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工作站為硬件環境,選用CADDS5做為圖形軟件環境,用CVMAC編程語言開發研制的。程序在編制中綜合了國內外同類CAD軟件的優點,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,數據庫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?數據庫DB02,DB03

根據組合機床刀具、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據庫DB02,這個數據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信息,整個數據庫就像一個智能的“連環網”,只要設計選用了一種部件,在該數據庫中就可以查詢到與之配套的一系列部件,供系統配套設計。

切削參數數據庫DB03存貯了我廠SZ01A手冊中規范化的全部切削用量和一些實際經驗數據,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。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。

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

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結設計。本模塊的研制,主要實現了以下的技術特征：

(1)智能地自動提供設計最優選項的導向設計

在設計過程中,系統建立了一個動態數組,這個動態數組除記錄了每根軸的原始數據外,還始終記錄著最新設計數據。每個零部件的設計,程序都是根據動態數組提供的信息來智能地捕捉設計者的意圖,通過數據庫的查詢,選擇出最佳的通用零部件做為自動設計的缺省選項,經確認后自動調用圖形設計。如果在數據庫中查詢不到符合設計要求的通用零部件,則系統可智能地提示一些參考數據,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據庫,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,供系統選用設計,如接桿的設計就是根據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

由于動態數組中記錄了全部設計信息,因此在尺寸標注、部件號標注時,程序對每組軸數據進行智能分析判斷,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)經濟效益顯著,可提高設計效率和設計質量,降低生產成