摘要?本文介紹在SUN工作站上,以CADDS5圖形軟件為基礎(chǔ),用CVMAC語言開發(fā)研制的組合機(jī)床加工示意圖CAD軟件。本軟件在設(shè)計(jì)時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)智能的導(dǎo)向設(shè)計(jì)和配套設(shè)計(jì);運(yùn)用了自動(dòng)設(shè)計(jì)與交互設(shè)計(jì)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式;采用了直接對(duì)圖形操作的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法。本軟件能完成組合機(jī)床鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲和銑削等工藝的加工示意圖的設(shè)計(jì)。

1?概述

組合機(jī)床加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要圖紙之一,主要反映機(jī)床的加工過程和加工方法。加工示意圖設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是對(duì)鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲和銑削等各種加工工藝進(jìn)行刀具、接桿、導(dǎo)套、主軸、工具等零部件的配套設(shè)計(jì)及切削參數(shù)的設(shè)定。因此,加工示意圖設(shè)計(jì)的工作量大而且復(fù)雜。

組合機(jī)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(nèi)外同類CAD軟件的優(yōu)點(diǎn),采用了自動(dòng)化設(shè)計(jì)與人工交互設(shè)計(jì)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式,設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)了智能導(dǎo)向設(shè)計(jì)和智能配套設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)全過程都是運(yùn)用直接對(duì)圖形操作的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法。本軟件不僅具有先進(jìn)性,而且更具有實(shí)用性。本軟件能完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲和銑削等工藝的加工示意圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)實(shí)例見圖1。

2?軟件結(jié)構(gòu)

組合機(jī)床加工示意圖CAD軟件采用模塊化結(jié)構(gòu),其主要模塊包括計(jì)算模塊CACU2LATE,設(shè)計(jì)模塊DESIGN,標(biāo)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(jié)構(gòu)如圖2所示。

3?主要模塊設(shè)計(jì)原理

311?數(shù)據(jù)庫DB02,DB03

根據(jù)組合機(jī)床刀具、接桿、主軸、導(dǎo)套等通用部件之間存在著相互配套選用這個(gè)特點(diǎn),我們建立了通用部件配套關(guān)系數(shù)據(jù)庫DB02,這個(gè)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(guān)的關(guān)聯(lián)信息,整個(gè)數(shù)據(jù)庫就像一個(gè)智能的“連環(huán)網(wǎng)”,只要設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。

切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫DB03存貯了我廠SZ01A手冊(cè)中規(guī)范化的全部切削用量和一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),它包含鉆孔、擴(kuò)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(zhì)合金等刀具材料的各種切削參數(shù)。設(shè)計(jì)選用時(shí),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(dǎo)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(dòng)調(diào)用,也可以通過人工交互方式點(diǎn)圖標(biāo)菜單調(diào)用。在調(diào)用時(shí),賦于圖形子程序一定的實(shí)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(shí),賦于圖形子程序一定的實(shí)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(jì)算模塊CACULATE

計(jì)算模塊的主要功能是進(jìn)行切削參數(shù)的選擇計(jì)算。切削參數(shù)是指刀具的切削速度v,主軸轉(zhuǎn)速n和工作進(jìn)給量So,Sm等。這些參數(shù)選擇的合理與否直接影響到機(jī)床的生產(chǎn)效率、刀具的壽命和加工質(zhì)量。當(dāng)運(yùn)行計(jì)算模塊時(shí),程序根據(jù)機(jī)床的加工條件,從數(shù)據(jù)庫DB03中自動(dòng)查詢到最佳切削參數(shù)供設(shè)計(jì)選用。如果在數(shù)據(jù)庫中查詢不到有關(guān)切削參數(shù),程序?qū)?huì)用類比的方法,提供一些近似的切削參數(shù)供設(shè)計(jì)選用時(shí)參考。程序選擇的切削參數(shù)被認(rèn)定后,就被設(shè)計(jì)選用,還可以根據(jù)特殊的實(shí)際需要隨時(shí)修改被選定的切削參數(shù)。

3.14?設(shè)計(jì)模塊DESIGN

設(shè)計(jì)模塊是本軟件的核心部分,主要是完成刀具、接桿、導(dǎo)套、主軸等部件的配套聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)。本模塊的研制,主要實(shí)現(xiàn)了以下的技術(shù)特征：

(1)智能地自動(dòng)提供設(shè)計(jì)最優(yōu)選項(xiàng)的導(dǎo)向設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過程中,系統(tǒng)建立了一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組,這個(gè)動(dòng)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(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。每個(gè)零部件的設(shè)計(jì),程序都是根據(jù)動(dòng)態(tài)數(shù)組提供的信息來智能地捕捉設(shè)計(jì)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(dòng)設(shè)計(jì)的缺省選項(xiàng),經(jīng)確認(rèn)后自動(dòng)調(diào)用圖形設(shè)計(jì)。如果在數(shù)據(jù)庫中查詢不到符合設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)者參考,以進(jìn)行專用設(shè)計(jì)。這種自動(dòng)提供缺省選項(xiàng)的導(dǎo)向設(shè)計(jì)方法,使得經(jīng)驗(yàn)不足的年輕設(shè)計(jì)員也能設(shè)計(jì)出合理的方案。

(2)智能的配套設(shè)計(jì)

由于我們建立了一個(gè)通用部件配套關(guān)系數(shù)據(jù)庫,因此,在設(shè)計(jì)時(shí),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(shè)計(jì),如接桿的設(shè)計(jì)就是根據(jù)主軸的內(nèi)孔徑和刀具的莫氏錐度在配套庫中選用。這種配套設(shè)計(jì)的選用,完全避免了不配套部件被選用的錯(cuò)誤發(fā)生。

(3)自動(dòng)設(shè)計(jì)與交互設(shè)計(jì)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式

本軟件除了提供上述兩種自動(dòng)設(shè)計(jì)的功能外,還提供了另一種人工交互設(shè)計(jì)的手段。我們?cè)贑ADDS5環(huán)境下建立了若干ICON菜單,每一ICON菜單對(duì)應(yīng)于某一設(shè)計(jì)功能,程序在自動(dòng)設(shè)計(jì)過程中,隨時(shí)可以切換到交互設(shè)計(jì)狀態(tài)下,通過人工交互點(diǎn)菜單的方式來完成某項(xiàng)功能的設(shè)計(jì)。通過自動(dòng)設(shè)計(jì)與交互設(shè)計(jì)相結(jié)合的使用,使得兩種設(shè)計(jì)方式的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),不僅提高了設(shè)計(jì)效率,而且使用靈活,適用面廣。

(4)直接對(duì)圖形操作的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法

在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)與圖形顯示同步進(jìn)行,在屏幕上可清楚地觀察到每一步驟的設(shè)計(jì)結(jié)果,設(shè)計(jì)者猶如在圖板上設(shè)計(jì)一樣,可以隨時(shí)對(duì)圖形進(jìn)行設(shè)計(jì)、修改、增刪等直接操作。

3.15?標(biāo)注模塊MARK

由于動(dòng)態(tài)數(shù)組中記錄了全部設(shè)計(jì)信息,因此在尺寸標(biāo)注、部件號(hào)標(biāo)注時(shí),程序?qū)γ拷M軸數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析判斷,然后按不同的結(jié)構(gòu)類型對(duì)其進(jìn)行全自動(dòng)的標(biāo)注。最后自動(dòng)統(tǒng)計(jì)輸出全部零部件清單。

4?結(jié)論

組合機(jī)床加工示意圖CAD軟件于1995年12月研制成功并在大連機(jī)床集團(tuán)公司組合機(jī)床設(shè)計(jì)部門投入使用,使用情況良好,深受設(shè)計(jì)人員的歡迎。通過實(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn),我們得出以下結(jié)論:

(1)技術(shù)先進(jìn),自動(dòng)化程度高,實(shí)現(xiàn)了智

能的導(dǎo)向設(shè)計(jì)和配套設(shè)計(jì)。

(2)交互功能強(qiáng),直接對(duì)圖形操作,設(shè)計(jì)與修改十分方便。

(3)全部界面采用圖標(biāo)菜單和漢字提示,便于掌握,便于使用。

(4)經(jīng)濟(jì)效益顯著,可提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量,降低生產(chǎn)成