合金刀具CAD/CAM系統(tǒng)中圖形數據庫的設計

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

我廠根據產品需求趨勢和開發(fā)新產品的要求,針對硬質合金刀具中部分典型品種開發(fā)了硬質合金可轉位刀具CAD/CAM系統(tǒng)(CCTCADAMS)。本系統(tǒng)采用了自動化與交互式設計有機集成的先進設計技術,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設計和適應性設計,并能利用交互式設計方法輔助設計人員完成特殊刀具的開發(fā)性設計,利用CAM技術生成數控機床加工指令代碼。在CCTCADAMS系統(tǒng)中,圖形數據庫管理系統(tǒng)作為一個獨立的設計模塊,用于存貯和管理刀具設計中必需的及生成的各種參數和二維、三維圖形,是整個系統(tǒng)中基礎性和關鍵性的子系統(tǒng)。

一、圖形數據庫的類型及內容

1.函數庫
在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中,根據刀具的技術標準和特殊要求,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,即形成了函數庫,在設計中可以隨時調用,使用非常方便。函數庫的內容在使用過程中可以不斷擴充和完善。

2.圖形庫
根據不同的數據結構形式,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計中直接調用;二是便于在原有產品基礎上進行修改或改型,開發(fā)新產品系列及進行非標設計。3D圖形庫中又包括以下幾個子庫:
①圖形構造工具庫硬質合金可轉位刀具整體結構復雜,參數、尺寸繁多,形狀變化大,且局部結構具有典型性,如螺旋溝槽、刀片槽、進出水孔等。傳統(tǒng)設計方法常常是根據經驗定性設計,設計的合理性和精確度難以把握。在本系統(tǒng)的開發(fā)中,為了提高設計質量,縮短設計周期,開發(fā)了一個基于IDEAS DESIGN應用模塊中Catalog-Feature、Catalog-Section的工具庫,用于存放設計過程中作為構造圖形工具的特征和截面。如構造內外刀片槽、出水孔、螺旋溝槽的特征塊和截面。
②標準零件庫在刀具設計中,有許多零部件的結構形狀完全相同,只是尺寸規(guī)格不同,如標準柄、螺釘、刀片等。對這些可系列化的零部件進行整理和分類后,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中相應的系列件,當所需圖形顯示在屏幕上時,可以對它進行旋轉、移動、放大、縮小、改型及各種編輯操作,使用方便靈活。設計中可以隨時調用。
③非標零件庫利用IDEAS軟件中的Library存放通過設計或標準件改型而得到的非標準件。使用時可以直接調用,也可以經過修改后使用。
④刀具成品庫將設計好的刀具分類存放,形成刀具成品庫。庫中內容可以隨時檢索、調用,也可以任意編輯。當設計結構基本相同,只是局部稍有變化的刀具時,不需從零部件開始設計,只需直接調出類似成品,做局部修改后即可完成設計。
(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標準,如國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準等,而通用的CAD軟件不可能完全解決這些問題,所以需要進行二次開發(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、行標和企標的標注工具,并將自動生成的圖形分類嵌于DRAFTING環(huán)境的圖標中,用戶通過點取圖標、輸入必要的參數,就可以方便地調用符合所需標準的圖形。圖形顯示在屏幕上時,可以對其進行各種編輯操作,如圖樣圖幅、圖框、標題欄、明細表的設置,表面粗糙度、形位公差、尺寸公差的標注等。
②2D機械標準零件庫利用IDEASDRAFTING中的Symbol和Program語言編制了機械標準零件庫,包括刀片、刀座、螺釘、標準柄、外購件等。用戶進行刀具二維設計時,可直接調用庫中的圖形。所有零件圖形分類存放,界面采用圖形菜單形式,調用方便。
③2D圖紙庫將設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,便于隨時調用查閱。

3.加工數據庫
加工數據庫由加工刀具和輔助設備庫、機床加工信息庫兩個子庫構成。

4.參數數據庫
參數數據庫是整個圖形數據庫的核心,用于存貯刀具設計和系統(tǒng)運行所需的全部參數,包括零件參數、結構參數、標準參數等,并能記錄設計過程中生成的數據。在開發(fā)過程中,以IDEAS的Relation Data Management為基礎,按刀具設計的習慣形式存貯數據,便于用戶使用和維護,并可通過與系統(tǒng)各部分的接口實時地將數據轉換為系統(tǒng)所需的結構形式。

二、圖形數據庫的總體結構

圖形數據庫的總體結構分為以下兩大部分。

1.圖形數據庫的管理接口
為了便于圖形數據庫的使用和各庫之間的數據傳輸,我們用IDEASMACRO語言編寫了一組圖形數據庫管理接口程序,用于協(xié)調各個庫與主體設計軟件包、參數庫及其它庫之間的數據傳遞關系,并完成對基本庫的自動維護,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.圖形數據庫
分別存貯各種圖形數據的實體。

三、圖形數據庫的數據流向結構

圖形數據庫的數據流向結構分為兩部分,用IDEAS語言編程,見下圖。

圖形數據庫及數據流向結構圖

1.庫與軟件設計包間的數據流向結構
利用以下三個接口管理庫與主體程序間的數據流向:
①數據流出接口管理程序對庫的數據調用。
②數據流入接口管理程序生成的數據對庫的存貯。
③用戶數據自動維護管理接口完成用戶對庫的操作管理。

2.參數庫與其它庫間的數據流向結構
通過庫間數據傳輸接口的協(xié)調管理,可保證系統(tǒng)數據的正常傳輸。本系統(tǒng)的所有數據流向均為單向傳輸,以增強系統(tǒng)的易維護性及數據的安全性和正確性。

四、圖形數據庫的使用與維護

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

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