摘要 本文介绍在SUN工作站上,以CADDS5图形软件为基础,用CVMAC语言开发研制的组合机床加工示意图CAD软件。本软件在设计时程序实现了自动智能的导向设计和配套设计;运用了自动设计与交互设计相结合的设计方式;采用了直接对图形操作的面向对象的设计方法。本软件能完成组合机床钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝和铣削等工艺的加工示意图的设计。
1 概述
组合机床加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一,主要反映机床的加工过程和加工方法。加工示意图设计的内容主要是对钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝和铣削等各种加工工艺进行刀具、接杆、导套、主轴、工具等零部件的配套设计及切削参数的设定。因此,加工示意图设计的工作量大而且复杂。
组合机床加工示意图CAD软件是以SUN工作站为硬件环境,选用CADDS5做为图形软件环境,用CVMAC编程语言开发研制的。程序在编制中综合了国内外同类CAD软件的优点,采用了自动化设计与人工交互设计相结合的设计方式,设计时实现了智能导向设计和智能配套设计,设计全过程都是运用直接对图形操作的面向对象的设计方法。本软件不仅具有先进性,而且更具有实用性。本软件能完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝和铣削等工艺的加工示意图设计。设计实例见图1。
2 软件结构
组合机床加工示意图CAD软件采用模块化结构,其主要模块包括计算模块CACU2LATE,设计模块DESIGN,标注模块MARK,图形库GL03,数据库DB02和DB03。各主要模块由若干功能子模块组成,总体模块结构如图2所示。
3 主要模块设计原理
311 数据库DB02,DB03
根据组合机床刀具、接杆、主轴、导套等通用部件之间存在着相互配套选用这个特点,我们建立了通用部件配套关系数据库DB02,这个数据库中不仅存贮了通用部件本身的信息,而且还记录了其它与之相关的关联信息,整个数据库就像一个智能的“连环网”,只要设计选用了一种部件,在该数据库中就可以查询到与之配套的一系列部件,供系统配套设计。
切削参数数据库DB03存贮了我厂SZ01A手册中规范化的全部切削用量和一些实际经验数据,它包含钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、镗孔和铣削等加工工艺,钢、铸铁、铝等工件材料和高速钢、硬质合金等刀具材料的各种切削参数。设计选用时,按其加工条件在该库中可快速查询到合理的切削参数。
312 图形库GL03加工示意图中所涉及的刀具、接杆、导套、主轴、攻丝靠模等全部图形,是用CVMAC语言编写的参数化图形子程序。这些图形子程序可以在程序中自动调用,也可以通过人工交互方式点图标菜单调用。在调用时,赋于图形子程序一定的实参数,就可以绘出所需要的部件图形。图形的比例、摆放位置及角度都是能任意选择的。
用时,赋于图形子程序一定的实参数,就可以绘出所需要的部件图形。图形的比例、摆放位置及角度都是能任意选择的。
3.13 计算模块CACULATE
计算模块的主要功能是进行切削参数的选择计算。切削参数是指刀具的切削速度v,主轴转速n和工作进给量So,Sm等。这些参数选择的合理与否直接影响到机床的生产效率、刀具的寿命和加工质量。当运行计算模块时,程序根据机床的加工条件,从数据库DB03中自动查询到最佳切削参数供设计选用。如果在数据库中查询不到有关切削参数,程序将会用类比的方法,提供一些近似的切削参数供设计选用时参考。程序选择的切削参数被认定后,就被设计选用,还可以根据特殊的实际需要随时修改被选定的切削参数。
3.14 设计模块DESIGN
设计模块是本软件的核心部分,主要是完成刀具、接杆、导套、主轴等部件的配套联结设计。本模块的研制,主要实现了以下的技术特征：
(1)智能地自动提供设计最优选项的导向设计
在设计过程中,系统建立了一个动态数组,这个动态数组除记录了每根轴的原始数据外,还始终记录着最新设计数据。每个零部件的设计,程序都是根据动态数组提供的信息来智能地捕捉设计者的意图,通过数据库的查询,选择出最佳的通用零部件做为自动设计的缺省选项,经确认后自动调用图形设计。如果在数据库中查询不到符合设计要求的通用零部件,则系统可智能地提示一些参考数据,供设计者参考,以进行专用设计。这种自动提供缺省选项的导向设计方法,使得经验不足的年轻设计员也能设计出合理的方案。
(2)智能的配套设计
由于我们建立了一个通用部件配套关系数据库,因此,在设计时,只要选用了一种部件,在配套库中就可以查询到与之配套的一系列部件,供系统选用设计,如接杆的设计就是根据主轴的内孔径和刀具的莫氏锥度在配套库中选用。这种配套设计的选用,完全避免了不配套部件被选用的错误发生。
(3)自动设计与交互设计相结合的设计方式
本软件除了提供上述两种自动设计的功能外,还提供了另一种人工交互设计的手段。我们在CADDS5环境下建立了若干ICON菜单,每一ICON菜单对应于某一设计功能,程序在自动设计过程中,随时可以切换到交互设计状态下,通过人工交互点菜单的方式来完成某项功能的设计。通过自动设计与交互设计相结合的使用,使得两种设计方式的优势互补,不仅提高了设计效率,而且使用灵活,适用面广。
(4)直接对图形操作的面向对象的设计方法
在整个设计过程中,设计与图形显示同步进行,在屏幕上可清楚地观察到每一步骤的设计结果,设计者犹如在图板上设计一样,可以随时对图形进行设计、修改、增删等直接操作。
3.15 标注模块MARK
由于动态数组中记录了全部设计信息,因此在尺寸标注、部件号标注时,程序对每组轴数据进行智能分析判断,然后按不同的结构类型对其进行全自动的标注。最后自动统计输出全部零部件清单。
4 结论
组合机床加工示意图CAD软件于1995年12月研制成功并在大连机床集团公司组合机床设计部门投入使用,使用情况良好,深受设计人员的欢迎。通过实际应用检验,我们得出以下结论:
(1)技术先进,自动化程度高,实现了智
能的导向设计和配套设计。
(2)交互功能强,直接对图形操作,设计与修改十分方便。
(3)全部界面采用图标菜单和汉字提示,便于掌握,便于使用。
(4)经济效益显著,可提高设计效率和设计质量,降低生产成
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