基于SolidWorks的加工特征信息提取與存儲(chǔ)技術(shù)

2013-07-08 by:廣州有限元培訓(xùn)實(shí)踐中心來(lái)源:仿真在線

基于SolidWorks的加工特征信息提取與存儲(chǔ)技術(shù)

0 引言

SolidWorks作為目前主流的三維實(shí)體造型軟件,不僅在工程設(shè)計(jì)中表現(xiàn)突出,更為用戶提供了強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)接口。本文利用Visual Basic6.0以及二次開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了基于SolidWorks的加工特征信息提取的程序代碼設(shè)計(jì)及編譯、鏈接等關(guān)鍵技術(shù)。

1 加工特征的定義與加工特征信息的組成

加工特征是指在一道工序或者幾道工序中,由刀具連續(xù)加工而形成的加工面或體。它不是封閉區(qū)域,而是由一個(gè)或幾個(gè)(加工)面組成,對(duì)應(yīng)于一個(gè)或一組按照特定順序的加工方法。

加工特征信息是CAPP系統(tǒng)操作的核心,它由零件模型的總體信息和加工特征工藝約束參數(shù)信息共同構(gòu)成,加工特征信息的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 SolidWorks的二次開(kāi)發(fā)環(huán)境

SolidWorks通過(guò)OLE(對(duì)象鏈接與嵌人)技術(shù)為用戶提供了Visual C++, Visual Basic等開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的接口(API)。用戶可以用API函數(shù)調(diào)用SolidWorks,并通過(guò)二次開(kāi)發(fā)技術(shù)創(chuàng)建出符合用戶需求的專用功能模塊。

SolidWorks API采用面向?qū)ο蠹夹g(shù),所有函數(shù)都是通過(guò)對(duì)象的方法和屬性來(lái)描述的,并且全部通過(guò)C++的格式給出。SolidWorks對(duì)象是最高層次的對(duì)象,它們可以被SolidWorks API其它對(duì)象直接或間接使用。SolidWorks有Parts, Drawings和Assemblies三種主要的文件類型,每種文件都對(duì)應(yīng)著它自己的API對(duì)象,即PartDoc, DrawingDoc和AssemblyDoc對(duì)象,以及與其相關(guān)的接口函數(shù)。

2. 2 加工特征信息的提取與存儲(chǔ)

把加工特征信息從設(shè)計(jì)模型中提取出來(lái),并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中,供后續(xù)的LAPP和CAM系統(tǒng)使用,是信息提取的根本目的和理想結(jié)果。加工特征信息的提取與存儲(chǔ)流程見(jiàn)圖2,其大致可以分為以下3個(gè)步驟:

圖1 加工特征信息結(jié)構(gòu)圖

2. 2. 1 零件總體信息的提取與存儲(chǔ)

利用SolidWorks提供的API函數(shù)swModel. GetTitle, swModel. GetMassProperties(),swModel.CustomInfo2(configuration, fieldName)獲取零件模型自定義屬性中的設(shè)置信息(零件名稱、重量,毛坯類別),利用swModel. GetBox函數(shù)獲取零件在系統(tǒng)坐標(biāo)系下x. y, x方向上的最大尺寸值,并將以上的提取信息存儲(chǔ)在加工信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的零件設(shè)計(jì)模型總體信息表中.

2.2.2 加工特征工藝約束參數(shù)的自動(dòng)提取

加工特征的工藝約束參數(shù)主要由幾何特征形狀尺寸、上下尺寸偏差或公差等級(jí)、切削深度、表面粗糙度、形位公差、刀具切人方向TAD等組成。在Solidworks環(huán)境下,尺寸是依附于特征的,尺寸類型、尺寸上下偏差與尺寸作為一個(gè)整體對(duì)尺寸進(jìn)行描述。

尺寸精度的提取可以為工藝規(guī)劃提供確切的工藝信息,如特征定形尺寸及精度等級(jí)有助于工藝規(guī)劃中確定加工所需設(shè)備,有助于選擇刀具的尺寸,并與加工方法有關(guān);特征定位尺寸則與零件在夾具中定位和刀具調(diào)整有關(guān),且定位尺寸的確定可方便測(cè)量。

圖2 加工特征信息提取與存儲(chǔ)流程

加工特征尺寸值和尺寸公差的上下偏差、切削深度的獲取通過(guò)逆向遍歷補(bǔ)償特征的定義尺寸及其對(duì)應(yīng)草圖尺寸來(lái)獲得。切削深度即為在完成零件設(shè)計(jì)模型向毛坯模型轉(zhuǎn)換過(guò)程中相應(yīng)面或體加工特征所補(bǔ)償?shù)纳疃取?

標(biāo)有表面粗糙度的表面是需要按確定精度加工的面,通過(guò)逆向遍歷補(bǔ)償特征,確定特征的組成面數(shù),依次遍歷特征組成面,判斷特征組成面上是否標(biāo)注有粗糙度要求,如果有則選中粗糙度符號(hào),提取粗糙度類型及值,并以一定格式存儲(chǔ)到該加工特征信息參數(shù)庫(kù)。

加工特征的形位公差依附于特定的表面和基準(zhǔn),形位公差將對(duì)具體設(shè)備精度有所要求。但在現(xiàn)有的三維特征造型系統(tǒng)中,形位公差、表面粗糙度符號(hào)僅僅標(biāo)注在零件特征的表面上,并沒(méi)有真正建立這些表面質(zhì)量特性與特征面之間的內(nèi)在聯(lián)系,為此在提取加工特征的形位公差之前,需要建立形位公差與被標(biāo)注特征的關(guān)系。本文將形位公差轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)被標(biāo)注特征的有效引用面這一項(xiàng)屬性值,再逆向遍歷補(bǔ)償特征獲取此屬性值。特征的有效引用面是指特征貼合后存在于零件上的面,例如通孔的有效引用面為內(nèi)圓柱面。

加工特征的可行刀具切人方向TAD用空間六個(gè)坐標(biāo)方向(﹢/-)x、(﹢/-)y、(﹢/-)z的平移自由度來(lái)表示,沿坐標(biāo)軸的正向切人用“十”表示,沿坐標(biāo)軸的負(fù)向切人用“一”表示。

2. 2. 3 加工特征工藝約束參數(shù)的自動(dòng)存儲(chǔ)

各加工特征的工藝約束參數(shù)提取后以數(shù)據(jù)表的形式存儲(chǔ)在加工信息數(shù)據(jù)庫(kù)中,作為工藝決策的依據(jù)。

生成的加工信息數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立于SolidWorks系統(tǒng)環(huán)境之外.當(dāng)零件設(shè)計(jì)模型改變后,重新進(jìn)行零件總體信息、加工特征工藝約束信息的提取,使數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的信息與模型信息一致。

3 加工特征信息的提取實(shí)例

本文以閥蓋類零件(見(jiàn)圖3)為例,以SolidWorks為開(kāi)發(fā)平臺(tái)丈程,通過(guò)上述加工特征信息的提取過(guò)程,實(shí)現(xiàn)加工特征信息的提取及存儲(chǔ)技術(shù)。

圖3 閥蓋零件

加工特征信息提取后,該閥蓋零件的總體信息以及加工特征的工藝約束參數(shù)信息見(jiàn)圖4。

圖4 提取的加工特征信息

4 結(jié)束語(yǔ)

如何對(duì)實(shí)體模型的加工特征信息進(jìn)行全面、有效的識(shí)別,是CAD/CAPP/CAM有效集成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文在SolidWorks環(huán)境下通過(guò)二次開(kāi)發(fā),對(duì)三維特征模型的加工特征信息進(jìn)行了有效識(shí)別。許多CAPP系統(tǒng)需要的重要信息,如零件的表面粗糙度、特征、特征的類型、特征所包含的面以及面的幾何尺寸公差等都可以通過(guò)這個(gè)CAD接口被提取出來(lái),并被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中,供后續(xù)的CAPP與CAM系統(tǒng)使用。

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