（机械制造及其自动化专业论文）基于solidworks机加工工艺规程工序图自动生成的研究.pdf

摘要 工艺设计在产品设计、生产、制造和管理中有着重要的作用，它是连接产 品设计和产品制造的桥梁，对产品质量、产品性能和降低产品成本都有重要的 影响。目前，我国工艺设计大多数是手工编制，水平低，重复部分多，既费时 又费力，而且工艺质量得不到保证，工艺设计标准化程度差。随着三维绘图软 件的出现将改变传统的工序图制作方法。 机械加工工序图的自动生成是工艺规程的主要内容之一，工序图是c a p p 系 统实用化、标准化的关键技术。本文分析了机械加工工序图自动生成的基础原 理及零件属性生成的现状，并详细介绍了基于s o l i d w o r k s 对零件进行模拟切削 加工的过程，以三维零件模型为基础，根据工序在状态中已经形成的特征，通 过删除尚未加工的某些零件特征或根据工序尺寸修改某些特征的参数，生成某 工序的三维工件模型，在s o l i d w o r k s 平台下使用配置功能应用程序语言v i s u a l b a s i c6 0 进行二次开发，以一个工程实例实现了机械加工工序图的自动生成。 为在c a p p 系统中自动生成工序图提供了一种思路，为实用化c a p p 奠定了基础。 关键词： c a p ps o l i d w o r k s 二次开发工序图v b a b s t r a c t p r o c e s sd e s i g ni np r o d u c td e s i g n ，p r o d u c t i o n ，m a n u f a c t u r i n ga n dm a n a g e m e n th a sa n i m p o r t a n tr o l e ，i ti s t oc o m a e c tp r o d u c td e s i g na n dm a n u f a c t u r i n go ft h eb r i d g e ，o n p r o d u c tq u a l i t y , p r o d u c tp e r f o r m a n c ea n dr e d u c ep r o d u c tc o s t sh a v eam a j o ri m p a c t a tp r e s e n t ，t h em a j o r i t yo fp r o c e s sd e s i g ni sh a n d p r e p a r e d ，l o wl e v e l ，r e p e a t e ds o m e m o r et i m e c o n s u m i n ga n dl a b o r i o u s ，a n d t h e p r o c e s s o r q u a l i t ya s s u r a n c e ， s t a n d a r d i z a t i o no fp o o rp r o c e s sd e s i g n w i t ht h ee m e r g e n c eo ft b a e e d i m e n s i o n a l m a p p i n g s o f t w a r ew i l lc h a n g et h et r a d i t i o n a lm e t h o do fm a pp r o d u c t i o np r o c e s s m a c h i n i n gp r o c e s sm a p i sa u t o m a t i c a l l yg e n e r a t e do n eo ft h em a i np r o c e s sp l a n n i n g ， p r o c e s sm a pi sap r a c t i c a lc a p ps y s t e m ，s t a n d a r d i z a t i o no fk e yt e c h n o l o g i e s t h i s p a p e ra n a l y z e st h em a c h i n i n gp r o c e s s t og e n e r a t et h eb a s i so fd l 。a w i n gi n p a r t a t t r i b u t e st og e n e r a t et h e o r ya n dt h es t a t u sq u o ，a n dd e s c r i b e di nd e t m lb a s e do n s o l i d w o r k st os i m u l a t et h em a c h i n i n go fp a r t so ft h ep r o c e s st ot h r e e - d i m e n s i o n a l p a r tm o d e li sb a s e d ，a c c o r d i n gt ot h ep r o c e d u r e si nt h es t a t eh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h ef o r m a t i o no f ，b yr e m o v i n gs o m ep a r tf e a t u r eh a sn o tb e e np r o c e s s e do rm o d i f i e d a c c o r d i n gt o c e r t a i nc h a r a c t e r i s t i c so ft h ep r o c e s sp a r a m e t e r so fs i z e ，t og e n e r a t e t h r e e d i m e n s i o n a lp a r t so fap r o c e s sm o d e li ns o l i d w o r k sp l a t f o n na p p l i c a t i o nu s i n g t h ec o n f i g u r a t i o nf u n c t i o no fv i s u a lb a s i c6 0p r o g r a m m i n gl a n g u a g ef o rs e c o n d a r y d e v e l o p m e n t ，ap r o j e c t i n s t a n c et oa c h i e v et h em a c h i n i n gp r o c e s sd i a g r a m s a u t o m a t i c a l l yg e n e r a t e d c a p ps y s t e mf o rt h ea u t o m a t i c a l l yg e n e r a t e di nt h ep r o c e s s d i a g r a mp r o v i d e sa ni d e af o rt h ep r a c t i c a lc a p pf o u n d a t i o n k e yw o r d s ：c a p p s o l i d w o r k ss e c o n dd e v e l o p m e n tp r o c e s sf i g u r ev b i i 绪论 绪论 c a p p ( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，计算机辅助工艺过程设计) 的 作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订。它是通过向计算机输入被 加工零件的几何信息( 形状、尺寸等) 和工艺信息( 材料、热处理) ，由计算机 自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。 工艺规程设计的主要作用是在工厂指导工人对零件进行加工生产，主要包 括零件的加工工艺路线、各工序基本加工内容、切削用量、- m e 定额及采用的 机床和工艺装备等一般由工程师在设计出零件后，采取一个工序对应一张工 程图的形式制作，而且工序卡片都需要工程师亲自完成，效率低。因此设计这 个软件来帮助工程师完成工序卡的制作，只需工程师在设计零件时完成零件加 工规程的设计，后续的工序卡由软件系统自动生成。极大的提高了生产效率，避 免了重复劳动和可能带来的错误。 s o l i d w o r k s 可以基于3 d 模型定义加工工艺特征( t l 、外圆、键槽、中心孔 等) ，自动获取加工特征信息，可以基于特征加工知识进行辅助工艺决策，生成 工序简图。v i s u a lb a s i c6 0 是基础的可视化编程软件，利用它与s o l i d w o r k sa p i 结合，可以实现对s o l i d w o r k s 的自动控制。本文以v i s u a lb a s i c6 0 为开发软件开 发s o l i d w o r k s 实现工序图的自动生成的过程。对实例零件的加工工艺过程的设 计，首先是设计出其加工工艺，然后利用s o l i d w o r k s 软件绘制出其配置图并模 拟加工过程。通过利用s o l i d w o r k s 的配置功能和设计过程的全相关技术来很好 的解决。s o l i d w o r k s 采用了特征建模技术和设计过程中建模和工程图同步可以 大大缩短设计周期，同时还提供了功能强大的a p i 接口，而且具有宏录制功能，便 于用户基于该软件进行二次开发。 第一章c a p p 简介 1 1c a p p 的概念 第一章c a p p 简介 计算机辅助工艺规程设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) 即c a p p 。工 艺规程设计是用来顺利实现工艺过程而制订的详细工作计划所要进行的活动， 它确定需要的制造资源和产品的全部制造过程，是连接产品设计和产品制造之 间的纽带，是重要的制造系统环节之一。现阶段c a p p 被公认是c a d c a m 真正集 成的关键，是很多先进制造系统的技术基础。这几年，伴随着计算机集成制造 系统( c i m s ) 、并行工程( c e ) 、智能制造系统( i m s ) 、虚拟制造系统( v m s ) 、 敏捷制造( a m ) 等先进制造系统的快速发展，无论在广度还是深度上，都已经 对c a p p 系统的发展提出了更高更新的要求。 工艺规程设计是机械制造生产过程中一项重要的技术准备工作，是产品从 设计到制造的中心环节。在传统生产中，工艺规程的设计是由工艺人员编制工 艺文件，这些工艺文件有工艺规程卡和工序卡等。零件工程图中规定的形状， 尺寸及公差，表面粗糙度，材料类型及加工数量等，都是影响工艺规程设计的 重要因素。在工艺文件中，不仅要根据采用的加工方法确定零件的加工顺序和 工序内容，还须包含机床，刀具，夹具的选择，切削用量的选择和工时定额的 计算等。 1 2c a p p 的发展历史 c a p p 技术从6 0 年代后期诞生到现在，它的研究和开发工作直在国内外 飞速的发展，而且已经逐渐引起了越来越多研究者的关注和重视。1 9 6 9 年世界 上第一个c a p p 系统a u t o p r o s 在挪威正式推出，1 9 7 3 年具有商品化的c a p p 系统 a u t o p r o s 被正式推出。到8 0 年代c a p p 的研究受到工业界的重视。美国国家关 键技术委员会分别在1 9 9 1 和1 9 9 5 年年度美国国家关键技术报告中，两次将c a p p 技术列举为对美国经济和国家安全至关重要的专项技术。 2 第一章c a p p 简介 九十年代中后期，国外推出一系列的商品化c a p p 系统，如c s c a p p 、 h m s c a p p 、m e t c a p p 、i n t e l l i c a p p 等。从总体上来看，以交互式设计和数据化、 模型化、集成化为基础，并集成数据库技术、网络技术等是这些商品化c a p p 软 件的共同特点。 c s c a p p 是美国c i m x 公司的系列化产品，其主要特点是： 1 、可完全控制工艺设计过程。系统通过共享数掘对象创建了详细的工艺规程， 从而代替“填卡片式”的工作指令系统。提供高质量标准化的工艺指令文件。 2 、m e t c a p 系统是美国t h ei n s t i t u t eo fa d v a n c e dm a n u f a c t u r in gs c i e n c e s ，i n c 推出的c a p p 软件产品。m e t c a p p 系统提供四个主要层次的设计功能：工艺路线 层、工序层、特征层和切削数据层，每一层都包含该层的描述和一系列构成的 元素f 1 7 j 。 同以上国外c a p p 软件相比较，国内的软件符合国际c a p p 技术发展的潮流， 且能在知识处理与智能化方面具有自己的特色，主要经历的发展过程是： l 、第一代产品：1 9 8 2 - 1 9 9 5 期间研制的基于智能化和专家系统开发的c a p p 系 统。这种c a p p 系统过予片面的追求工艺设计的自动化，但是因为工艺设计的特 征导致自动化的c a p p 系统目前还存在着相当大的局限性，根本无法适应和满足 企业对于通用c a p p 系统的需求。 2 、第二代产品：1 9 9 5 到目前为止是基于低端数据库f o x p r o 开发的c a p p 系统。 此类c a p p 系统已经开始注意到需要以工艺数据为对象解决企业的工艺设计问 题，不是在以卡片为基础。但因开发技术有限，很难做到“所见即所得 ，系统 的实用性还很差。因此，工艺卡片的生成是由程序来完成或是在c a d 中生成。 其优点是具备了数据库系统的特点，符合工艺数据管理的各种特点。但是因为 不是交互式设计方式，不能够作为平台类系统软件，实用性还不强，推广和使 用受到了相当大的限制性。 3 、第三代产品：1 9 9 6 一目前是基于a u t o c a d 或一些自主图形平台开发的c a p p 系统软件。为了解决基于f o x p r o 低端数据库实用性差的缺点，一些c a d 软件公 司采用基于c a d 平台研制了一系列的c a p p 系统，它虽然解决了实用性差的问题， 但却忽视了一个最根本的问题：工艺是以与加工相关的数据作为对象的，而不 是以卡片的图形数据作为对象。这一类的c a p p 系统是基于文件系统开发的，特 别是自主c a d 平台软件在通用性方面存在较大问题，由于文件的格式采用了非 标准的自定义格式，信息的交互性存在着较大的问题。 3 第一章c a p p 简介 4 、第四代产品：1 9 9 8 一目前一综合式平台类c a p p 系统。此类系统完全是基于 数据库，采用交互式设计方法满足实用化要求，同时注重了数据的管理和集成， 它汇集了第二和第三两代系统的优点，是目前国内外c a p p 研究者公认最佳的开 发模式，开放的体系结构同时可以满足一些特定的企业与特定专业的智能化专 家系统二次开发的要求【1 0 】。 1 3c a p p 的研究现状 分析了目前国内外c a p p 的发展情况，就研究方法而言，基本上经过了变异 式( 检索式) 、派生式、半创成式的过程。目前正在进行智能化、柔性化、集成 化和并行化方面的研究。 智能化是8 0 年代以来c a p p 系统研究的重要发展方向。专家系统在知识获 取、推理方法、求解空间等方面还是存在一些问题，目前正在广泛研究的神经 网络、模糊理论和遗传算法等技术为c a p p 系统的进一步智能化提供了理论基础。 c a d c a p p 的集成。这种集成主要是针对产品信息的集成，它是解决c a p p 产品信 息输入困难的根本途径，同时也是c a d c a p p c a m 集成的关键所在。c a p p f l p p s 的 集成。这种集成主要是软件系统功能的集成，是目前国内外研究的热点之一。 为了适应不同企业和产品不断变化的各种要求，柔性化也是近年来c a p p 研 究的方向。它的研究主要有两种目的： 1 、研究和开发c a p p 工具系统和c a p p 专家系统工具，给不同生产条件的企业 带来更大的柔性； 2 、研究和开发非线性工艺规程系统，生成多种可选的工艺规程，给车间调度 带来更大的柔性。 并行化c a p p 是在集成化与智能化基础上发展得来的，充分体现了并行工程 的理念。从产品设计的早期阶段就考虑到后期发展的相关因素，从而可以提高 产品设计、制造的成功率，缩短产品开发的周期、降低成本，增强企业的竞争 力。并行c a p p 作为实现并行工程目标的重要支持工具，国内外还都处于探索阶 段，主要局限在原型系统开发和理论研究上。 4 第一章c a p p 简介 1 4c a p p 的发展瓶颈和发展趋势 1 4 1c a p p 的发展瓶颈 由于c a p p 在计算机辅助设计和制造以及信息化建设中的重要作用，国内外 投入了大量的人力和物力对其进行研究，但由于c a p p f 口- j 题的复杂性和特殊性， c a p p 系统仍然面临如下几个主要问题： 1 、c a p p 系统零件信息的描述问题。这是c a d 和c a p p 系统的相互识别问题，是 c a p p 系统实用化的关键基础，如何让c a p p 快速准确的识别出零件的各种信息仍 然还是难点。 2 、工艺决策方法问题。工艺决策是c a p p 系统进行工艺设计的关键，是制约c a p p 系统发展的核心问题，长期以来，人们研究开发了多种工艺决策方法，但至今 还没有真正解决c a p p 系统自主产生工艺路线的问题。 3 、工序间尺寸的计算和确定。以及基于3 d 参数化的特征工序图生成的方法， 本文将主要介绍工序图自动生成的方法。 工序图是工艺设计结果的图形表达式，也是工艺文件中重要的组成部分。 工序图的信息主要来源于零件描述信息和工艺过程文件。在c a d c a p p 集成系统 中，工艺规程的设计应该是系统自动进行和完成的，工序图的设计也应自动生 成。但是工序图的手工绘制和自动生成是两个完全不同的概念，目前主要存在 下面几个困难。 1 、工艺过程设计的同步问题。在c a p p 系统中，工艺规程的变化要实时地反映 在工序图上。同时工序图所作的修改也要实时地反馈在工艺文件中进行修改， 这就是实现双向互动或相互操作。 2 、工序图的自动生成是一个由参数化驱动的绘图过程，而完全的参数化绘图目 前还只能在一些比较简单的零件上才能实现。 3 、零件的种类千差万别，目前还很难用一种固定的方法绘制所有类型零件的全 部工序图。 4 、工序图的自动生成是一个动态非线性的过程。工序图会随着加工过程的进行 而在不断的发生变化，无法用一种固定的算法和方式进行绘制。 5 第一章c a p p 简介 由此可见在c a d c a p p 集成的系统中，c a p p 系统的工序图自动生成技术 一直都是一项难度比较大的关键性课题。 要自动生成工序图首先要为c a p p 提供必要的信息，要确定零件各道工序 的形状和尺寸，必须根据c a d 系统的设计尺寸来进行推理，并且工序图的绘制 也需要c a d 系统的支持。从某种意义上说工序图的自动生成是从c a d 系统开 始的。要想真正实现工序图的自动生成，必须从c a d 系统的零件设计开始做准 备。 工序图的自动生成原理是基于三维工件模型的生成方式，首先根掘零件模 型的特征信息，结合零件的工艺信息，判断每道工序形成的特征，修改特征尺一、t 参 数，产生三维工件模型根据加工特征的主要方位，将三维模型投影生成二维工序 图通过比较产品的零件图和工序图，可以发现其区别就在于所含特征信息的多 少。根据工序要求对零件的造型特征进行划分，将每道工序下的特征存储为 s o l i d w o r k s 的一个配置，就可以自动生成工序图。 1 4 1c a p p 的发展趋势 随着国家对制造业信息化政策的制订和落实，制造技术的进展，近年来商 品化c a p p 系统的普及应用，对c a p p 系统提出了更高的要求。在这样的形势 下，c a p p 技术和系统的发展趋势将是： 1 、智能化和知识化 c a p p 系统将不会仅仅停留在解决事务性和管理性工作为主。c a p p 系统除 了作为工艺规程的辅助设计工具外，还会将工艺专家的经验及知识积累起来加 以充分的利用。在知识化的基础上，c a p p 系统应从实际出发，在工序和形体的 特征层面提供多种备选的工艺方案，还要根据操作者以往的工作记录进行各种 层次的自学习和自适应。 2 、工程化和工具化 企业问的管理模式和工艺环境各不相同，c a p p 系统既要适应各企业的实际 情况，还要控制具体企业的实施工作量、提高系统的通用性，这就需加强c a p p 系统的工程化和工具化。这是将c a p p 系统的各种功能分解成一个个相对独立 的工具，用户或软件公司的服务人员可以根据不同企业的具体情况输入数据， 形成面向特定的制造和管理环境的c a p p 系统；而且用户还可以在服务人员的 指导下进行系统的二次开发。 6 第一章c a p p 简介 在工程化方面，系统可以完全服从用户原有的环境及模式，构建一个具体 的c a p p 系统并不完全合理，有必要依据国际标准和先进制造技术的分析，结 合各类企业不同工艺环境的根本需求，引导企业的工艺加工，促进工艺加工的 规范化，进而规范c a p p 系统的实施过程，使绝大部分企业所使用的c a p p 系 统都是主体相似的工程产品。 3 、网络化和集成化 c a p p 是c a d 和c a m 之间的连接纽带，是c a q 、p d m 和e r p 的主要产 品信息来源，同时也是由c a d 提供产品设计的特征数据。这些系统的发展可以 相对不平衡，但是要在并行工程的指导下实现c a p p 与c a d 、c a m 等系统的全 面集成，发挥c a p p 系统在生产活动中的功能调节和信息中心的作用。这些应 该包括：与产品设计实现相互的数据传送和交换；与生产计划系统实现真正的 集成；与质量检测系统建立内在的联系。 网络化是现代c a p p 系统集成的必然要求，c a p p 对内各种工种和零件的并 行工艺设计，对外与c a d 的相互数据信息交换，与c a q 、p d m 、c a m 的集成 应用都需要网络技术作为支撑，才可能实现企业级甚至更大范围的数据信息化。 4 、渐进式和交互式 c a p p 系统是用来帮助而不是取代工艺设计人员，实际、通用的c a p p 系统 不应追求完全的自动化。操作者需要具备足够的工艺知识及判断能力，关键性 的决策还要由操作者选择。决策和判断对具备足够工艺判断能力的工艺人员不 是很困难很繁琐的工作；但目前对于计算机来说可能还难以胜任。知识库及其 使用法则需要逐步建立、验证、完善，商品化的、基于知识的c a p p 工具系统 需要有目标、有计划的渐进式发展1 6 】。 7 第二章开发平台 2 1 开发平台的选择 第二章开发平台 制造业是一个国家重要的基础工业，是高新技术产业化的载体，也是高新 技术发展的动力，- 它担负着为国民经济部门提供技术装备的任务，其发展水平 反映了一个国家的综合实力。目前市场经济全球化的直接后果是制造业市场竞 争更加激烈，表现为产品的更新换代加快、质量更好、价格更便宜、服务更完 善，迫使企业不断地追求高科技。这就要求企业能够更快的响应市场变化，制 造出能满足用户要求的产品。 c a d 软件的开发应用为产品的设计和制造过程提供了一个有效的、强大的 手段，极大地促进了制造业的进步，为制造业的快速发展提供了有强有力的保 证。自上世纪八十年代开始，我国设计单位和个人都采用了二维c a d 技术，现 已完全实现了国家科委提出的“甩图板”目标。在国内所有的企业、研究所和 高校，手工绘图只用于构画方案草图。通过二维c a d 软件二十多年的应用实践， 设计师都感受到了二维c a d 软件在提高绘图效率、改善图面质量和图纸管理方 面的优越性能，但在提高设计质量、进行技术创新方面还没有多大的效果，对 设计师专业能力的要求一点也没有降低，甚至解决不了复杂的投影、漏画图线、 漏标尺寸等一系列问题。目前传统二维c a d 主要用来代替手工绘图，不过是一 个高效的绘图工具而已。 在传统的设计中，设计师必须具有较强的三维空间想象能力和二维表达能 力。当接到一个新的设计任务时，他的脑海中首先要构造出该零件的三维空间 形状，然后按照三视图的投影规律用二维图形将零件的三维形状表达出来。为 了统一、规范图纸技术，还须做一些的规定，比如标准件的画法和视图的表达 等等。设计师在进行产品设计之前，首先还要学习许多人为的约定，比如几何 画法和机械制图等等。花费了大量的精力与时间在图形表达上，从而限制了设 计师创造性的思维。但是现在一些三维的c a d 软件可以来解决上述的问题，下 面先介绍一些常见的三维软件。 8 第二章开发平台 1 、u g ( u n i g r a p h i c sn x ) 是e d s 公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户 的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。u n i g r a p h i c sn x 针对用 户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。 u g 产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程 并与扩展的企业共享产品信息。 n x 与u g sp l m 的其他解决方案的完整套件无 缝结合。这些对于c a d 、c a m 和c a e 在可控环境下的协同、产品数掘管理、 数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。u g 主要客户包括，通用汽 车，通用电气，福特，波音麦道，洛克希德，劳斯莱斯，普惠发动机，同产， 克莱斯勒，以及美国军方。几乎所有飞机发动机和大部分汽车发动机都采用u g 进行设计，充分体现u g 在高端工程领域，特别是军工领域的强大实力。 u g 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的 解决方案。利用u g 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状， 并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。 2 、p r o e ( p r o e n g i n e e r ) 是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代 的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数 据库功能。 参数化设计和特征功能p r o e n g i n e e r 是采用参数化设计的、基于特征的实 体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的特征的功能去生成模型，如 腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性让 设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 单一数据库p r o e n g i n e e r 是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统 的c a d c a m 系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全 部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一 个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在 整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，n c ( 数控) 工具路 径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型 上。这种独特的数掘结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合 起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场， 价格更便宜。 3 、s o l i d w o r k s 是美国s o l i d w o r k s 公司基于w i n d o w s 平台开发的著名的全参数 化三维实体造型软件，它具有强大的零件设计、钣金设计、管理设计、绘制二 9 第二章开发平台 维工程图等功能，它可以实现由三维实体造型向二维工程图的转化，能够使零 件设计、装配设计和工程图保持时刻全相关和同步。同时s o l i d w o r k s 具有良好 的开放性和兼容性。它不仅可以向下兼容二维a u t o c a d ，使得以前采用a u t o c a d 软件进行的设计得以继续使用和转化，同时还可以与许多其它专业软件( 如有限 元分析软件a n s y s 、数据加工软件c a m w o r k s 、数据管理系统s m a r t e a m s 、三维实 体设计软件u g 、p r o e 等) 无缝集成为功能十分强大的c a d g a e c a m f j d m 系统， 完全能胜任大型工程与产品的设计、分析、制造和数据管理。目前，各类用户 不仅在应用s o l i d w o r k s 的强大功能进行各类专业设计，同时也在 i 断探索 s o l i d w o r k s 的二次开发技术，从而力求扩展s o l i d w o r k s 的功能并使其阚户化、 专业化。下面介绍一些s o l i d w o r k s 的主要功能和特点。 2 2s o | d w o r k s 的功能和特点 s o l i d w o r k s 采用了参数化和特征建模技术，能方便地创建任何复杂的实 体、快捷的组成装配体、灵活地生成工程图；并可以进行装配体干涉检查、碰 撞检查、钣金设计、生成爆炸图；利用s o l i d w o r k s 插件还可以进行管道设计、 工程分析、动画模拟、高级渲染、数控加工。对于习惯了操作以绘图为主的二 维c a d 软件的设计师来说，三维s o l i d w o r k s 的功能和特点主要有以下几个方面： 1 、参数化尺寸设计 在二维c a d 绘图过程中，绘制出图形的形状决定了图形的尺寸，即图形控 制尺寸。当尺寸需要变动时，必须返回去对图形进行修改，往往要将所有己画 好的图形按照原来的绘图过程从头来画，严重影响了新产品的开发速度； s o l i d w o r k s 采用的是参数化尺寸驱动建模技术，即尺寸控制图形。当改变尺寸 时，相应的模型、装配体、工程图的形状和尺寸将根据尺寸的变化而变化，非 常有利于新产品在设计阶段的反复修改。 2 、三维实体建模 在传统的二维c a d 设计过程中，设计师欲绘制一个复杂的零件工程图，由 于不可能一下子记住所有的设计细节，必须经过三维一二维一三维一二维这样 一个反复不断的过程，时时刻都要进行着投影关系的校正，这就使得设计师的 工作十分枯燥。而s o l i d w o r k s 进行设计工作时直接从三维空间开始，设计师可 以马上知道自己的操作会导致零件产生什么样的形状。由于把大量繁琐的投影 1 0 第二章开发平台 工作让计算机来完成，设计师可以专注于零件的三维造型，工作过程轻松了许 多，增加了工作中的趣味性。实体造型模型中还包括精确的几何、质量等属性 信息，可以准确地计算零件或装配体的重量，轻松地进行零件模型间的干涉检 查。在企业投标过程中，生动逼真的三维产品设计方案不但大大地提高了工作 效率，无形中还展示了企业的研发实力，提高了企业的自身形象。 3 、三大模块相关联 s o l i d w o r k s 具有三个功能强大的基本模块，包括零件模块、装配体模块和 工程图模块，分别对应于零件设计、装配体设计和工程图设计。虽然这三个模 块各自处于不同工作环境中，但是依然保持着二维和三维参数的全相关联性。 在任意一个模块中对设计所做的修改，都会自动地反映到其它模块中，从而避 免了对各模块的重复修改，极大的提高了设计的效率。 4 、设计树型管理 二维的c a d 图纸反应不出线条绘制的顺序、文字标注的先后和设计师的操 作过程。而s o l i d w o r k s 采用特征管理器( 设计树) 技术，可以详细地记录零件、 装配体和工程图环境下的每一个操作步骤，非常有利于设计师在设计过程中的 修改和编辑。设计树各节点与图形区的操作对象还可以实现相互的联动，极大 的简化设计师的操作。 。 5 、标准件数据库t o o l b o x t o o l b o x 三维标准零件库是同三维软件s o l i d w o r k s 完全集成的三维标准零 件库。s o l i d w o r k s2 0 0 9 中的t o o l b o x 支持中国国家标准( g b ) ，包含了机械设 计中常用的标准件，诸如：型钢、紧固件、联接件、密封件、轴承等。t o o l b o x 是充分的利用了s o l i d w o r k s 的零件技术而开发的应用软件，与s o l i d w o r k s 的 智能装配技术相配合，可以极大的加快大量标准件的装配工作，速度之快，让 人瞠目结舌。有了t o o l b o x ，无需翻阅机械设计手册来查找标准件的尺寸 和规格，不用担心标准件的配合，无需一次一个垫片、一个螺栓、一个螺母地 进行装配，大大加快了设计的速度。 6 、高效插件的强力辅助 s o l i d w o r k s 在c a d 领域的出色表现，吸引了世界上很多著名的专业软件公 司成为密切的合作伙伴。s o l i d w o r k s 向合作伙伴开放了自己软件的底层代码， 使他们所开发的世界顶级的专业化软件可以无缝集成，作为辅助工具插件可为 用户提供不同的选择。目前主要插件有：有限元分析软件s i m u l a t i o n 、运动与 第二章开发平台 动力学动态仿真软件c o s m o s m o t i o n 、流体分析软件c o s m o s f l o w o r k s 、动画模拟 软件a n i m a t o r 、高级渲染软件p h o t o w o r k s 、数控加工控制软件c h m w o r k s 等等。 用强大插件集成起来的s o l i d w o r k s 如虎添翼，让设计师在不脱离s o l j d w o r k s 的环境下就可以进行三维设计，工程分析、数控加工、产品数据管理等与产品 整个生命周期有关的活动，满足用户在整个产品设计和制造过程中的各利，需求， 真正使s o l i d w o r k s 地成为c a d c a e c a m p d m 集成系统。 7 、开发接口a p i s o l i d w o r k s 为用户提供了开放、自由、功能强大的a p i 工具接1 3 ，用户可 以自由的选择v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 或v b a 等开发程序进行二次歼发。通 过数据转换接口，可以很容易地将目前几乎所有的机械c a d 软件转换到现在的 设计环境当中。支持的数据标准有：s t e p 、s a t 、s t l 、d w g 、d x f 、v d a f s 、v r m l 、 p a r a s o l i d 等，可直接与u g 、p r o e 等软件的文件直接交换数据【j 】。 与其它的三维c a d 软件相比较，s o l i d w o r k s 以功能强大、技术创新、易学 易用、而成为现在设计行业主流的三维c a d 软件之一。功能强大就是指 s o l i d w o r k s 能够满足一般企业的需求，可以很好地处理产品设计中的各种问题； 技术创新就是指s o li d w o r k s 是全球首个以w i n d o w s 原创实体的建模系统， 目 前已拥有2 7 项领先的创新技术，推出的新版本中8 0 以上新增功能均是出自于 用户的建议；所谓易学易用是指s o l i d w o r k s 是目前操作环境全部汉化的c a d 系 统，习惯的w i n d o w s 界面能够使大多数人可以在较短的时间内掌握软件的应用， 有效的避免了在学习过程中半途而废。 2 3 工序图 工序图是工艺设计结果的图形表达形式。含有工序图的工艺过程文件一般 称为工序卡。它是机械零件生产的重要指导文件。工序卡一般只标明相应工序 所必需的信息，包括该工序的加工前相关尺寸、加工位置、相应的加工要求、 留给下道工序的加工余量、卡压位置及要求等等。目前我国没有对机械加工工 艺规程的表格制定国家标准，一般采用机械电子工业部标准( j b t 9 1 6 5 2 1 9 9 8 ) 中的两种格式：机械加工工艺过程卡片和机械加工工艺卡片p 6 。 1 2 第二章开发平台 2 3 1 工序图格式的制作 在获得零件几何信息和工艺设计信息后，通过调用s o l i d w o r k s 的应用程序 ( 特征删除、视图生成等程序) 进行信息匹配及特征修改，即可生成零件工序 图，其具体过程为下： 1 、对照当前的零件模型，根据工序状态中已经形成的特征，方面通过删除 工艺文件中对应的零件加工特征及生成的图形元素；另一方面根据工序尺寸修 改其特征参数，生成工序的三维工件模型即指零件的。 2 、 将工件模型以适当方位投影成二维的视图。 3 、 进行相应工序尺寸的修改与标注将二维视图输出。 s o l i d w o r k s 为用户提供了多种规格的图纸格式，但都不符合中国的制图标 准。并且国内各企业单位的图纸格式也不完全一样。所以用户需要设计符合本 企业要求的图纸格式。图2 1 和2 2 所示为自定义的图纸格式。 机械加工工序过程卡片“ “” 攀暖 举铰 雇日号 禁订号 材_ 料牌季 工工 霉霉 日一冉记扎簟蔓t 之 蕾彳日 图2 。1 机械加工工序过程卡 1 3 第二章开发平台 机械加工工序卡片产。；。 产i 重 工艺差睿 卑g 聿节毒肆聋h f曩 蝎工冉i c 毒肆甘再席 ”静鼻 毛甚一厣 镏_ 毒i 量 嘎毒肆t _ 1 1 两h 扣工爷t 走 - t走 幸擘m t 工斤w z 位且工位蓐鼻毒群 量阜摹 i ；。瑟墨怂饕：0 ：。l ，l _ h i i _ 氛精罐 蕾饺卜； i “ ； ：。：，。 ， ：赢圈， ” ：一”一” 。：”j ”：“5 薹订号l ： ； 一 ：+ ； 。1 ” ” ! i：+ ! ，一。i ：。：4 t 。：i ? _ _ j ：? j 二二j ：4i ：i = _ ：”i j ”_ ：“i i ( ；i ) ；i ( ；* ，矗f ；_ i 盛：c em m m ) i ； ”：一 一 ； 鼻证魁蕾蔓晚点* 拳彳9 舅母晖，啦蔓靛主* 譬毛b 舅，： 三，：，；， 一 图2 2 机械加工工序卡 下面就以图2 2 所示的用户自定义图纸格式为例，说明自定义图纸格式的操作 步骤： 1 创建工序卡文件 选择菜单栏【文件】【新建】命令，或者单击标准工具栏中的【新建】按钮d ， 系统弹出【新建s o l i d w o r k s 文件】对话框。单击【确定】按钮。 2 设置自定义图纸大小 在系统弹出【图纸格式大小】对话框中，单击【自定义图纸大小】复选框。在 【宽度】文本框中输入值“2 8 0 ，在【高度】文本框中输入值“2 0 0 ”，单击【确 定】按钮。此时，图形区工序图的图幅，控制区弹出【模型视图】属性管理器。 3 编辑图纸格式 单击【模型视图】属性管理器中的【取消】按钮犍，进入工程图工作界面。右击 特征管理器设计树中的“图纸1 ”，或在绘图区中右击鼠标，在弹出的快捷菜单 中选择【编辑图纸格式】选项，进入【编辑图纸格式】模式，如图2 3 所示。 4 设置线型、线色 单击【线型】工具栏中的【线粗】按钮羞，在弹出的快捷菜单中选择【标准线 型】，如图2 4 所示。单击【线型】工具栏中的【线色】按钮黪，弹出如图2 5 所示的【设定下一直线颜色】对话框，在其中选择需要的颜色，此处选择黑色。 1 4 第二章开发平台 堕! ! ! 塑! ! 堕! 1 奎：生：望：垒：! ：! 篓：。 三堡坠：墅： 蒜替，r 誊- 羚；，。纛：蛰i 摹毛淼 图2 3 编辑图纸格式 田曩蠢矗曩目离蠢瞳 墨圈圈晤田匾墨嗣豳 曩翟圈瞳暖蕾蛋圈 魅翱翟昌晖日青l j = = 葺麓强国。_ 溯落l 黢萄 基本颤色( 勤： 麓广再麓广搿縻滕 簟广蹑鼹医烂滋圈 誓磁蹴翻盥壤翻搿 翟磁囊鼍誓誓戳翻 一嗣糟 厕嗣戮麓黼爱爱厂 自定义颜色( 9 ： 广蘑露翻露广 定义自定义颜色( q ) i 口默认 臣圈口委 图2 4 选择线型图2 5 设定下一直线颜色列。话框 5 隐藏取消尺寸标注线 选择菜单栏【视图】【隐藏显示注解】命令，当鼠标指针变为避l 时，依次 第二章开发平台 选择要隐藏的尺寸标注线。当隐藏命令执1 7h 寸，被隐藏的尺寸标注线呈灰色显 示。右击鼠标，在弹出的快捷菜单中选择【选择】选项，取消隐藏命令操作， 被隐藏的尺i j 一线4 留- i c 再显示。 6 添加注解文字 啤击常用工具栏【注解】【注释】按钮a ，系统弹出【注释】属i f 管理器。 单，t - 【引线】选项中的【无引线】按钮。，女。 7 链接注释到属性 用户i i f 以将【图纸格式】中添加的注释链接剑文4 7 t - ) i 葛巾，以门动获取求自零 俐：或装配体中自定义的信息，从而避免在j ：程陶中重复j - ；x ：。孑零件或装i t t u , + ：的棚 关信启、。单击【注解】工具栏中的【注释】按钮a ，弹出【注释】属性管理器。 f 罄击【引线】选项框中的【无引线】按钮f 薪，然后在图纸的合适位置添加个 “文本框”。在“文本框”中可以输入文字，也可以为空。单击【注释】属性管 理器中【文字格式】【链接到属性】按钮：篱，在弹出的【链接到属性】选项框 中，选择欲链接的项目，如图2 6 所示。 罔2 6 链接剑属性选项框 【当前文件】：可以链接到当前工程图的文件属性。其前缀为“s p r p ”。 【图7 l cj , 禹性， 所指定视图中模型】