD/CAPP/CAM的集成化是非常重要的。目前特种回转面刀具CAPP技术的研究要明显落后于其CAD、CAM技术己成为阻碍其高度计算机集成化生产的文采用VB6.0、VC+4.0和ARX开发工具开发了微机版的实用化特种回转面刀具CAPP软件系统。

1软件系统的设计与开发为了产生优化的工艺过程卡、工序卡及工步卡等CAPP技术文件,并实现与其它相关模块间的信息共享,本软件具有如下特点:利用特征型技术向CAPP系统提供足够的信息支持;拥有完善的工艺数据库、知识库及高效的接口;具有管理CAPP文件历史记录及具有对不同型号刀具进行选择、编辑的能力;具有完善、友好的用户界面。

1.1行种回转面刀具的特征分析为了使CAPP从CAD中得到足够的信息用于工艺决策,信息的采集与处理方式应从传统的实体造型信息模型转向特征造型信息模型。因为特征造型信息模型具有如下优点:能更完整地表达产品的技术和管理信息;可使产品设计工作在更高层次上进行,设计人员操作的对象不再是原始的线条和体素,而是产品的功能要素,如螺纹孔、定位孔等。

特种回转面刀具的全生命周期包括产品的市场分析、需求分析、工程设计、工艺设计、加工、检验和维护。从制造的角度来看,特种回转面刀具的零件信息模型通常包括下面几个部分:零件总体信息,包括图号、刀具名称、刀具编码、外形尺寸、材料、重量及毛坯类型;零件特征信息,用于描述特种回转面刀具的几何形状与拓扑信息。主要描述刀具的顶点、边、面的数目、类型及相互间的连通关系。对外特征体素的操作为“并”

运算对内特征体素为“差”运算或“交”运算。特整体素及其要素有特征编码加以区分;零件公差信息,刀具各加工信息均体现在形位公差模型中;零件尺寸信息,即零件的整体尺寸信息表。

为了将特征造型技术应用于特种回转面刀具的计算机集成化生产中,应对特种回转面刀具的结构工艺特点进行特征分析。分析原则如下:特征的层次性分析原则,即分清特征间的从属关系;几何元素与参数相结合的原则;附加特征的分析原则。

采用上述原则,经分析特征回转面刀具的结构,发现其具有如下工艺特点:特种回转面刀具的刀头由复杂曲面构成,如旋转锉、球头立铣刀等是由复杂母线构成的回转刀具,属于多坐标(如五坐标)加工零件;具有螺旋线形刀刃和一定的刀槽形状;数控加工基础较好。

1.2特种回转面刀具的零件信息输入方法及CAD/CAPP的集成简捷、准确地描述特种回转面刀具信息,以适合计算机的处理并与实际生产应用相一致是实现CAPP的前提条件,同时对于CAPP系统的输出质量和运行效益也具有决定性的影响。但由于特种回转面刀具的工艺设计是一项复杂的综合性技术工作,所需处理的信息量大,且信息之间的关系错综复杂,故成为CAPP系统的关键技术之一。

本系统采用基于形面要素特征输入法和CAD特征造型系统直接输入法两种方法描述和输入特种回转面刀具零件信息。

(1)基于形面要素的特征输入法采用形面要素法的基本原理,并辅以形面要素的图形,采取人机界面交互形式输入零件信息。

具体实现方法:针对特种回转面刀具的结构和工艺特点,首先将特征分为三类:主特征、表面特征和端面特征。如所示。

特种回转面刀具的特征分类特种回转面刀具的主特征有圆柱、锥台体、球体等;表面特征有削平;端部特征有倒角、退刀槽、顶尖孔等。然后,以主特征为依据建立特征模型,从而建立圆柱、锥台体、球体三大类复合特征。通常,特征模型的构成为:主特征+端部特征+表面特征。在此基础上,通过人机对话方式对各类形面要素的特征、参数进行设定,保证输入的参数准确,特征可靠。如为特种回转面刀具最终特征输入界面。

(2)CAD特征造型系统直接信息输入法基于特征的CAD特征造型系统与CAPP的集成:从CIMS的集成角度来看,CAPP系统最理想、最直接的零件信息输入方法是CAD特征造型结果的直接传输。但由于CAD和CAPP的侧重点和目的不同,两者虽然共享一个特征模型,但在特征的表示、组织、调用、参数处理等方面都有一定差异。

首先,特征表示的信息范围不同。对于CAD,特征造型是个参数化的变量设计工具,因此,CAD的特征表示既要包括细节信息(组成特征的边界变和边界面),也要包括高层信息(特征的参数和特征的位置、方向)CAPP却只要引用特征的类型、参数、公差等,即CAPP特征表示的要求为高层信息。

其次,用特征构成零件的方式不同。CAD中的特征本身都处于同一级中,没有主辅之分,其从属关系只是记录特征的生成顺序;CAPP中的特征则是以主型面为基础,在主型面上逐级附加辅助型面,即主型面处于同一级上,辅助型面附属于主型面或上一级辅助型面。

在特征调用的方式上,CAD的特征信息集中,从一个特征的调用可以同时了解一组特征。而CAPP的特征信息分散,为了了解一个特征的组成及与相邻特征之间的关系,必须同时找到相应的谓词,才能了解该特征的相应位置。

由此可见,若要实现CAD特征造型结果直接传输给CAPP,必须要有相应的接口,以达到CAD/CAPP的完善集成和CAPP所需零件信息的正确输入。为此,CAD特征造型与CAPP接口的实现需要将CAD中的树结构转换为对应的主、辅结构,并将CAD中有关一个特征的集中信息分散在相关的多个谓词中。

接口的程度实现在CAD特征造型系统中,针对特种回转面刀具定义CAPP的主特征、表面特征、端部特征的C主特征序号InsPointins;插入点坐标inttype;类型,1=圆柱体,2=锥台体,3=球体union指向前一道工序特征指针/表面特征数据结构//表面特征序号InsPointins;/插入点坐标inttype;/类型,1=削平,2=待扩充部特征tie-fea;//所依附的特征指针Feature bind-fea;/原CAD造型特征的形状特征指征/端部特征数据结构部特征fie-fea;//所依附的特征指针指针这样CAD特征造型的结果中CAPP所需的零件信息生成特定数据格式的数据文件,CAPP系统直接按特定数据格式的数据文件,CAPP系统直接按特定的格式读入,即可实现CAD特征造型结果向CAPP的传输。

1.3特种回转面刀具的零件信息输入方法及CAD/CAPP的集成工艺数据指CAPP系统在工艺设计过程中所使用和产生的数据,工艺知识值支持CAPP系统工艺决策所需的规则。工艺数据与知识的表达是通过数据结构来实现的,用于工艺数据与知识的数据结构有串、表、栈、树、图及框架结构、网络结构等。

为此,本系统构造了以工序为主链的“工序-工步二叉树”数据结构,并将各种工艺信息用对象与链表挂于工序或工步节点之后,从而完成了工艺规程信息的建立。

(2)数据库访问接口本系统数据库采用了便于桌面管理、可灵活操作的ACCESS数据库的DAO方式,即MicrosoftJet数据库引擎,具体接口如下;指向定位表面指向装夹表面指向后一道工序运行特种回转面CAPP系统得到的球头立铣刀工艺过程卡二叉树结构的工步节点2特种回转面刀具CAPP软件系统运行实例0开发,系统主要包括两各主要模块:①CAD特征造型模块,采用VC+0语言,利用ARX开发工具在AutoCAD2000上开发;②CAPP模块,利用VB6.0开发,工艺支撑数据库采用ACCESS2000,为运行该系统得到的球头立铣刀工艺过程卡。

该系统目前已成为实用化的应用软件,在哈尔滨二五四厂运行以来,取得了明显的经济效果。用户反映系统集成度高,用户界面友好,易学易用,符合工程人员的工作习惯,具有较高的实用价值。