基于SolidWorks的加工特征信息提取與存儲技術

2013-07-08 by:廣州有限元培訓實踐中心來源:仿真在線

基于SolidWorks的加工特征信息提取與存儲技術

0 引言

SolidWorks作為目前主流的三維實體造型軟件,不僅在工程設計中表現突出,更為用戶提供了強大的二次開發接口。本文利用Visual Basic6.0以及二次開發技術實現了基于SolidWorks的加工特征信息提取的程序代碼設計及編譯、鏈接等關鍵技術。

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,由刀具連續加工而形成的加工面或體。它不是封閉區域,而是由一個或幾個(加工)面組成,對應于一個或一組按照特定順序的加工方法。

加工特征信息是CAPP系統操作的核心,它由零件模型的總體信息和加工特征工藝約束參數信息共同構成,加工特征信息的結構見圖1。

2 關鍵技術

2.1 SolidWorks的二次開發環境

SolidWorks通過OLE(對象鏈接與嵌人)技術為用戶提供了Visual C++, Visual Basic等開發語言的接口(API)。用戶可以用API函數調用SolidWorks,并通過二次開發技術創建出符合用戶需求的專用功能模塊。

SolidWorks API采用面向對象技術,所有函數都是通過對象的方法和屬性來描述的,并且全部通過C++的格式給出。SolidWorks對象是最高層次的對象,它們可以被SolidWorks API其它對象直接或間接使用。SolidWorks有Parts, Drawings和Assemblies三種主要的文件類型,每種文件都對應著它自己的API對象,即PartDoc, DrawingDoc和AssemblyDoc對象,以及與其相關的接口函數。

2. 2 加工特征信息的提取與存儲

把加工特征信息從設計模型中提取出來,并存儲到數據庫中,供后續的LAPP和CAM系統使用,是信息提取的根本目的和理想結果。加工特征信息的提取與存儲流程見圖2,其大致可以分為以下3個步驟:

圖1 加工特征信息結構圖

2. 2. 1 零件總體信息的提取與存儲

利用SolidWorks提供的API函數swModel. GetTitle, swModel. GetMassProperties(),swModel.CustomInfo2(configuration, fieldName)獲取零件模型自定義屬性中的設置信息(零件名稱、重量,毛坯類別),利用swModel. GetBox函數獲取零件在系統坐標系下x. y, x方向上的最大尺寸值,并將以上的提取信息存儲在加工信息數據庫中的零件設計模型總體信息表中.

2.2.2 加工特征工藝約束參數的自動提取

加工特征的工藝約束參數主要由幾何特征形狀尺寸、上下尺寸偏差或公差等級、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整體對尺寸進行描述。

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

圖2 加工特征信息提取與存儲流程

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逆向遍歷補償特征的定義尺寸及其對應草圖尺寸來獲得。切削深度即為在完成零件設計模型向毛坯模型轉換過程中相應面或體加工特征所補償的深度。

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

加工特征的形位公差依附于特定的表面和基準,形位公差將對具體設備精度有所要求。但在現有的三維特征造型系統中,形位公差、表面粗糙度符號僅僅標注在零件特征的表面上,并沒有真正建立這些表面質量特性與特征面之間的內在聯系,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注特征的關系。本文將形位公差轉換為對應被標注特征的有效引用面這一項屬性值,再逆向遍歷補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圓柱面。

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

2. 2. 3 加工特征工藝約束參數的自動存儲

各加工特征的工藝約束參數提取后以數據表的形式存儲在加工信息數據庫中,作為工藝決策的依據。

生成的加工信息數據庫獨立于SolidWorks系統環境之外.當零件設計模型改變后,重新進行零件總體信息、加工特征工藝約束信息的提取,使數據庫中保存的信息與模型信息一致。

3 加工特征信息的提取實例

本文以閥蓋類零件(見圖3)為例,以SolidWorks為開發平臺丈程,通過上述加工特征信息的提取過程,實現加工特征信息的提取及存儲技術。

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信息見圖4。

圖4 提取的加工特征信息

4 結束語

如何對實體模型的加工特征信息進行全面、有效的識別,是CAD/CAPP/CAM有效集成的關鍵環節之一。本文在SolidWorks環境下通過二次開發,對三維特征模型的加工特征信息進行了有效識別。許多CAPP系統需要的重要信息,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這個CAD接口被提取出來,并被存儲在數據庫中,供后續的CAPP與CAM系統使用。

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