创成式CAPP在数控加工中的应用

    7. 工序图的生成与绘制

    工序图是工艺设计的图形表达方式。CAPP 系统中开发工序图生成模块对于提高工艺设计的效率和质量,实现工艺设计的标准化有很重要的意义。目前,CAPP系统的工序图绘制仍是CAPP系统研制和开发的一个关键性技术难题,这是因为它与通常的计算机绘图有所不同。后者仅仅起到代替人工执行绘图工作。在CAPP系统中, 工序图的生成过程是一种动态的过程, 不能完全固定其图形信息。当工件的形状、尺寸改变时,相应的绘图信息参数也要改变, 以适应工序的变化要求。由此可见,工序图的生成过程实际上是一种结合零件图形信息和加工工艺信息, 由计算机辅助生成工序图形信息的过程。

    工序图生成和绘制从功能上看, 可分为信息转换、图形生成、尺寸标注及非尺寸标注等几个子模块,如图1 所示。

    ( 1 ) 工序图生成方案

    从工序图的生成机理来看, 可以采用成组代码法、形状参数法和数学模型法等不同方案。成组代码法建立在零件成组技术基础上,预先建立按零件族存放的几何图形要素库, 并以零件的代码作为检索、拼合的依据。为满足各种结构零件要求, 其图库结构庞大,建库难度也较大。

    形状参数法是根据参数绘图原理, 将零件图形要素分离成图素单元,针对每种图素单元编写一个绘图子程序,这些子程序构成了CAPP 工序图辅助生成软件中的绘图子模块。工序设计时,给出每道工序的工作指令。这些信息正是绘图子模块的输入参数, 每个图素单元的绘图子程序都设置一个形状标识。输入参数可方便地进入相应的绘图子程序, 绘制出相应的图形。

    数学模型法的基础是建立各类零件的数学模型,也是应用成组技术对零件进行分类, 然后为各类零件建立一个复合零件。在对复合零件进行分析研究和归纳概括后,抽象出已加工表面描述为主的零件数学模型。CAPP系统工作时, 产生了每道工序对加工表面进行改变的信息。这时,工序图生成系统应根据已建立的数学模型, 对加工表面的描述信息进行再处理,自动生成工序图中每个几何要素的空间矢量数据信息。然后,再进一步自动生成几何要素空间坐标数据信息,得到需要的工序图。

    ( 2 ) 工序图图形数据生成

    工序图图形数据的生成是工序图绘制的关键, 工序图图形数据来源于工艺结论。

    一种生成方法是直接从工序内容中取出数据。根据取出的数据就可构成工序图图表数据, 这种处理方式要求工序和工步内容描述要非常详细。

    另外一种是由工序图设计决策生成工序图图形数据。工序内容由工序推理生成,工序内容隐含在工序内容设计推理规则之中。所以,从工序内容设计推理规则中派生出工序图设计推理规则, 再由工序图设计推理规则生成工序图图形数据。工序图图形数据生成子模块首先读入零件的特征信息文件和工艺流程。根据工艺流程, 系统对零件特征链进行搜索, 找出与加工内容相对应的特征型面,提出该特征型的尺寸信息, 经加工余量推理选择之后, 即可获得工序图上绘制特征型面所需的图形信息。

    ( 3 ) 确定工序图输出方案

    工序图图形数据生成后, 工序图可有以下几种方法输出:

    ①利用高级语言在计算机上画出工序图, 然后打印输出。此法简单,但输出图形质量低。

    ②利用高级语言直接用绘图机的绘图指令编程,在绘图机上画出工序图。此法速度快, 图形质量高,但受绘图机型号限制。

    ③利用AutoCAD 输出工序图。其方法是通过高级语言编制AutoCAD 二次开发程序:

    A. 由高级语言直接生成AutoCAD 的图形交换文件[ . dxf ] 。该文件结构复杂, 编程困难, 占用大量外存空间,但这种方法生成图形速度快。

    B. 由高级语言直接生成AutoCAD 的命令文件[ .scr ] 。该文件可以模仿AutoCAD 的各项功能, 结构简单易懂,便于编程,但文件的执行时间长。

    C. 用AutoCAD 的ADS 或ARX 语言编制绘图程序,绘图时调用由高级语言程序产生的数据文件中的数据。采用此方法, 系统具有一定的灵活性, 绘图时可直接调用由CAD 设计时产生的数据文件中的数据,简化设计程序,图形子系统易于扩充和维护。