1 箱體類零件的結(jié)構(gòu)特點

　　箱體類零件一般起著支撐、容納、定位和密封等作用，外形大多為6個或5個平面組成的封閉式多面體，分整體式和組合式兩種。箱體的種類很多，其尺寸大小和結(jié)構(gòu)形式隨著機器的結(jié)構(gòu)和箱體在機器中功用的不同而存在著較大的差異。但從工藝上分析，它們?nèi)杂性S多共同之處，其主要結(jié)構(gòu)特點大致有：結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，加工精度要求高，加工工序多、工藝復(fù)雜。

　　2 箱體類零件的CAD/CAM系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1 CAD/CAM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　2.2 基于特征的箱體類零件信息描述

　　特征是指在設(shè)計、制造及相關(guān)過程中可以識別的、包含特定形狀和工程意義的基本信息單元。基于特征的零件信息描述方法不是按傳統(tǒng)的幾何體、素(如塊、體、圓柱體等)來描述零件，而是根據(jù)零件的幾何特征(如孔、槽等)或加工工藝特征(如是否車、銑、銼等)來描述零件。在具體的描述方法中，不僅含有結(jié)構(gòu)和幾何信息，同時含有制造和工藝信息，是設(shè)計中體素概念與制造加工過程中形面概念的綜合反映。這就使得設(shè)計和制造融為一體，相互之間易于實現(xiàn)信息的共享和交換。

　　因為Pro/E支持面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，而其自身具有全相關(guān)性的尺寸驅(qū)動功能。為了與Pro/E緊密結(jié)合，最大限度的利用Pro/E內(nèi)部的強大內(nèi)核，本系統(tǒng)采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，用類和對象來定義特征，并利用對象的封裝性實現(xiàn)對特征的封裝，只要指定系統(tǒng)控制模塊幾個特征參數(shù)就可以完全確定特征的形狀。特征作為幾何信息和非幾何信息的載體，在本系統(tǒng)中是用一組私有變量來定義的，系統(tǒng)提取的零件信息就儲存在這些變量當(dāng)中。

　　圖1 箱體零件CAD/CAM集成系統(tǒng)框圖

　　在零件的產(chǎn)品建模過程中，形狀特征是產(chǎn)品定義模型中最主要的內(nèi)容，設(shè)計人員主要是從滿足功能要求、裝配要求、制造工藝要求等幾個方面來構(gòu)造零件，所以不同的零件特征對于構(gòu)造零件的形狀所起的作用是不同的。本系統(tǒng)將特征劃分為主形狀特征和輔助形狀特征。主形狀特征用于構(gòu)造零件的主體形狀結(jié)構(gòu)，輔助形狀特征用于對形狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部修飾，它附加于主特征之上。箱體零件無論為何種類型，其形體一般是由包容其它組件的空腔、軸承孔、安裝板、筋板等組成，因些可以把箱體基體作為主特征，而把其它的所有結(jié)構(gòu)作為輔助特征。

　　2.3 箱體類零件NC加工過程描述

　　從總體上講利用Pro/NC生成數(shù)控程序的過程與產(chǎn)品實際加工的流程是一致的，包括以下幾個部分：

　　1)加工前準(zhǔn)備。包括：創(chuàng)建工件參考模型;創(chuàng)建工件。建立加工數(shù)據(jù)庫(包括NC機床、刀具、夾具配置等)。

　　2)創(chuàng)建NC加工文件。

　　3)建立制造模型。選擇或創(chuàng)建工件，與所設(shè)計的箱體零件(參考模型)裝配在一起建立制造模型。

　　4)定義操作。操作是一系列NC序列的集合，包括定義操作模式、定義機床、定義夾具、定義加工坐標(biāo)系、定義初始點和返回點、定義工件材料、定義退刀面等。

　　5)定義NC序列。NC序列是在加工條件下來描述刀具運動軌跡的，包括建立NC加工類型、設(shè)置加工刀具、設(shè)置加工工藝參數(shù)、選擇加工對象、定制刀具路徑等。

　　6)后置處理。通過后置處理產(chǎn)生適于指定數(shù)控機床的數(shù)控加工代碼，實現(xiàn)零件的數(shù)控加工。

　　3 在Pro/E環(huán)境下系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

　　在箱體類零件設(shè)計和加工系統(tǒng)的實施中，選用Pro/E Wildfire 2.0軟件作為開發(fā)平臺，以Visual C++開發(fā)工具，向Pro/E Wildfire環(huán)境中添加菜單，擴展Pro/E的功能。為此需要編寫應(yīng)用程序模塊，與Pro/E Wildfire進(jìn)行功能連接。當(dāng)然，對于用戶而言，該功能也可選用其它的CAD/CAM系統(tǒng)加以實施，這一點在本質(zhì)上是一致的。

　　3.1 開發(fā)工具簡介

　　Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序是指利用Pro/E系統(tǒng)提供的PrOITOOLKIT工具包的支持，用C++語言進(jìn)行程序設(shè)計，建立能夠在Pro/E環(huán)境下運行的程序(后綴為.exe)或動態(tài)庫鏈接文件(后綴為.DLL)形式的程序。Pro/TOOLKIT支持在Windows2000/NT/XP操作系統(tǒng)下使用C語言或C++語言進(jìn)行程序設(shè)計，本系統(tǒng)采用Microsoft Visual C++6.0作為編譯器和連接器，在此集成環(huán)境下完成程序的設(shè)計、調(diào)試和編譯。

　　3.2 箱體零件CAD系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　3.2.1 源文件編寫

　　源文件包括資源文件和程序文件。資源文件包括菜單資源和對話框文件。

　　1)菜單欄菜單資源文件編寫：將編寫好的菜單文件保存為“*.txt"格式的文本文件。

　　2)程序源文件的編寫：使用C/ C++語言編寫，是整個程序開發(fā)的核心部分。該過程要創(chuàng)建動態(tài)連接庫文件，選擇“動態(tài)庫連接使用共享MFC DLL”選項。

　　3.2.2 程序的編譯和連接

　　1)設(shè)置頭文件包含路徑

　　ProfrOOLKTT頭文件位于protoolkit/include文件夾下，在VC的集成開發(fā)環(huán)境中選擇“工具/選擇”，打開選擇對話框，進(jìn)行設(shè)置。

　　2)設(shè)置庫文件路徑

　　方法同1)，庫文件位于protoolkidi486-nt/obj文件夾下。

　　3)設(shè)置連接所需庫文件

　　在“project/settings”菜單下，設(shè)置圖鏈接文件，在“分類”選項中選“Link ”。其中mpr.lib為VC++系統(tǒng)的靜態(tài)庫鏈接文件。Protk-dll.lib為Pro/TOOLKIT所需的靜態(tài)庫鏈接文件。由于沒有采用Pro/ TOOLKIT提供的make文件生成應(yīng)用程序，在VC++環(huán)境下直接連接會出現(xiàn)報錯而不能生成DLL文件，因此要設(shè)定強制文件輸出。

　　3.2.3 應(yīng)用程序注冊

　　注冊文件是一個記事本文件。制作一個“ protk.dat”的注冊文件，通過這個文件向Pro/E提供Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序的相關(guān)信息。這樣才能使Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序加載到Pro/E環(huán)境中，并在其中運行。

　　3.3 箱體零件CAM系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　目前Pro/E已在制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但在其NC程序設(shè)計環(huán)節(jié)中操作比較復(fù)雜，特別是需要人工方式輸入大量的參數(shù)，工作量很大，從而影響了系統(tǒng)的使用效率。通過對Pro/NC的二次開發(fā)技術(shù)研究，在Pro/E進(jìn)程中加入交互菜單，通過菜單實現(xiàn)對外部刀具數(shù)據(jù)庫的訪問，實現(xiàn)刀具參數(shù)的自動輸入，在很大程度上減輕了操作人員的工作強度，減少了錯誤率，同時提高了NC編程的效率。圖2顯示了Pro/E系統(tǒng)、Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序和MFC應(yīng)用程序之間的通信關(guān)系。

　　圖2 應(yīng)用程序通信方案

　　3.3.1 建立切削刀具庫文件

　　根據(jù)Pro/NC模塊中的車、銑加工類型，主要用Access數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建這兩類加工的相關(guān)數(shù)據(jù)庫(車削刀具庫和銑削刀具庫)，并通過ODBC接口來訪問數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)以創(chuàng)建銑削刀具庫為主要工作。

　　1)在Pro/NC刀具設(shè)置對話框中，根據(jù)詢問提示的內(nèi)容輸入各種刀具參數(shù)。

　　2)利用Access建立名為“銑削刀具庫”文件，其中包括多個不同類型的表格，并將各種刀具的參數(shù)按照表的格式進(jìn)行設(shè)置。

　　3)將銑削刀具庫中各種類型的刀具表格轉(zhuǎn)換成記事本文件格式，供Pro/E在設(shè)計NC序列時直接調(diào)用。

　　4)設(shè)置數(shù)據(jù)源(ODBC)，用于應(yīng)用程序訪問所建立的切削刀具庫。

　　3.3.2 刀具庫的訪問

　　編寫以*.txt為后綴的菜單文件，創(chuàng)建Pro/WildTapOutput.dll文件(該文件用來最終訪問切削刀具庫)，利用Pro/TOOLKIT實現(xiàn)菜單的添加。設(shè)置Pro/E的啟動目錄修改屬性、設(shè)定Pro/TOOLKIT的頭文件路徑，編寫注冊文件，注冊運行應(yīng)用程序，建立訪問銑削刀具庫文件。

　　4 系統(tǒng)運行驗證

　　導(dǎo)入?yún)⒖剂慵?GPJ加壓過濾機減速器箱體)，進(jìn)行必要的特征加減和參數(shù)修改與設(shè)置，運用建立的CAD系統(tǒng)完成該零件的實體造型設(shè)計;根據(jù)加工工序，在NC序列的設(shè)置過程中，系統(tǒng)彈出刀具設(shè)置對話框時，通過添加的菜單，啟動訪問外部刀具庫程序，完成刀具參數(shù)的調(diào)用，并根據(jù)實際加工條件對刀具參數(shù)進(jìn)行必要的修改，如此完成整個箱體零件的加工內(nèi)容設(shè)置。執(zhí)行后處理程式，生成指定數(shù)控機床的NC代碼和NC檢測。經(jīng)過刀具路徑模擬和加工仿真驗證，生成的數(shù)控程序完全正確。

　　5 結(jié)論

　　1)在Pro/TOOLKIT開發(fā)環(huán)境下，利用基于特征的零件信息描述方法，可有效地實現(xiàn)集成環(huán)境下零件信息的識別、整理、傳遞，提高了系統(tǒng)的集成化程度。

　　2)利用Pro/E提供的數(shù)據(jù)庫和PrOITOOLKIT提供的接口函數(shù)進(jìn)行開發(fā)，可實現(xiàn)在Pro/E環(huán)境下的一體化操作與數(shù)據(jù)共享。