CAD/CAPP集成系统中工序图的自动生成方法
2006/2/3 来源:CAD世界网 作者:彭志 徐世新 郑联语 韩晓建(北京航空航天大学CIMS研

    核心提示:   本文介绍了一种在CAD/CAPP集成系统中工序图自动生成的较通用的方法,提出了两种不同实现途径。并以实例表明在Pro/ENGINEER系统中得到了成功应用。

    1 引言

    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[1]。工序图的信息来源于零件描述信息和工艺过程文件[2]。在CAD/CAPP集成系统中,工艺过程的设计是自动进行的,工序图的设计也应自动生成。然而工序图的自动生成与手工绘制是两种完全不同的概念,主要面临如下几个困难。

    (1)与工艺设计的同步问题。在整个CAPP系统中,工艺过程的设计变化要实时地反映到工序图上。同时,工序图所作的修改也能实时地反馈到工艺文件进行修改,即实现双向互动或互操作。

    (2)工序图的生成是一个动态非线性过程[2][3]。工序图总是随着加工过程的进行在不断的变化,无法用一种固定的算法和方式绘制。

    (3)工序图自动生成是一个完全由参数驱动的绘图过程[4],而参数化绘图目前还只能应用于一些比较简单的零件上(如轴类零件)。

    (4)零件种类千差万别,很难用一种固定的方法绘制所有类型的全部工序图。

    由此可见,在CAD/CAPP集成系统中,CAPP工序图的自动生成一直是一项难度比较大的关键性课题。

    本文主要阐述了一种比较通用的CAD/CAPP集成系统下的CAPP工序图自动生成系统,并举出实例说明该方法在Pro/ENGINEER下的可行性。

    2 CAPP工序图的生成机理

    CAPP工序图自动生成的一个重要机理是自后往前的反推法。即: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,一方面通过删除尚未加工的某些零件特征,另一方面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,再生成二维工序图。

    具体过程如下:从工艺路线的最后一道工序出发,将该工序所加工的所有特征的工序尺寸及其工艺信息去覆盖零件信息模型里的相应数据,覆盖后就相当于刷新一遍。这个新的信息模型就代表当前工序,如此一道工序一道工序地往前推,直到毛坯状态。实际上刷新的过程就相当于把加工过的材料再次“补”回去。如此得到每道工序的工件信息模型。再根据每个工件信息模型,调用CAD的一些API函数,就得到该道工序的工序图,最后得到的是毛坯图。

    这种“自后往前”的生成方式带来的优点是:首先,出发点的状态明确,可通过程序确定加工过程中的状态;第二,工序图的生成过程是由复杂到简单,设计的自由度减少,给程序处理带来了很大方便。

    3 工序图自动生成方式及生成流程

    根据工序图自动生成机理,有两种生成方式:一是基于样板图的生成方式,二是基于三维工件模型的生成方式。前者主要应用于大规模、系列化生产,后者对复杂形状的零件比较适用。

    3.1 基于样板图的生成方式

    该方法的原理:采用基于工艺样板图尺寸置换的方法,即预先建立好样板图,然后自动调入样板图,将来自工艺数据库中的尺寸信息载入样板,即得到工序简图。该方法的优点是简单、方便。基于样板图的自动生成流程如图1所示。

图1 基于样板图的自动生成流程

    3.1.1 样板图的建立

    预先建立各种典型零件的工序样板图。样板图的建立方式,采用从后往前的反推法,依次建立。对于那些形状极为相似的前后工序,可以共同建立一个样板,标出尺寸代号,如直径,可以标一个D。然后,将所有样板图都建立图号,存入图形数据库中。

    3.1.2 样板图的调用

    根据工艺设计系统提供的当前工序信息,得知其编号,然后自动从图形数据库中复制该样板图。

    3.1.3 尺寸自动替换和驱动

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