合金刀具CAD/CAM系統(tǒng)中圖形數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

2013-05-10 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

我廠根據(jù)產(chǎn)品需求趨勢和開發(fā)新產(chǎn)品的要求,針對硬質(zhì)合金刀具中部分典型品種開發(fā)了硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具CAD/CAM系統(tǒng)(CCTCADAMS)。本系統(tǒng)采用了自動化與交互式設(shè)計有機集成的先進(jìn)設(shè)計技術(shù),充分利用人機資源,具備了初步智能化水平,能較好完成刀具的變參數(shù)設(shè)計和適應(yīng)性設(shè)計,并能利用交互式設(shè)計方法輔助設(shè)計人員完成特殊刀具的開發(fā)性設(shè)計,利用CAM技術(shù)生成數(shù)控機床加工指令代碼。在CCTCADAMS系統(tǒng)中,圖形數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為一個獨立的設(shè)計模塊,用于存貯和管理刀具設(shè)計中必需的及生成的各種參數(shù)和二維、三維圖形,是整個系統(tǒng)中基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性的子系統(tǒng)。

一、圖形數(shù)據(jù)庫的類型及內(nèi)容

1.函數(shù)庫
在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中,根據(jù)刀具的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和特殊要求,收集、編制和開發(fā)了多種計算方法,如刀片槽坐標(biāo)的計算方法、加工螺旋溝槽銑刀的計算方法等,將這些計算方法編制成通用的子程序,即形成了函數(shù)庫,在設(shè)計中可以隨時調(diào)用,使用非常方便。函數(shù)庫的內(nèi)容在使用過程中可以不斷擴充和完善。

2.圖形庫
根據(jù)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式,圖形庫分為以下二種類型:
(1)3D圖形庫
建立3D圖形庫的目的一是便于在設(shè)計中直接調(diào)用;二是便于在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行修改或改型,開發(fā)新產(chǎn)品系列及進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計。3D圖形庫中又包括以下幾個子庫:
①圖形構(gòu)造工具庫硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,參數(shù)、尺寸繁多,形狀變化大,且局部結(jié)構(gòu)具有典型性,如螺旋溝槽、刀片槽、進(jìn)出水孔等。傳統(tǒng)設(shè)計方法常常是根據(jù)經(jīng)驗定性設(shè)計,設(shè)計的合理性和精確度難以把握。在本系統(tǒng)的開發(fā)中,為了提高設(shè)計質(zhì)量,縮短設(shè)計周期,開發(fā)了一個基于IDEAS DESIGN應(yīng)用模塊中Catalog-Feature、Catalog-Section的工具庫,用于存放設(shè)計過程中作為構(gòu)造圖形工具的特征和截面。如構(gòu)造內(nèi)外刀片槽、出水孔、螺旋溝槽的特征塊和截面。
②標(biāo)準(zhǔn)零件庫在刀具設(shè)計中,有許多零部件的結(jié)構(gòu)形狀完全相同,只是尺寸規(guī)格不同,如標(biāo)準(zhǔn)柄、螺釘、刀片等。對這些可系列化的零部件進(jìn)行整理和分類后,利用IDEAS軟件中的Catalog功能固化所有的系列件,使用時可直接點取 Catalog-Part中相應(yīng)的系列件,當(dāng)所需圖形顯示在屏幕上時,可以對它進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移動、放大、縮小、改型及各種編輯操作,使用方便靈活。設(shè)計中可以隨時調(diào)用。
③非標(biāo)零件庫利用IDEAS軟件中的Library存放通過設(shè)計或標(biāo)準(zhǔn)件改型而得到的非標(biāo)準(zhǔn)件。使用時可以直接調(diào)用,也可以經(jīng)過修改后使用。
④刀具成品庫將設(shè)計好的刀具分類存放,形成刀具成品庫。庫中內(nèi)容可以隨時檢索、調(diào)用,也可以任意編輯。當(dāng)設(shè)計結(jié)構(gòu)基本相同,只是局部稍有變化的刀具時,不需從零部件開始設(shè)計,只需直接調(diào)出類似成品,做局部修改后即可完成設(shè)計。
(2)2D圖形庫
建立2D圖形庫的目的是為了便于二維圖形的圖面處理和圖紙管理。2D圖形庫中包括以下子庫:
①工程圖紙圖面處理工具庫在刀具CAD中常常要涉及許多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等,而通用的CAD軟件不可能完全解決這些問題,所以需要進(jìn)行二次開發(fā)。我們利用IDEASDRAFTING中的Symbol和Program語言實現(xiàn)自動生成圖形,為用戶提供符合國標(biāo)、行標(biāo)和企標(biāo)的標(biāo)注工具,并將自動生成的圖形分類嵌于DRAFTING環(huán)境的圖標(biāo)中,用戶通過點取圖標(biāo)、輸入必要的參數(shù),就可以方便地調(diào)用符合所需標(biāo)準(zhǔn)的圖形。圖形顯示在屏幕上時,可以對其進(jìn)行各種編輯操作,如圖樣圖幅、圖框、標(biāo)題欄、明細(xì)表的設(shè)置,表面粗糙度、形位公差、尺寸公差的標(biāo)注等。
②2D機械標(biāo)準(zhǔn)零件庫利用IDEASDRAFTING中的Symbol和Program語言編制了機械標(biāo)準(zhǔn)零件庫,包括刀片、刀座、螺釘、標(biāo)準(zhǔn)柄、外購件等。用戶進(jìn)行刀具二維設(shè)計時,可直接調(diào)用庫中的圖形。所有零件圖形分類存放,界面采用圖形菜單形式,調(diào)用方便。
③2D圖紙庫將設(shè)計好的圖紙編號后作為圖紙檔案存貯在特定位置,形成2D圖紙庫,便于隨時調(diào)用查閱。

3.加工數(shù)據(jù)庫
加工數(shù)據(jù)庫由加工刀具和輔助設(shè)備庫、機床加工信息庫兩個子庫構(gòu)成。

4.參數(shù)數(shù)據(jù)庫
參數(shù)數(shù)據(jù)庫是整個圖形數(shù)據(jù)庫的核心,用于存貯刀具設(shè)計和系統(tǒng)運行所需的全部參數(shù),包括零件參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)等,并能記錄設(shè)計過程中生成的數(shù)據(jù)。在開發(fā)過程中,以IDEAS的Relation Data Management為基礎(chǔ),按刀具設(shè)計的習(xí)慣形式存貯數(shù)據(jù),便于用戶使用和維護(hù),并可通過與系統(tǒng)各部分的接口實時地將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需的結(jié)構(gòu)形式。

二、圖形數(shù)據(jù)庫的總體結(jié)構(gòu)

圖形數(shù)據(jù)庫的總體結(jié)構(gòu)分為以下兩大部分。

1.圖形數(shù)據(jù)庫的管理接口
為了便于圖形數(shù)據(jù)庫的使用和各庫之間的數(shù)據(jù)傳輸,我們用IDEASMACRO語言編寫了一組圖形數(shù)據(jù)庫管理接口程序,用于協(xié)調(diào)各個庫與主體設(shè)計軟件包、參數(shù)庫及其它庫之間的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系,并完成對基本庫的自動維護(hù),向用戶提供操作庫的功能。用戶對部分庫的操作須通過接口程序完成,增加了庫的安全性。

2.圖形數(shù)據(jù)庫
分別存貯各種圖形數(shù)據(jù)的實體。

三、圖形數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)流向結(jié)構(gòu)

圖形數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)流向結(jié)構(gòu)分為兩部分,用IDEAS語言編程,見下圖。

圖形數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)流向結(jié)構(gòu)圖

1.庫與軟件設(shè)計包間的數(shù)據(jù)流向結(jié)構(gòu)
利用以下三個接口管理庫與主體程序間的數(shù)據(jù)流向:
①數(shù)據(jù)流出接口管理程序?qū)斓臄?shù)據(jù)調(diào)用。
②數(shù)據(jù)流入接口管理程序生成的數(shù)據(jù)對庫的存貯。
③用戶數(shù)據(jù)自動維護(hù)管理接口完成用戶對庫的操作管理。

2.參數(shù)庫與其它庫間的數(shù)據(jù)流向結(jié)構(gòu)
通過庫間數(shù)據(jù)傳輸接口的協(xié)調(diào)管理,可保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的正常傳輸。本系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)流向均為單向傳輸,以增強系統(tǒng)的易維護(hù)性及數(shù)據(jù)的安全性和正確性。

四、圖形數(shù)據(jù)庫的使用與維護(hù)

圖形數(shù)據(jù)庫全部設(shè)計為開放式,可以在CCTCADAMS系統(tǒng)中通過設(shè)計程序調(diào)用,也可以在手動設(shè)計單個產(chǎn)品時使用。使用界面與所處軟件環(huán)境IDEAS DESIGN&127;或IDEAS DRAFTING的界面統(tǒng)一,用戶能方便地調(diào)用。
對庫的操作不僅局限于對庫的讀取,還可以對部分庫進(jìn)行維護(hù)。庫的管理由一組接口程序包完成,可提供以下功能:
(1)檢索和讀取庫的內(nèi)容;
(2)提供對部分庫的增、刪、改功能,以便于新產(chǎn)品的開發(fā)和非標(biāo)產(chǎn)品的設(shè)計。

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