实用化的CAD_CAPP_CAM集成系统.pdf

集成 实用化的集成系统 北京第一机床厂梁木养魏而巍杨平 摘要本文介绍了一个实用化的集成 系统 该来统是由机 械产品设计人员 工 艺人 员和数 拉机来程编人员共 同努力在商品 较件平 台上开 发的 系统由三个子系统 组成 攀件信么识 别子来统 子来统和 自动于来统 零件信 息识别子系统从三 维 拿件中提取零 件信息 于系统分析零件信息 自动生成零件加工工序和工步 从刀具数据库中查询刀具 及切削用童 并 完成各工序的工步排序 自动子来统根据的结 果 自动生成 的工步 经 过仿真后生成零件加 工的刀 位文件再经过 后处理生成 代码 一 引言 近三十年以来 技术得到突飞猛进的发展 已广 泛 用于机械 电子 航空 航天 汽车 船舶 等各个领域 涌现了 许多深受用 户欢迎的著名商品 软件 如 一 一 等 这些软件在几何 造型 分 析计算 数 据 管 理方面 取得了巨大的 成功 成为机械产 品设计人员方便有效 的工具 其中 一 一 等还 同时具备程编的功能 然而 由于没有功 能 这 些 软件需要程编人 员根据图形进行繁琐的人 机交互操作 选择零件的加工 方 法 加工 对象 刀具参数 切削用 量 确 定加工顺序等之后 系统 才能形 成零件加工的刀位文件 最后转换成程序 因此实现 的集成具有 分重大的意义 其实 早在六十 工工艺艺 知知识库库 刀刀具切用用 量量数据量量 机机床床 效效据库库 零零了牛牛 模型型 毛毛坯坯坯坯坯坯坯坯 夹夹具库库 后后 处处理器 零件全局信息零件名称 材料特性信息 轮廓极限尺寸信息 最高尺寸公差 最高形位公差 最高粗枪度 需加工方位信息 热处理信息 件的总体描述 其构成成份如图所示 零件加工特征信息 加工待征是零件加工要素的信息载体 为方便 起见我们将加工特征 划分为面系 孔系和槽三大 类 各类加工特征的信 息模型如图 一 图 一 和图 一 所示 三 零件信息识 别 其他说明信息 图全局 信息模型 年代有关专家就已提出的概 念 国 内外学者 在方 面作了大量的研究工作 有的已初步进 人实 用化阶段 但作为 集成化的 仍是一个重要的研 究课题 至今尚无 成熟的 一体 化软 件 因而 的效率得不到 充分发挥 为此 我们在现有的 成熟商品 软件平台之 上 以北京第一机床厂的箱体 杂类零件的生产过 程 为研究实例 以实 用为目标 开发了箱体 杂类零件 子系统 整个子系统建立在以加工特 征为核心的零件信息模型基础之上 通过零件信息 识别子系统从 司 的三维零件实体模 型中提取零件加工特征信 息 建立零件信 息模型 实现与的信息集成 通过 自动 子系统将结果转 化成 的模 块 几 中的 月 实现与的信息集成 零 件信息识别就是提取所要加工零件的全局信 息和加工特征信息的过程 零件信息识别的关健在 于加工特征识别 加工特征的识别采用 了自动识别 与交互识别相结合的方法 自动识别适用于用户自 定义特征以及用提供的孔 类 倒 角 简单槽特 征等构造的加工特征 自动识别 难以识别的加工特征则通过人 机交互方式选择加工 几何形面的方法来识别 此外 系统提供了特征编 面系一下序号 原点 方向矢量 预成型状态 轮廓极限尺寸 最高形位公差 最高尺寸公差 最高祖糙度 相关特征序号 相关特征类型 关系类型屯 链征特关相 关键几何形面链 二 系统总体结构 系统的总体结构如 图所示 系统主要 由三个 子系统零件信息识别子系统 子系统 自动 子系统组成 零件信息识别子系统 零件信息识别子系统的目的在于为和自 动子系统提 供必要的零 件信息 零件信息由 零件全局信息和加工特征信息构成 它是 贯穿 整个 系统的核心 零件全局信息 零件全局信息是听有零件共有的信息 是 对零 几何形面标识号 几何形面类型 方向矢量 尺寸及公差 粗桂度 形位公差 材料名称 其他待性参致 关键几何边链 几何边标识号 图 一 面系特征信息模型 孔系 于号 原点 方向矢 预成必状态 总深度 大直径 小直径 最高形位公差 最高尺寸公差 高粗桂度 关特 毛 子孔链 相关特征序号 相关特征类型 关系类型 子孔序号 子孔类里 粗挂度 形位公差 材料名称 热处理要求 相关子孔链 屯 相关子孔序号 相关子孔类型 管系类型 关艘几何形面链 几何形面标识号 几何形面类型 方向矢 尺寸及公差 粗挂度 形位公差 材料名称 热处理要求 其他特性参教 关健几何边链 几何边标识号 其他特性参数 图 一 孔系特征信息模型 辑界面供用 浏 览或修正特征信息 为建立正确完 整的加工信息模型提供了工具 四 子系统 实质就是合理利用制造资源 为满足产 品的技术要求 制定产品的制造规程 的目格 标是充分合理地利用现有的制造资源寻求完成产品 零件制造的最佳方案路线 因此现有资像数据库的 建立是的重要依据 制造资源就广义而言是 在整个产品生命周期中所涉及的条件总 和 具体而 言 加工工艺所涉及的制造资源除了人作为主体因 素以外主要有毛坯原材料 机床设备 刀 具 夹具 量 具 辅具等 本系统运用建立了加 工车间现有通 用夹具 组合夹具的三维实体模型 库 提供查询夹具库 制 定 装夹方案的人 机交互 界面 在一数据库平台上建立 了机床设备数据库 毛坯材料性能数据库 刀具及切削用 量数据库 系 统果用专家智能系统技术完成机床设备选择 加工 方法链确定 刀具及切削用量选 择 工 步排 序 等 处理过程 生成如图所示的零 件数 据信息 系统还提供了对自动生成的工艺进行编辑 的界面 以保证工艺数据的正确性和完整性 序号 原点 方向矢 顶成型状态 轮味极限尺寸 最高形位公差 最高尺寸公差 最高粗糙度 毛 关健几何形面链 相关特征序号 相关特征类型 关系类型 了一几何形面标识号 五 自动子系统 自动子系统运用宏命令语言 根据 数据信息的各个加工工步 每个工步 所加工的几何 关键几何边链 几何形面类型 方向矢 尺寸及公差 粗糙度 形位公差 材料名称 热处理要求 其 他待性参数 几何边标识号 图 一 植特征信息模型 以即 据 息 毛 零件名称 毛坯名称 加工模型名称 其他说明信息 工序链 工序号 工序名称 机床代码 夹具装 置 工序座标系 工 步链 图信息模型 工步号 加工方法 加工特征序号 加工特征类型 加工子特征序号 加工子特征类 魏 工步座标系 参考基准面 刀具 切削用量 对象 所用的刀 具参数 切刘用量 座 标系等 自动创 建 下 的工步 以盈 一 之后则可以利用 找斌 的功能对加工过程进行仿真 对各工步进行必要的编辑 当加工过程正确后 物出加工刀位数据文件板 最 后经过 后处理生成各工序的加工代码 六 结论 该系统建立在世界著名 的商品 软 件 耐 平台之上 代斌 具 有很 强的 功能 在国内外拥有很 多用 户 因而具有很好的应用前景 系统建立了以特征 为核心的零件信息模型 为提供了翰入信息 避免了传统手工输入的萦重 工作和摘入差错 八 充分考虑了现实的翻造资探数据 采用 了专 家智能系统技术 系统具有较强的适应性 结果符合 生产 实际 系统利用 六尸 结 果自动生成 耐 叭下 的工步避免了策琐 人机交互操作 系统在对商品 软件的 功能不作任何限制的前提下 引进了子系统 从而全面实现 了万 人 的信息集成大 大提高了产品零件编程的效率和可拿性 参考文献 即堪 一 加 卜 一一 已 月 妞 叨 八 玉或 城眼以 一 翻翻洲妞月卜弓曰卜已月 卜叫口月曰卜卜 已月 月目卜已习月口卜今翻卜已巨 峨勺曰司吐盆翻旧侧弓卜曰 闷二 叫 口口抽 目 月 门月吐翻 目刀 叮心叹目协 侧 曰润州 口口旧卜 月卜卜月润润翻口翻口习刀卜口口月卜卜翻卜卜 上接页 弓弓弓 刀刀刀 子子子 图 祖铁床立胜的模块化 当这些组合单元的参数 形状 尺寸 筋壁分布 规格成组工程作为一种先进制造技术 它具有高效 化时 效果可更 显著 例如意大利厂生产的率的生产技术和管理 技 术的特征 随着计算机技 内圆磨床 以为一档 尺寸 分别循序加长和术 信息技术和 以数控机床为核 心的 柔性制造技术 加宽床身 又如德国阿歇斯雷本厂生产的龙门铁床 的发展更由于市场竞争加剧所引起的产品生命周 等其床身 立柱 横 梁和 工作台的长 宽 高尺 寸放期日益缩短的需求使成组技术的内涵有了进一步的 大均有统一规格 因而只用了个砂芯盒就能适合延伸 正逐步形成一个涉及面更广的工程系统 百种以上的产品 大件的需 要 故这也是体现模块化仅就产品开发领域而言 成组技术是使产品设 设计方法的一种有数手段 计和制造工艺的信息集成和促使产 品开发过程优化 对于焊接件 德国席士 段厂采用预先焊成