基于SolidWorks配置功能工序圖自動生成方法的研究

2013-06-27 by:廣州Solidworks培訓(xùn)中心來源:有限元分析培訓(xùn)中心

基于SolidWorks配置功能的工序圖自動生成方法的研究

工序圖是工藝設(shè)計結(jié)果的圖形表達形式,反映了工件的總體輪廓、某工序加工面以及所用定位基準(zhǔn)、夾緊位置等信息,以簡明的方式指導(dǎo)工人進行加工。工序圖的生成和繪制是CAPP的重要組成部分,也是正確實施CAPP設(shè)計結(jié)果的手段之一。然而,工序圖的自動生成技術(shù)卻一直是CAPP系統(tǒng)的瓶頸,制約著CAPP的發(fā)展。

作者闡述了一種比較通用的工序圖自動生成方法。以三維CAD/CAM軟件SolidWorks為平臺,采用面向制造的設(shè)計,通過對SolidWorks配置功能的使用,順利地解決了工序圖的自動生成問題。

1 研究思想

在確定零件各道工序的形狀和尺寸時,需要根據(jù)CAD系統(tǒng)的設(shè)計尺寸進行推理,并且工序圖的繪制也需要CAD系統(tǒng)的支持。從某種意義上說工序圖的自動生成是從CAD系統(tǒng)開始的。要想真正實現(xiàn)工序圖的自動生成,必須從CAD系統(tǒng)的零件設(shè)計開始做準(zhǔn)備,為CAPP提供必要的信息。

通過比較產(chǎn)品的零件圖和工序圖,可以發(fā)現(xiàn)其區(qū)別就在于所含特征信息的多少。根據(jù)工序要求對零件的造型特征進行劃分,將每道工序下的特征存儲為SolidWorks的一個配置,進而可以自動生成每道工序的工序圖。

2 研究方法

SolidWorks是以特征技術(shù)為基礎(chǔ)的三維軟件,設(shè)計零件的過程就相當(dāng)于不斷添加特征的過程。為使SolidWorks特征樹中包含充分的制造信息,采用了面向制造的設(shè)計思想。面向制造的設(shè)計(DFM,Design For Manufacturing)是指在設(shè)計階段就考慮到制造階段的諸多因素,通過計算機仿真和模擬等手段,使設(shè)計者在設(shè)計階段就可以確定產(chǎn)品的可加工性,在產(chǎn)品設(shè)計結(jié)束后的制造過程中,能夠容易地、經(jīng)濟地制造,提高制造效率,減少加工時間,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

作者所述方法中,DFM是貫穿全部的主線。在DFM中,產(chǎn)品設(shè)計過程與制造過程緊密結(jié)合,這在SolidWorks實體造型中表現(xiàn)為對特征樹的操作。具體地,在實體造型中需要注意以下幾個方面:

(1)實體造型以去除材料為主。實際加工過程主要是以去除材料為主的切削加工過程,所以在零件設(shè)計時盡量采用切除材料的造型方法。這樣可以避免生成不連續(xù)的特征,準(zhǔn)確模擬加工過程。

(2)細化特征,避免一個特征橫跨多個工序。這主要是為了滿足生成工序圖的需要。例如在加工中經(jīng)常會遇到“粗鏜—半精鏜—精鏜”或“鉆—擴—鉸”3道工序,若僅從實體造型考慮,可能只有一個孔特征。但為生成3道工序的工序圖,必須要有相應(yīng)的制造信息,即SolidWorks特征樹上必須包括相應(yīng)的3個特征。

(3)調(diào)整特征順序,使其符合加工過程中工序的安排。即要在設(shè)計過程中考慮到制造工藝要求。在SolidWorks中可以直接拖動特征樹中的特征到想要的位置來實現(xiàn)特征順序的調(diào)整。

利用SolidWorks的配置功能,可以建立配置與特征的對應(yīng)關(guān)系,最終形成一個配置對應(yīng)一道工序,并且還可添加配置的派生配置,將工序進一步細化為一個個工步。在SolidWorks中建立配置與特征的對應(yīng)關(guān)系,有兩種方法:

①先建立配置,然后在該配置處于激活狀態(tài)時添加特征,完成后再建立第二個配置,繼續(xù)添加特征。依此類推,直至特征全部添加完畢,配置也建立完畢;

②先把所有的特征建立起來,然后再建立多個配置,通過壓縮特征等方法建立對應(yīng)關(guān)系。

建立配置與特征的對應(yīng)關(guān)系之后,就可以生成相應(yīng)的工序圖。工序圖的繪制要滿足以下要求:主視圖位置應(yīng)取實際加工時工人平視面對的位置,且要反應(yīng)出工件的總體特征。例如,對于鉆削加工,工序圖中工件加工孔軸線應(yīng)處于豎直位置;工件輪廓及特征表面以細實線畫出,該工序的加工表面用粗實線或紅色線繪制等。

SolidWorks的工程圖功能很強大,能生成工程上所需的所有視圖。如果默認的視圖方位不能滿足工序圖的視圖要求,可以通過選擇“移動/復(fù)制”命令自行設(shè)定視圖。這種方法可以精確地定位模型,生成所需的任何視圖方位后選擇“正視于”命令。該法操作簡單,按下Ctrl鍵,先后選取兩個面即可。執(zhí)行后第一個面與屏幕平行,第二個面位于視圖頂端。設(shè)定新的模型視圖后,可以把它們保存起來,生成工程圖時可以直接調(diào)用。

3 設(shè)計實例

以某型號推土機鏟臂右支架工藝規(guī)程中工序圖的自動生成為例,零件的加工工藝過程如表1所示。

表1 加工工藝過程

根據(jù)零件圖和確定的加工余量構(gòu)造毛坯實體模型。在特征樹中,以毛坯為出發(fā)點,將所有設(shè)計特征劃分為12個配置,分別對應(yīng)著車間加工中的12道工序,如圖1所示。每個配置下的特征就是一道工序的加工內(nèi)容。

圖1 SolidWorks中配置與工序的對應(yīng)

選擇第一個配置“05粗銑底面A”執(zhí)行生成工程圖命令,即可生成第一張工序圖。類似地,先選中各個配置,即可生成各個配置相對應(yīng)工序的工序圖,從而最終形成一套完整的機械加工工序卡片。圖2是自動投影生成的對應(yīng)的工序圖。為表達清楚,滿足工序圖的視圖要求,采用人機交互法進行編輯,生成部分剖視圖,添加限制的自由度數(shù)、夾緊力方向與作用點,并更改加工的線型。

圖2 第5個配置下的工序圖
4 結(jié)束語

(1)通過對SolidWorks配置功能的使用,以配置對應(yīng)工序的方式,實現(xiàn)了工序圖的自動生成,也為CAPP的發(fā)展和完善提出了一種新思路。

(2)實體造型與工序圖生成集中在SolidWorks平臺下,始終使用同一數(shù)據(jù)庫,三維設(shè)計信息得到了有效利用,工藝過程與工序圖信息同步,提高了工序圖的準(zhǔn)確性和繪制效率。

(3)文中論述的方法強調(diào)工序圖的自動生成和繪制,重在工程應(yīng)用,符合現(xiàn)階段我國制造業(yè)的國情。該方法操作簡單,不受零件類型的限制,有較大的通用性,便于在企業(yè)推廣應(yīng)用。

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