搜索proe數(shù)控加工的箱體零件
2013-07-09 by:廣州CAD:proe設(shè)計培訓(xùn)中心 來源:仿真在線
proe設(shè)計:
目前,CAD/CAPP集成的主要問題是現(xiàn)有CAD系統(tǒng)輸出的零件信息,從幾何角度來看是一些點、線、面的信息,有的有拓樸關(guān)系,有的甚至沒有。顯然,這些幾何信息必須重新組織成CAPP系統(tǒng)所需的、具有加工意義的加工特征及加工表面。此外,CAPP系統(tǒng)還需要材料、表面粗糙度、尺寸公差及形位公差等非幾何信息。但目前大多數(shù)CAD系統(tǒng)不能給出這些信息,需要用交互方式補充輸人,工作量大。尤其對于箱體零件,加工特征很多,零件信息輸人工作量大。
本文所介紹的CAPP系統(tǒng)采用proe作為開發(fā)平臺,充分利用其強大的特征造型能力,采用c語言進行編程實現(xiàn)箱體零件的特征自動識別與提取,建立知識庫與規(guī)則庫,實現(xiàn)數(shù)控程序的自動生成。
1系統(tǒng)的構(gòu)成
本文所介紹的CAPP系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,設(shè)計遵循以下原則。
1)以基于特征設(shè)計的方法構(gòu)造零件設(shè)計模型。采用特征設(shè)計是實現(xiàn)自動提取的前提。在特征識別時,難免會遇到對低層幾何信息的分析與識別。但只要建立特征為單元的兒何推理機制,就可防止出現(xiàn)特征識別的困難-從離散的幾何、拓樸關(guān)系中識別特征。
2)采用CAPP專家系統(tǒng)自動生成數(shù)控加工程序,人工干預(yù)少,自動化程度高。利用proe的特征造型技術(shù),對箱體零件采用多方位的特征描述方法,參照proe軟件定義特征的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),定義加工特征庫。通過訪問軟件的數(shù)據(jù)庫,輔以必要的人機交互輸人、計算、提取所需特征的幾何信息和工藝信息,存儲于加工特征庫中。根據(jù)CAPP系統(tǒng)的規(guī)則庫,通過推理機制確定數(shù)控工藝路線。調(diào)用本系統(tǒng)的數(shù)控程序生成模塊,根據(jù)數(shù)控工藝路線,生成數(shù)控程序文件。
1.1本系統(tǒng)主要功能模塊簡介
1)設(shè)計特征模型:采用美國PTC公司開發(fā)的機械設(shè)計自動化軟件proe,其采用全參數(shù)化,基于特征的設(shè)計,采用單一的數(shù)據(jù)庫。在造型上,除了提供常用的特征,如凸塊、孔、槽、倒角、圓角、切塊、筋、基準等之外,還允許采用用戶自定義形狀特征和組合復(fù)雜形狀特征,如形面、殼體、三維掃描、過濾、薄壁和其他組合形狀特征。proe的造型過程如圖2所示。
除強大的特征造型功能外,proe軟件提供了二次開發(fā)工具包,允許用戶利用已有軟件進行開發(fā),允許用戶直接訪問數(shù)據(jù)庫,對數(shù)據(jù)庫進行操作。
2)特征提取模塊:通過對零件特征的分析,提取所需的加工特征。由于木系統(tǒng)主要針對箱體零件,面向數(shù)控加工,故主要對面和孔的特征提取算法作一探討,定義特征結(jié)構(gòu)主要考慮后續(xù)工藝設(shè)計和數(shù)控編程的需要,盡量減少不必要的參數(shù),因此特征的結(jié)構(gòu)盡量簡單和實用。
面作為重要的加工特征,在proe造型過程中為設(shè)計特征的組成部分。特征由面組成,但并非所有面都需要加工,因此,對于面特征的提取采用鼠標拾取方式。面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3中面所在的層是反映在每一方位上,可以有多個加工面,根據(jù)加工面與坐標零點距離的大小,分為若干層,距離最遠的為第一層,其次為第二層,依次類推。圖3中,U、V為用一最小的矩陣包容此加工面,即矩形的最大、最小x,y,z坐標值。
孔的類型很多,有通孔、盲孔、螺紋孔、臺階孔等,雖然類型各不一樣,但都包含圓柱孔的幾何特征,因此,首先,對普通圓柱孔作一分析,在proe中每生成一特征孔,軟件的特征造型模塊將自動為每一孔特征生成一從屬于此孔的軸。即使兩孔完全重合,proe仍將它們定義為不同的孔,這就有幾何尺寸一致,但標識符、指針不同的軸從屬于不同的孔特征。根據(jù)以上分析,定義如圖4所示的普通圓柱孔的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。定義圓柱孔的結(jié)構(gòu)之后,任何類型的孔都可在其基礎(chǔ)上進行擴展或組合。定義孔的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后,可根據(jù)不同的面、孔類型建立加工特征庫。在特征識別時,可排除不需要的特征,將需要的特征根據(jù)不同的類型。便于以后調(diào)用。
1.2本系統(tǒng)的特征選擇模塊和程序生成模塊
1)加工坐標系選擇模塊:自動產(chǎn)生一缺省坐標系。在特征提取時,特征的所有幾何尺寸都是以此缺省坐標系作為基準的,此缺省坐標系在加工中與加工坐標系可能不一致。因此,需要建立加工坐標系。此模塊的作用就是拾取加工坐標系,生成變換矩陣。
2)加工面選擇模塊:采用人機交互方式,用標拾取加工面,確認后從proe的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中拾取標識符、指針、法向矢量,得其方位號。根據(jù)層次輸人層號,拾取形位公差、表面粗糙度。若未提取出,人機交互輸人,存人加工特征庫中。
3)數(shù)控工藝路線生成模塊:以創(chuàng)成為主,人工干預(yù)為輔,生成詳細的工藝路線,如圖5所示。箱體零件的加工面主要是孔和面,加工方法比較單純,加工順序比較穩(wěn)定,確定零件加工過程所需的決策邏輯不復(fù)雜。本知識庫采用產(chǎn)生式規(guī)則來表達有關(guān)工藝設(shè)計知識,知識庫與任務(wù)緊密相關(guān),用層次規(guī)劃對不同的知識進行分層,采用分層的方法來組織管理和運用知識,形成結(jié)構(gòu)化的知識庫。
加工方法的確定是通過知識庫分析,整理得到形面類型、尺寸、精度等級及表面粗糙度等相對應(yīng)的某一固定順序的加工操作序列的加工鏈。加工鏈是加工某表面所要采用加工方法的總和。加工鏈同時給出了特定形面各種加工方法在工藝路線的先后順序。
對于特定形面在咨詢該知識庫時,通常只是一種規(guī)則被合理觸發(fā),從而找到相匹配的加工鏈。
4)數(shù)控程序生成模塊:根據(jù)數(shù)控工藝路線,調(diào)用加工特征的參數(shù)及工藝知識庫的知識,生成數(shù)控機床的數(shù)控程序文件,如圖6所示。
5)規(guī)則庫:存放領(lǐng)域的專家知識規(guī)則形式,且各個模塊之間相互獨立。此系統(tǒng)的各個模塊作為proe的子模塊,與proe軟件集成在一起,以菜單的形式出現(xiàn).
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