摘要?本文介紹在SUN工作站上,以CADDS5圖形軟件為基礎,用CVMAC語言開發(fā)研制的組合機床加工示意圖CAD軟件。本軟件在設計時程序實現(xiàn)了自動智能的導向設計和配套設計;運用了自動設計與交互設計相結合的設計方式;采用了直接對圖形操作的面向對象的設計方法。本軟件能完成組合機床鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲和銑削等工藝的加工示意圖的設計。

1?概述

組合機床加工示意圖是組合機床設計的重要圖紙之一,主要反映機床的加工過程和加工方法。加工示意圖設計的內容主要是對鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲和銑削等各種加工工藝進行刀具、接桿、導套、主軸、工具等零部件的配套設計及切削參數(shù)的設定。因此,加工示意圖設計的工作量大而且復雜。

組合機床加工示意圖CAD軟件是以SUN工作站為硬件環(huán)境,選用CADDS5做為圖形軟件環(huán)境,用CVMAC編程語言開發(fā)研制的。程序在編制中綜合了國內外同類CAD軟件的優(yōu)點,采用了自動化設計與人工交互設計相結合的設計方式,設計時實現(xiàn)了智能導向設計和智能配套設計,設計全過程都是運用直接對圖形操作的面向對象的設計方法。本軟件不僅具有先進性,而且更具有實用性。本軟件能完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲和銑削等工藝的加工示意圖設計。設計實例見圖1。

2?軟件結構

組合機床加工示意圖CAD軟件采用模塊化結構,其主要模塊包括計算模塊CACU2LATE,設計模塊DESIGN,標注模塊MARK,圖形庫GL03,數(shù)據(jù)庫DB02和DB03。各主要模塊由若干功能子模塊組成,總體模塊結構如圖2所示。

3?主要模塊設計原理

311?數(shù)據(jù)庫DB02,DB03

根據(jù)組合機床刀具、接桿、主軸、導套等通用部件之間存在著相互配套選用這個特點,我們建立了通用部件配套關系數(shù)據(jù)庫DB02,這個數(shù)據(jù)庫中不僅存貯了通用部件本身的信息,而且還記錄了其它與之相關的關聯(lián)信息,整個數(shù)據(jù)庫就像一個智能的“連環(huán)網(wǎng)”,只要設計選用了一種部件,在該數(shù)據(jù)庫中就可以查詢到與之配套的一系列部件,供系統(tǒng)配套設計。

切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫DB03存貯了我廠SZ01A手冊中規(guī)范化的全部切削用量和一些實際經(jīng)驗數(shù)據(jù),它包含鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲、鏜孔和銑削等加工工藝,鋼、鑄鐵、鋁等工件材料和高速鋼、硬質合金等刀具材料的各種切削參數(shù)。設計選用時,按其加工條件在該庫中可快速查詢到合理的切削參數(shù)。

312?圖形庫GL03加工示意圖中所涉及的刀具、接桿、導套、主軸、攻絲靠模等全部圖形,是用CVMAC語言編寫的參數(shù)化圖形子程序。這些圖形子程序可以在程序中自動調用,也可以通過人工交互方式點圖標菜單調用。在調用時,賦于圖形子程序一定的實參數(shù),就可以繪出所需要的部件圖形。圖形的比例、擺放位置及角度都是能任意選擇的。

用時,賦于圖形子程序一定的實參數(shù),就可以繪出所需要的部件圖形。圖形的比例、擺放位置及角度都是能任意選擇的。

3.13?計算模塊CACULATE

計算模塊的主要功能是進行切削參數(shù)的選擇計算。切削參數(shù)是指刀具的切削速度v,主軸轉速n和工作進給量So,Sm等。這些參數(shù)選擇的合理與否直接影響到機床的生產(chǎn)效率、刀具的壽命和加工質量。當運行計算模塊時,程序根據(jù)機床的加工條件,從數(shù)據(jù)庫DB03中自動查詢到最佳切削參數(shù)供設計選用。如果在數(shù)據(jù)庫中查詢不到有關切削參數(shù),程序將會用類比的方法,提供一些近似的切削參數(shù)供設計選用時參考。程序選擇的切削參數(shù)被認定后,就被設計選用,還可以根據(jù)特殊的實際需要隨時修改被選定的切削參數(shù)。

3.14?設計模塊DESIGN

設計模塊是本軟件的核心部分,主要是完成刀具、接桿、導套、主軸等部件的配套聯(lián)結設計。本模塊的研制,主要實現(xiàn)了以下的技術特征：

(1)智能地自動提供設計最優(yōu)選項的導向設計

在設計過程中,系統(tǒng)建立了一個動態(tài)數(shù)組,這個動態(tài)數(shù)組除記錄了每根軸的原始數(shù)據(jù)外,還始終記錄著最新設計數(shù)據(jù)。每個零部件的設計,程序都是根據(jù)動態(tài)數(shù)組提供的信息來智能地捕捉設計者的意圖,通過數(shù)據(jù)庫的查詢,選擇出最佳的通用零部件做為自動設計的缺省選項,經(jīng)確認后自動調用圖形設計。如果在數(shù)據(jù)庫中查詢不到符合設計要求的通用零部件,則系統(tǒng)可智能地提示一些參考數(shù)據(jù),供設計者參考,以進行專用設計。這種自動提供缺省選項的導向設計方法,使得經(jīng)驗不足的年輕設計員也能設計出合理的方案。

(2)智能的配套設計

由于我們建立了一個通用部件配套關系數(shù)據(jù)庫,因此,在設計時,只要選用了一種部件,在配套庫中就可以查詢到與之配套的一系列部件,供系統(tǒng)選用設計,如接桿的設計就是根據(jù)主軸的內孔徑和刀具的莫氏錐度在配套庫中選用。這種配套設計的選用,完全避免了不配套部件被選用的錯誤發(fā)生。

(3)自動設計與交互設計相結合的設計方式

本軟件除了提供上述兩種自動設計的功能外,還提供了另一種人工交互設計的手段。我們在CADDS5環(huán)境下建立了若干ICON菜單,每一ICON菜單對應于某一設計功能,程序在自動設計過程中,隨時可以切換到交互設計狀態(tài)下,通過人工交互點菜單的方式來完成某項功能的設計。通過自動設計與交互設計相結合的使用,使得兩種設計方式的優(yōu)勢互補,不僅提高了設計效率,而且使用靈活,適用面廣。

(4)直接對圖形操作的面向對象的設計方法

在整個設計過程中,設計與圖形顯示同步進行,在屏幕上可清楚地觀察到每一步驟的設計結果,設計者猶如在圖板上設計一樣,可以隨時對圖形進行設計、修改、增刪等直接操作。

3.15?標注模塊MARK

由于動態(tài)數(shù)組中記錄了全部設計信息,因此在尺寸標注、部件號標注時,程序對每組軸數(shù)據(jù)進行智能分析判斷,然后按不同的結構類型對其進行全自動的標注。最后自動統(tǒng)計輸出全部零部件清單。

4?結論

組合機床加工示意圖CAD軟件于1995年12月研制成功并在大連機床集團公司組合機床設計部門投入使用,使用情況良好,深受設計人員的歡迎。通過實際應用檢驗,我們得出以下結論:

(1)技術先進,自動化程度高,實現(xiàn)了智

能的導向設計和配套設計。

(2)交互功能強,直接對圖形操作,設計與修改十分方便。

(3)全部界面采用圖標菜單和漢字提示,便于掌握,便于使用。

(4)經(jīng)濟效益顯著,可提高設計效率和設計質量,降低生產(chǎn)成