（机械设计及理论专业论文）面向工艺特征的ugcam系统二次开发与应用研究.pdf

摘要 随着数控加工技术的成熟和普及，数控编程技术也在不断发展和进步，众多的制造 型企业也在寻求如何在最短的时间内编制可靠、高效的数控程序，以求缩短产品加工制 造过程和减少加工过程中出现的产品缺陷。本文结合某企业产品数控加工的实际需求， 对汽车覆盖件夹具和检具基板的数控编程、数控加工过程以及数控编程过程中存在的问 题进行了总结和梳理，在此基础上开发出能够自动计算基板加工刀具轨迹、自动生成n c 代码并进行后处理的基板c a m 系统。 本文开发的基板c a m 系统以u g 加工模块为支撑平台，以u go p e n a p i 以及c 语言 为主要开发工具，在模块化软件开发思想的指导下，将c a m 系统所必须的刀轨计算、刀 轨后处理以及工艺文档生成等功能集成到一起，使数控编程过程高度自动化、智能化， 显著减少了程序缺陷以及数控编程的时间。通过在企业实际应用，证明该系统达到了预 想结果。 本文的主要组织结构为： 第一章介绍了数控编程技术的发展过程、发展现状以及未来发展趋势；对本文所研 究课题的来源和意义进行了简介。 第二章对基于u g 的c a m 系统开发进行了分析对各种开发工具的应用方法及其 优、缺点进行介绍。 第三章对企业的制造资源实际状况进行梳理、分析。对检具和夹具基板的制造工艺 流程、加工工艺路线进行了总结和优化；对数控编程工作的作业流程进行梳理，对编程 过程中的常见问题做汇总、分析。 第四章对所开发系统的框架模型进行分析与构建，将系统规划为四个功能模块：前 处理模块，刀具轨迹生成模块，刀轨后处理模块以及车间工艺文档生成模块。 第五章论述实现基板c a m 系统的具体过程，对各模块在开发过程中用到的具体算法、 高级函数做了举例说明。 最后，作者在第六章对全文开展的研究工作内容进行总结，阐明了所开发的基板c a m 系统的开发过程、框架模型，同时指出了系统开发过程中遗留的问题，对今后的工作做 了展望。 关键词：基板u g o p e na p i 数控编程后处理 a b s t r a c t a sn u m e r i c a lc o n t r o lm a c h i n i n gt e c h n o l o g yb e c o m e sm a t u r e a n dp o p u l a r , n c p r o g r a m m i n gt e c h n o l o g y i sa l s om a k i n gi t sw a yf o r w a r d ，b u tt h e r ea r es t i l lal o to f m a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e sw h o ma r es e a r c h i n gw a y sf o rp r o d u c i n gm o r er e l i a b l ea n de f f i c i e n t n cp r o g r a m si nar e l a t i v e l ys h o r t e rt i m e b e c a u s eo fc u s t o m e r s d e m a n d so fm o r ea n dm o r e s h o r t e rp r o d u c t sm a n u f a c t u r i n gp r o c e s sa n dh i g h e rp r o d u c t sq u a l i t ya n dr e l i a b i l i t y i nt h i s t h e s i s ，t om e e tt h ed e m a n do fa ne n t e r p r i s e ，t h ea u t h o rg i v e sf u l ls u m m a r i z i n ga n da n a l y z i n g t ot h ew e l d i n gj i ga n dc h e c k i n gf i x t u r eb a s em a c h i n i n gp r o c e s s ，a n dt h e nd e v e l o p i n gab a s e c a ms y s t e mw h i c hd ot h ew o r ko fc o m p u t i n gt o o lp a t ho fv a r i o u sk i n d so fm a c h i n i n g o p e r a t i o n s ，p r o d u c i n gn cc o d e sa u t o m a t i c a l l y , a n dp o s tp r o c e s st h en cc o d e ，e t c t h ed e v e l o p i n gw o r ko ft h i sb a s ec a ms y s t e mi ss u p p o r t e db yt h eu gm a n u f a c t u r i n g m o d u l e a n di ti su s i n gu go p e n a p ia n dc c + + a st h em a i nt 0 0 1 t h es y s t e mh a si n t e g r a t e d t h ef u n c t i o no ft o o lp a t hc o m p u t i n g ，t o o lp a t hp o s tp r o c e s s i n ga n ds h o pd o c u m e n tp r o d u c i n g ， w h i c hm a k e st h en cp r o g r a m m i n gw o r kh i g h l ya u t o m a t i ca n di n t e l l i g e n t ，a n dr e d u c eb yab i g a m o u n tt h et i m ea n df a u l to ft h en cc o d e t h es y s t e mi sa l s op r o v e dt ob ee f f i c i e n ta f t e r b e i n gp u ti n t ou s e i nt h ee n t e r p r i s e t h e m a i ns t r u c t u r eo ft h i sa r t i c l ei sa sf o l l o w e d ： n ef i r s tc h a p t e rg i v e sa l li n t r o d u c t i o no ft h en cp r o g r a m m i n gt e c h n o l o g y ：i t sh i s t o r y , i t s c u r r e n tl e v e la n di t sd e v e l o p i n gt r e n d ；a n da l s o ，t h i sc h a p t e ri n t r o d u c e st h es o u r c eo ft h et h e s i s ， a n dt h ei m p o r t a n c ea n dk e yp o i n t si ni t t h es e c o n dc h a p t e rd e a l sw i t ht o o l sa n dl a n g u a g e st h a ta r eu s e dt od e v e l o pt h es y s t e m n et h i r dc h a p t e ri sa b o u tt h em a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e si nt h ee n t e r p r i s eo nb a s e m a c h i n i n g ，m a i n l yt h em a c h i n i n gp r o c e s sa n d t h en c p r o g r a m m i n gw o r k f l o w t h ef o u r t hc h a p t e rt a l k sa b o u tt h es t r u c t u r ea n dm o d u l eo ft h eb a s ec a ms y s t e m ，w h i c h f a l l si n t of o u rm o d u l e s ：p r e p r o c e s s i n gm o d u l e ，t o o lp a t hc o m p u t i n ga n dg e n e r a t i n gm o d u l e ， p o s tp r o c e s s i n gm o d u l ea n ds h o pd o c u m e n tp r o d u c i n gm o d u l e t h ef i f t hc h a p t e rg i v e sad e t a i l e dd e s c r i p t i o na b o u tt h eb a s ec a m s y s t e m ，m a i n l ya b o u t t h ea l g o r i t h ma n ds o m ek e yf u n c t i o n s i nt h el a s tc h a p t e r , t h ea u t h o rs u m su pt h er e s e a r c hw o r kt h a th a sb e e n d o n ei nt h i st h e s i s ， a n da tt h es a m et i m e ，d e s c r i b e st h er e m a i n i n gp r o b l e mo ft h ed e v e l o p i n gw o r ko ft h eb a s e c a m s y s t e m k e yw o r d s ：b a s e ，u g o p e na p i ，n cp r o g r a m m i n g ，p o s tp r o c e s s i n g 2 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取 得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 o 一 学位论文作者签名：安j 嘶、签字日期：y 刁年；月弓日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解天津理工大学有关保留、使用学位论文 的规定。特授权天津理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编， 以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子 文件。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：克卜诵、导师签名：i 场犀窆袭 签字目期：刎岬年月日 签字日期：弘吁年月 第一章绪论 第一章绪论 为了解决数控加工中的程序编制问题，5 0 年代m i t 设计了一种专门用于机械零件 数控加工程序编制的语言，称为a p t ( a u t o m a t i c a l l yp r o g r a m m e dt 0 0 1 ) 。其后，a p t 几 经发展，形成了诸如a p t i i 、a p t i i i ( 立体切削用) 、a p t ( 算法改进，增加多坐标曲面 加工编程功能) 、a p t - a c ( a d v a n c e dc o n t o u r i n g ) ( 增加切削数据库管理系统) 和a p t - s s ( s c u l p t u r e ds u r f a c e ) ( 增加雕塑曲面加工编程功能) 等先进版本l 。 采用a p t 语言编制数控程序具有程序简炼、走刀控制灵活等优点，使数控加工编 程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素的“高级语言 级。但a p t 语言仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏 几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段； 难以和c a d 数据库和c a p p 系统有效连接；不容易做到高度的自动化，集成化【2 j 。 针对a p t 语言的缺点，1 9 7 8 年法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、n c 加工一体化的系统，称为c a t i a 。随后很快出现了象e u c l i d ，u g i i ，i n t e r g r a p h ， p r o e n g i n e e r i n g ，m a s t e rc a m 及n p u g n c p 等系统，这些系统都有效的解决了几何造 型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验 证等问题，推动了c a d 和c a m 向一体化方向发展【3 j 。到了8 0 年代，在c a d c a m 一 体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统( c i m s ) 及并行工程( c e ) 的概 企f 4 】 j c o o 目前，为了适应c i m s 及c e 发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向 发展。在集成化方面，以开发符合s t e p ( s t a n d a r df o rt h ee x c h a n g eo fp r o d u c tm o d e ld a t a ) 标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的 热剧5 j ；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。 当今流行的c a m 系统在功能上也存在着巨大的差异。就其具有决定意义的基本处 理方式与目标对象上看，可分为两个主要发展阶段，可认为是两代产品1 6 1 。 第一代c a m ：a p t2 0 世纪6 0 年代在专业系统上开发的编程机及部分编程软件 如：f a n o c 、s e m e m s 编程机，其系统结构为专机形式，基本处理方式是人工或辅助式 直接计算数控刀路，编程目标与对象也都是直接针对数控刀路。其特点是功能差，操作 困难，专机专用。 第二代c a m ：曲面c a m 系统系统结构一般是c a d c a m 混合系统，较好地利 用了c a d 模型，以几何信息作为最终的结果，自动生成加工刀路。自动化、智能化程 度得到了大幅度提高，具有代表性的是u g 、d u c t 、c i m a t r o n 、m a r s t e r c a m 等。基本 特点是面向局部曲面的加工方式，表现为编程的难易程度与零件的复杂程度直接相关， 而与产品的工艺特征、工艺复杂程度等没有直接相关关系。尽管该时期的时间跨度达二 十年，系统档次差异很大，智能化水平高低亦不同，但在结构体系上没有质的变化。 第一章绪论 1 1c 圳系统开发概述 c a m 通常可分为广义c a m 和狭义c a m 两类。其中，广义c a m 是指采用计算机 辅助方法完成从生产准备到产品制造整个过程的所有活动，包括工艺设计、工装设计、 数控自动编程、生产作业计划、生产控制、质量控制等；而狭义的c a m 主要是指数控 程序编制，在数控程序编制过程中，通常包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹 仿真及数控代码生成等1 7 1 。在本文研究项目中所指的c a m 系统即为狭义c a m 。 数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数 控加工程序。在当前阶段，c a m 系统仍然以基于点、线、面和体的n c 刀轨生成方法 为主，正在向以特征加工技术为代表的集成化、网络化、智能化方向发展1 8 】。 在c a d 技术的二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如 孔加工、轮廓加工、平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。 在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体 ( 一般为c s g 和b r e p 混合表示的) ，它由一些基本体素经集合运算( 并、交、差运算) 而得1 9 】。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工、大面积切削掉余量、提高加工 效率，而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。 实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法 ( s l i c e ) ，即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨 迹【l o 】。 生产实际的需求是所有技术发展与创新的原动力，c a m 作为应用性、实践性极强 的专业技术，直接面向数控生产实际。下面结合c a m 的应用现状、与生产实际要求间 的差距及其原因、新工艺、新技术对c a m 的特殊需要以及相关外围技术发展与要求等， 对c a m 系统的现存问题进行分析，并对未来c a m 技术的发展方向给予预测。 1 、c a m 的应用现状及与实际需求间的差距为了使应用的实践性更强，专业化分 工更加明确，就总体而言，c a m 的专业化水平高于c a d 的发展。纵观当今占主导地位 的c a m 系统，无论其界面好坏、功能强弱，都存在着共同的缺陷。 ( 1 ) c a d c a m 混合化的系统结构体系c a d 功能与c a m 功能交叉使用，不是面 向整体模型的编程形式，工艺特征需由人工提取，或需进一步由c a d 处理产生，该结 构体系的形成是历史的产物。多年前，集成系统特别是网络化集成的观念还没有成为系 统开发的主体思想，模型的建立与编程在同一地点由同一个操作者完成【l ，由此会造成 如下的问题： 1 ) 不适应当今集成化所要求的系统的模块分布、功能侧重必须与企业的组织形式、 生产布局相匹配。系统混合化不等于集成化，更不利于网络集成化的实现。 2 ) 不适合现代企业专业化分工的要求。混合化系统无法实现设计与加工在管理上 的分工，增加了生产管理与分工的难度，也极大地阻碍了智能化、自动化水平的提高。 另外，混合化系统要求操作者在c a d 与c a m 两个方面都要有深厚的背景与经验才能 很好地完成工作，增加了学习掌握与使用系统的难度。一般需1 3 年的实践才能成为 称职的c a m 操作人员，对企业人才的管理造成了极大的负面影响。 第一章绪论 3 ) 没有给c a p p 的发展留下空间与可能众所周知，c a p p 是c a d c a m 一体化 集成的桥梁，c a d c a p p c a m 混合化体系决定了永远不可能实现c a m 的智能与自动 化。因为生产工艺的标准化程度低，受到生产设备、刀具、管理等因素的影响，至今没 有一个成熟的，以创成法或派生法为推理机制的商品化的c a p p 系统。c a p p 转向了类 似于开发环境类软件系统的开发与研究。但随着企业c a d 、c a m 等技术的成功应用， 工艺库、知识库的完善，将来c a p p 也会有相应的发展，并逐步实现c a d c a p p c a m 按科学意义上的一体化集成。而混合化的系统从结构上为今后的发展留下了不可弥补的 隐患。 ( 2 ) 面向曲面、以局部加工为基本处理方式当今c a m 系统一般都是曲面c a m 系 统，是面向局部加工的处理方式，而数控加工是以模型为结果，以工艺为核心的工程过 程。应该采取面向整体模型、面向工艺特征的处理方式。因而，当前这种非工程化概念 的处理方式肯定会造成一系列的问题。 1 ) 不能有效地利用c a d 模型的几何信息，无法自动提取模型的工艺特征，只能够 人工提取，甚至靠重新模拟计算来取得必要的控制信息，无疑增大了操作的繁琐性，影 响了编程质量与效率，致使系统的自动化程度与智能化程度很低。 2 ) 局部加工计算方式靠人工或半自动进行仿过切处理，因不是面向整体模型为编 程对象，系统没有从根本上杜绝过切现象产生的可能，因而不适合高速加工等新工艺在 高速条件下对安全的要求。 2 、当今c a m 应用在生产组织与管理上的问题c a d c a p p c a m 需要在信息流上 集成一体、无缝连接，但往往忽略了企业在生产组织与管理上要求c a d 、c a p p 、c a m 在应用场合、操作人员、系统功能上按照生产布局合理安排。网络技术的成功应用已经 为此奠定了基础。c a m 系统及操作人员远离生产现场，致使因不了解现场情况造成不 应有的反复，浪费了时间，降低了效率，甚至造成废品。传统的c a m 系统不仅要求操 作人员有深厚的工艺知识背景，还需要有很高的c a d 应用技巧。一般需1 至3 个月专 门培训入门，1 至3 年的实践才能成为称职的工作人员。对c a m 的应用普及造成了极 大的困难，使c a m 后备人员严重不足，因而造成人才竞争异常激烈、生产队伍不稳定， 产生严重人才管理问题，我国的广大国营企业，情况更加严峻。故企业迫切需要新一代 的易学易用、易于普及、高智能化、专业性强的c a m 系统【1 2 】。 3 、制造业新技术对c a m 的特殊要求毋庸置疑，近年来制造业新技术的最大热 点是高速加工技术。据最新的工艺研究表明，高速加工技术在简化生产工艺与工序、减 少后续处理工作量、提高加工效率和提高表面质量等几个方面，能够极大地提高产品质 量、降低生产成本和缩短生产周期【l 引。高速加工技术对c a m 也提出了新的特殊要求。 ( 1 ) 安全性要求高速加工采用小切削深度、小切削量、高进给速度，高速加工的 一般切削速度( f 值) 为传统加工的1 0 倍以上( f 可达到2 0 0 0 - 8 0 0 0 m m m i n ) h 】，在高速 进给条件下，一旦发生过切，几何干涉等，后果将是灾难性的，故安全性要求是第一位 的。传统的c a m 系统靠人工或半自动防过切处理方式，没有从根本上杜绝过切现象的 发生，靠操作者的细心、责任心等人的因素是没有安全保障的，所以无法满足高速加工 安全性的基本要求。 第一章绪论 ( 2 ) 工艺性要求高速加工要求刀路的平稳性，避免刀路轨迹的尖角( 刀路突然转 向) 、尽量避免空刀切削、减少切a 切出等，故要求c a m 系统具有基于残余模型的智 能化分析处理功能、刀路光顺化处理功能、符合高速m - r 工艺的优化处理功能及进给量 ( f 值) 优化处理功能( 切削优化处理) 等。为适应高速加工设备的高档数控系统，c a m 应 支持最新的n u r b s 编程技术。 ( 3 ) 高效率要求高效率体现在两个方面：1 ) 编程的高效率：高速加工的工艺性要 求比传统数控加工高了很多，刀路长度是传统加工的上百倍，一般编程时间远大于加工 时间，故编程效率已成为影响总体效率的关键因素之一l l 副。传统的c a m 系统采用面向 局部曲面的编程方式，系统无法自动提供工艺特征，编程复杂程度很大，对编程人员除 工艺水平之外( 基本要求) ，还要求有很高的使用技巧。迫切需要具有高速加工知识库、 智能化程度高、面向整体模型的新一代c a m 系统。2 ) 优化的刀路确保高效率的数控加 工，如基于残余模型的智能化编程可有效地避免空刀，进给量( f 值) 优化处理可提高切 削效率3 0 等【16 1 。 综上所述，当今的c a m 系统虽然为现代制造业的发展立了汗马功劳，但在生产管 理、操作使用上存在着与实际要求的巨大矛盾；在结构上、功能专业化等方面与网络下 系统集成化的要求存在严重的不协调；基本处理方式严重阻碍智能化、自动化水平的提 高。这一切都使新一代c a m 的诞生与发展成为必需。c a d 技术中面向对象、面向特征 的建模方式的巨大成功，为新一代c a m 的发展提供了参考模式，网络技术为c a m 的 专业化分离与系统集成提供了可能。 1 2 本课题的来源及意义 本课题来源于天津汽车模具技术股份有限公司模具技术研究院承担的天津市制造 业信息化项目，本人承担其中的检具、夹具基板自动化编程项目的研究内容。 目前，数控加工技术在国内已经普及，但与之相伴的问题是，数控编程的效率不高， 尤其对于模具加工类企业，数控编程的时间占用了生产环节的很大一部分。为解决这一 制约产品交付周期的瓶颈问题，必须结合企业自身的产品特点，对企业所购置的通用 c a d c a m 软件进行二次开发，使其在操作流程、菜单命令等各个方面都达到最优。 本课题的研究内容是进行汽车覆盖件检具、夹具基板数控加工编程系统的开发，主 要基于u gn x 平台，应用c c + + 以及u go p e na p i 开发工具，开发出一系列动态链接 库文件，最后再将这些动态链接库文件嵌入到u g 系统平台，使其在u g 启动后能够在 u g 加工环境下被调用。 本课题研究成果的应用将极大缩短基板加工数控程序的编制过程，同时提高数控程 序的可靠性，提高产品数控加工质量。 第一章绪论 1 3 本课题的主要研究内容及创新点 本文的主要研究内容： ( 1 )梳理和总结基板数控加工工艺流程。根据企业进行基板数控加工的实际状况， 对基板数控加工过程以及加工制造资源进行梳理和总结，作为系统开发的依 据。 ( 2 )分析并优化现行基板数控程序的编制过程。对现行数控编程作业过程中的不 可靠环节进行问题总结，并对不可靠的原因进行分析，以期在基板c a m 系 统中将这些问题予以解决。 ( 3 )构建面向基板数控编程过程的集成化、自动化的系统框架。这部分对基板 c a m 系统的框架模型进行描述，在这个模型中将原本独立、分散存在的刀具 轨迹生成、后处理等模块集成到同一个系统中，依靠各个模块的相互联系和 调用实现系统的运行。 ( 4 ) 开发面向基板数控加工的基板c a m 系统。这部分以u g o p e na p i 和c 语 言为主要工具，以v i s u a lc 6 0 为编程平台，以模块化的程序开发方法开发 出基板c a m 系统，并使其达到前期规划的功能。 本文的创新点： ( 1 ) 面向基板整体进行数控程序的编制，使数控编程不再需要关注细节； ( 2 ) 高度集成的系统架构，将刀轨计算、后处理、工艺文档生成等功能集成为一 体，相互之间提取信息、缩短编程流程。 第二章系统开发工具及方法简介 第二章系统开发工具及方法简介 u g s 公司的n x 系列软件是集c a d c 舢w c a e 于一体的三维参数化集成软件，作 为世界上最强大的c a d c a m 软件之一，其数控加工能力也非常强大。但是，由于u g 属于c a d c a m 系统的支撑软件，当其应用于某一具体企业、具体产品时，就存在着自 动化程度低、效率低下等制约企业生产效率的问题。u gn x 系列软件为此提供了丰富 的软件二次开发工具，主要包括u g o p e n a p i ，u g u i s t y l e r , u g m e n us c r i p t ，u g o p e ng r i p 等u7 。下面对这几种开发工具，分别予以简介。 2 1 u g o p e n a pi 开发工具 u g o p e na p i 又称u s e rf u n c t i o n ，是一个允许程序访问并改变u g 对象模型的程序 集。u g o p e n a p i 封装了近2 0 0 0 个u g 操作的函数，通过它可以在c 程序和c + + 程序中 以库函数的形式调用u g 内部的近2 0 0 0 个操作，它可以对u g 的图形终端、文件管理 系统和数据库进行操作，几乎所有能在u g 界面上的操作都可以用u g o p e na p i 函数 实现【18 1 。 u g o p e na p i 程序根据编译连接的情况可以运行在两种不同的环境中，i n t e r n a l 与 e x t e r n a l 。e x t e r n a l 类型以c x e 方式可以直接在操作系统下运行，独立于ug 系统，该类 型无法显示图形与用户交互，但可以打印和生成计算机图形元文件( c g m ) ；i m e m a l 类 型只能运行在u g 环境下，该程序以d l l ( 动态链接库) 的方式被调到u g 的进程空间中， 一旦调进便常驻内存，该类型与e x t e r n a l 类型相比他的优点是可以连接的更快且程序更 小并能与用户交互。i n t e r n a l 类型程序的运行可以从u g 图形界面里来调用，另外可以 从u g o p e nm e n us c r i p t 、u s e re x i t s 、u s e rt o o l s 和u g o p e ng r i p 里调用0 9 。 u g o p e na p i 程序使用的是c 或c + + 编程语言。基于w i n d o w sn t 操作系统的u g 软件的开发可以在v c + + 6 o 环境下进行。在v c 环境中建立一个u g 的二次开发工程有 两种方法：其一是利用u g o p e na p p w i z a r d 这个向导来建立基本的框架；其二是在v c 中手工建立一个u g o p e n a p i 的工程。第一种方法开发人员只要按照向导一步一步执行 下去就可以完成这个工程的基本框架。相对于第一种方法，第二种方法就烦琐得多，它 必须在v c 中人为配置工程的各种设置才能建立起u g 软件和v c 的连接。所以最好使 用u g o p e n a p p w i z a r d 来建立二次开发工程悼。 u g o p e na p i 程序可以在下述环境下运行： a ) v c 环境。在这种环境下，内部、外部程序均可以执行。 b ) u g 界面。这种环境只能执行内部程序，程序的执行是程序通过v c + + 编译连接 后产生一个d l l 文件，然后进入u g 执行这个d l l 文件。 c ) u g o p e n g r i p 程序。这是通过g r i p 程序来调用u g o p e na p i 程序。 第二章系统开发工具及方法简介 由于编程是在v c 中进行，所以可以充分发挥v c 的强大功能和丰富的编程资源， 也可以利用企业原有的c 语言代码资源，将其集成到u g 中。用u g o p e na p i 函数进 行二次开发的优点是该工具功能比较强大，能够实现u g 的绝大部分操作，易于进行交 互操作。由于是调用u g 封装的a p i 函数，程序的出错率比较低；缺点是掌握u g o p e n a p i 函数的运用比较困难，特别要注意参数的类型和传递形式。 下文所列的一段代码是利用u g o p e na p i 开发时的典型程序框架，前面三行为 u g o p e n 自己的头文件，是最基本的头文件，这个由向导自动添加，针对不同的开发， 加入不同的头文件，也就是不同的a p i 函数库 2 1 】。 # i n c l u d e # i n c l u d e # i n c l u d e # i f ! d e f i n e d ( _ _ h p 9 0 0 0 s 8 0 0 ) & & ! d e f i n e d ( 一s g i ) & & ! d e f i n e d ( s u n ) 群i n c l u d e u s i n gs t d ：o s g s t r e a m ； u s i n gs t d ：e n d l ； u s i n gs t d ：e n d s ； # e l s e 撑i n c l u d e # e n d i f # i n c l u d e # i n c l u d e ”h e l l o h ” e x t e m ”c ”d l l e x p o r tv o i du f s t a ( c h a r 牛p a r a m ，i n t 水r e t u m c o d e ，i n td e n ) | i n i t i a l i z et h ea p ie n v i r o n m e n t | i n te r r o r c o d e = u f _ i n i t i a l i z e o ；i i i i i 初始化u g 环境 i f ( o e r r o r c o d e ) | t o d o ：a d dy o u ra p p l i c a t i o nc o d eh e r e | 户添加的u go p e na p i 函数，也可在此添加自定义函数，然后在入口函数外定义， 注意必须设定好v c 中的开发环境+ u c l 6 0 1 ( ”h e l l ow o r l d ! ”，1 ) ； 严t e r m i n a t et h ea p ie n v i r o n m e n t 宰 e r r o r c o d e = u f _ t e r m i n a t e 0 ；f f l 褪出u g 环境 ) 净p r i n to u ta n ye r r o rm e s s a g e s | p r i n t e r r o r m e s s a g e ( e r r o r c o d e ) ； 这段程序运行之后，将会弹出一个对话框，上面显示“h e l l ow o r l d ! 。 第二章系统开发工具及方法简介 2 2u i s t y l e r 用户界面生成工具 u i s t y l e r 是开发u g 对话框的可视化工具，生成的对话框能与u g 集成，让用户更方 便、更高效地与u g 进行交互操作。利用这个工具可以避免复杂的图形用户接口g u i 的 编程，直接将对话框中的基本控件组合生成功能不同的对话框。 开发人员进入u g ，点击a p i c a t i o n u s e r i n t e r f a c e s t y l e r ( 在n x 4 0 版本之后， 其路径为s t a r t - - u s e r i n t e r f a c e s t y l e r ) 就可以进入对话框设计的界面。该界面包括一 个工具条和三个窗口：设计对话框窗口( 图2 - 1 ) 、资源编辑器窗口( 图22 ) 以及对象 浏览窗口( 图2 - 3 ) 。应用工具条能够快速点击图标，在设计对话框上添加删除控件，进 行对话框界面的设计；对象浏览器窗口显示对话框上所有控件的信息，选中某一控件即 可在资源编辑器窗口中进行相应的操作；资源编辑器窗口用于设置修改控件的属性、消 息等操作；设计对话框窗口用来显示对话框的界面。 当界面设计完成后，保存u i s t y l e r 编写的对话框时生成3 个文件： d i g 、 t e m p l a t e c 及 h 文件( 根据所选择编程平台的不同v b 、v c + + 、j a v a 等，生成的 三个文件也不一样，这里应用的v c ) 。其中， d l g 是保存对话框图形界面的文件：h 文件是u i s t y l e r 对话框c 语言的头文件，包括对话框及其控件的标识符和函数原型的申 明 t e m p l a t e c 是u i s t y l e r 对话框c 语言的模板文件，包括各种定义和命令。用户 的主要工作是修改* _ t e m p l a t e c 模板文件并在其中添加用户代码，以确定u i s t y l e r 对话框被调用的形式及其所能实现的功能。对模板文件的修改工作可在v c 中完成，然后 和h 编译连接生成d l l 文件 2 2 1 。 应用u i s t y l e r 这一工具可以使开发人员方便、快速地设计出与u g 界面风格一致的 对话框，避免其它复杂的编程。而且可以和用其他开发工具开发出的结果进行集成。 u g o p e nu i s t y l e r 工具和u g o p e nm e n us c r i p t 工具一样，都只具有某一方面的功能： u g o p e nu i s t y l e r 用于对话框的开发，u c o p e nm e n us c r i p t 用于菜单的开发。 丑二二二二二二二二二二卫 。一一- * 厦蚕马 舅 蹿 图2 1 对话框设计窗口 第二章系统开发工具及方法简介 m t r “* 也塑! 竺生哇 。一匾叵互巫面匝夏面 二二二二 l d e n t f l e r 唾亘翌二二二二二二二二二二 凰m m e x p 2 3 m e n u s c r i p t 图2 - 2 资源编辑器窗口 器：一x = = ：_ 、：= 掌： - x 一；：- t * ， 团一一置+ _ _ 口雹墨墨矗盔墨圈墨 二 ：一z 一。一! 一 图2 - 3 对象浏览窗口 m e n u s e d p t 允许用户或第三方人员使用a s c i i 文件编辑u g 的菜单，对主菜单或 快捷菜单的菜单项进行裁减、移动，或为开发的应用程序创建专用的菜单与u g 无缝集 成。使用m e n u s c r i p t 定制菜单有两种方式：一种是附加( a d d o n ) 菜单文件方式，一 种是拷贝并编辑( c o p ya n d e d i t i n g ) 标准菜单文件方式。通常采用附加菜单文件方式， 因为它具有易编辑、易加载和升级维护方便等优点1 。 ：，；j | _ i | 童 匝匡_ 第二章系统开发上具及方法简介 24u go p e ng r i p 开发工具 u g o p e n g r i p 是u g c a d c a m 软件包中的一个模块( 界面环境如图2 _ 4 所示) ， 是u g s 公司提供的一个用于u g 二次开发的软件工具。g r i p 是 g r a p h i e s i n t e r a e t i v e p r o g r a m m i n g 的缩写”。由于u g o p e n g r p i 具有简单、易学、易用 的特点，深受工程师的欢迎而得到广泛的应用。 u g o p e n g r i p 语言用来创建类似f o r t a r n 语言一样的程序，与n x 系统紧密集 成。所以，利用g r p i 程序可以完成与n x 的各种交互操作口”。例如，调用一些实体生 成语句，创建几何体和制图实体，可以控制u g 系统参数，实现文件管理功能，可以访 问u g 数据库，提取几何体的数据和属性，可以编辑修改己存在的几何体参数等。g r i p 还有一些交互命令用于控制实体状态、对话菜单的选择以及调用u g 的通用的构造子功 能等i ”i 。 由于u g o p e n g r i p 语言不需要用户具备许多编程方面的知识，也不需要用户掌握 多种编程语言，只需要有一点编程的初级知识就可以学会了。因此，u g o p e n g r i p 语 言是面向工程师的语言，使广大工程师常用、爱用的工具。 g r i p 语言与一般的通用语言一样。有完整的语法规则程序结构，内部函数以及 与其它通用语言程序的相互调用等。g r i p 程序同样要经过编译、连接后，生成可执行 程序才能运行。 图2 4g r i p 高级开发环境界面 第三章企业的制造资源分析 第三章企业的制造资源分析 作者进行课题研究所在的企业天津天汽模车身装备技术有限公司，其主要产 品分别是车身覆盖件检具和装焊夹具。由于现代汽车制造工业对车身冲压精度、及钣金 件焊接精度的要求越来越高，作为冲压精度检测手段的检具以及作为焊接精度控制手段 的夹具，其制造精度就有着更加严格甚至苛刻的要求。在一系列保证检、夹具产品精度 的手段中，基板的使用及其制造精度有着至关重要的作用。基板的功能主要是保证检、 夹具工作部分在使用过程中的稳定性及安全性，并对工作机构起支撑和固定作用1 27 1 。典 型的检具基板和夹具基板分别如图3 1 和3 2 所示。 图3 1 典型检具基板示意图 图3 2 典型夹具基板示意图 基板上侧平板以及基块，材料一般为a 3 ，所用槽钢材料为q 2 3 5 。 第三章企业的制造资源分析 3 1 企业制造资源分析 本节中将围绕检具、夹具的数控加工过程，对企业的制造资源进行梳理、分析，作 为c a m 系统开发的前提条件。 3 1 1 机床数量及使用情况分析 作为数控加工的载体，企业内部用于机械零部件数控加工的数控机床共有三台，其 中两台三轴数控铣床( 型号分别为亚威s p 3 0 1 6 、l p 4 0 2 1 ) ，一台五轴数控铣床。三台机 床按照各自的特点，分别承担相应的切削加工任务：五轴机床主要用于检、夹具工作部 分负角部位的加工( 即，三轴机床加工时刀具无法触及的部位) ；亚威s p 3 0 1 6 由于工作 台相对较小，一般承担较小型检具或夹具基板的加工，而亚威l p 4 0 2 1 主要承担较大型 的检具或夹具基板的加工。每台机床由3 名操作工人轮流值守( 2 4 小时，3 班) ，负责 数控程序调换、工件的装夹、定位，以及监测数控机床运行状态。 3 1 2 刀具种类及用途分析 刀 刀具名 刀具转速 库直径( r m i n 进给 号 称( m m m i n ) 备注备注 ( 咖) 三菱层每层切深l m m ，切削深度比板厚大 t 1 4 0 1 5 0 03 6 0 0 切刀 铣基板轮8 m m ，余量0 8 m m 镶片合 廓 t 2 金立铣 3 01 8 01 0 0 刀 点窝刀 1 3 ( 倒角 1 61 5 0 05 0 孔点窝点窝深度3 m m 刀