氣動(dòng)閥桿類零件小型CAD_CAPP_NCP系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用
2014-3-13 來源： 作者：宋貴亮 張瑋 馮益華 劉興國(guó)
引言
CADC/CAPP/NCP 的集成, 要求產(chǎn)品與設(shè)計(jì)緊密結(jié)合, 其目標(biāo)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝分析、工程仿真過程的數(shù)據(jù)具有一致性, 且要求能夠做到直接在計(jì)算機(jī)間傳遞, 從而減少信自、傳遞誤差和編輯出錯(cuò)的可能性。本系統(tǒng)以氣動(dòng)閥桿的設(shè)計(jì)制造為研究對(duì)象, 采用基于特征拼裝的設(shè)計(jì)思想, 設(shè)計(jì)階段以特征要素作為設(shè)計(jì)對(duì)象, 工藝過程設(shè)計(jì)以特征為操作單位, 數(shù)控程序生成時(shí)也以特征群為編碼序列。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際擴(kuò)充了M D T 的專用模塊功能, 建立了氣動(dòng)閥桿小型CADC/CAPP/NCP系統(tǒng)。
2 系統(tǒng)特點(diǎn)
本系統(tǒng)由CAD、CAPP 和NCP 子系統(tǒng)以及刀具管理子系統(tǒng)、毛坯管理子系統(tǒng)等組成, 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。本系統(tǒng)以foxpro 數(shù)據(jù)庫為信息支承樞架, 以MDT 2 .0 為開發(fā)平臺(tái), 以VC 和Autolisp 作為開發(fā)語言, 充分利用MDT的三維造型功能, 將特征概念作為主線始終貫穿于零件的設(shè)計(jì)、工藝及其加工全過程。系統(tǒng)特點(diǎn)主要有:
（1）建立了完整統(tǒng)一的工藝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型;
( 2) 系統(tǒng)部分體現(xiàn)了并行結(jié)構(gòu), 使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)過程以及數(shù)控代碼生成過程中的有關(guān)問題可直接反饋給相關(guān)過程模塊進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改；
( 3) 采用模塊工具化可鑲嵌結(jié)構(gòu), 特征庫、規(guī)則庫具有可擴(kuò)展性, 也能添加新功能模塊；
(4) 遵循“人機(jī)一體化思想” , 在關(guān)鍵部分都加人了人機(jī)對(duì)話接日, 這樣系統(tǒng)信息、可以由人根據(jù)情況進(jìn)行檢查、修改, 使得系統(tǒng)更加完善、靈活。
3 系統(tǒng)功能分析
特征拼裝就是在產(chǎn)品特征定義的基礎(chǔ)上, 根據(jù)零件設(shè)計(jì)過程中賦予的各個(gè)特征的附屬信息, 遵循一定的邏輯關(guān)系, 以立體形式構(gòu)造零件實(shí)體形象, 以充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)者思想的設(shè)計(jì)方法。特征拼裝要求CAD、CAPP 以及NCP做到無縫集成, 所以零件特征就必須包含CAD、CAPP 、NCP所需要的全部信息 。
(1) CAD 子系統(tǒng)是零件信自、的輸人端, 本系統(tǒng)將零件信息、輸人和零件的設(shè)計(jì)過程結(jié)合在一起, 避免了零件設(shè)計(jì)圖的二次輸人問題。在強(qiáng)調(diào)閥桿零件認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上, 以結(jié)構(gòu)和加工工藝相似性為依據(jù),建立了包含基本特征庫和輔助特征庫的特征定義數(shù)據(jù)庫(如圖2 所示)。其中基本特征庫包括軸頭類( 平臺(tái)軸頭、臺(tái)階軸頭、帶螺紋軸頭等)、環(huán)槽群(各種直槽群、錐槽群等)、功能槽、軸尾類(普通軸尾、臺(tái)階軸尾、螺紋軸尾以及帶環(huán)槽軸尾等) 等, 另外將某些部位的局部放大特征分類納人輔助特征庫中。所有特征按幾何規(guī)律排列形成特征陣列。
本系統(tǒng)根據(jù)具體零件的設(shè)計(jì)過程, 在屏幕菜單引導(dǎo)下進(jìn)人特征圖形庫進(jìn)行特征選擇, 在特征圖形向?qū)戮庉嬀咝萘慵墓に囂卣鲄?shù)。根據(jù)指定零件的具體特征數(shù)據(jù)庫參數(shù), 本系統(tǒng)通過特征拼裝在M D T 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)零件的三維實(shí)體造型。
零件造型經(jīng)檢驗(yàn)合格后, 一次性完整地將三維圖形轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)的二維圖紙形式。根據(jù)特征參數(shù)進(jìn)行必要的尺寸鏈計(jì)算, 并按要求規(guī)范進(jìn)行標(biāo)注。另外根據(jù)表頭信息計(jì)算零件總體尺寸, 進(jìn)行閥桿的毛坯選擇、夾頭選擇以及單件毛坯的零件成品總量估計(jì)等。
(2) 工藝生成子系統(tǒng)
子系統(tǒng)由工藝決策及工序設(shè)計(jì)、加工知識(shí)庫和工藝文件管理與輸出三個(gè)部分組成。該系統(tǒng)能向上接受CAD模塊的零件全部特征信息, 根據(jù)零件的特征信息、描述, 在知識(shí)庫中查找相應(yīng)規(guī)則, 從而完成零件的工藝設(shè)計(jì)過程, 得到所需的加工方法、加工參數(shù)以及刀具等。在規(guī)則匹配過程中, 遵循“ 刀具優(yōu)先” 原則, 要求能夠完成零件加工的刀具總量必須限制在數(shù)控機(jī)床所能容納的最大刀具總數(shù)內(nèi)。
(3) NCP 子系統(tǒng)
該子系統(tǒng)可直接從CAD、CAPP 子系統(tǒng)中提取零件的幾何及工藝等信息(零件的幾何信息、零件在加工過程中兒何形狀和表面精度不斷產(chǎn)生變化的信息、加工過程中各種工藝參數(shù)和操作信息、機(jī)床信息、、刀具和刀位數(shù)據(jù)信息), 利用所配置的N C 指令代碼庫, 自動(dòng)確定加工順序、選擇刀具、確定加工參數(shù), 最終形成N C 加工指令, 并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
(4) 卡片總成和系統(tǒng)維護(hù)模塊
根據(jù)廠家的要求需要輸出總成片片, 其中含設(shè)計(jì)圖紙和工藝過程卜以及NC代碼, 為此本系統(tǒng)在MDT 環(huán)境下將各系統(tǒng)的結(jié)果集成到“ 定制” 的卡片上, 進(jìn)行統(tǒng)一管理。系統(tǒng)維護(hù)模塊主要處理系統(tǒng)眾多支承數(shù)據(jù)庫的刪改、增加等功能。如圖3所示, 系統(tǒng)維護(hù)包括五個(gè)部分, 即對(duì)五個(gè)支承數(shù)據(jù)庫進(jìn)行處理。
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)完成了基于零件特征拼裝CADC/CAPP/NCP系統(tǒng)設(shè)計(jì), 實(shí)現(xiàn)了基于工具化的設(shè)計(jì)思想, 達(dá)到了廠方` 要求。從設(shè)計(jì)到工藝直至數(shù)控編程過程都可由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn), 大大縮短了工廠生產(chǎn)準(zhǔn)備周期, 而且避免了編程錯(cuò)誤。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行, 效果良好。
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