基于SolidWorks的加工特征信息提取与存储技术

2013-07-08 by:广州有限元培训实践中心来源:仿真在线

基于SolidWorks的加工特征信息提取与存储技术

0 引言

SolidWorks作为目前主流的三维实体造型软件,不仅在工程设计中表现突出,更为用户提供了强大的二次开发接口。本文利用Visual Basic6.0以及二次开发技术实现了基于SolidWorks的加工特征信息提取的程序代码设计及编译、链接等关键技术。

1 加工特征的定义与加工特征信息的组成

加工特征是指在一道工序或者几道工序中,由刀具连续加工而形成的加工面或体。它不是封闭区域,而是由一个或几个(加工)面组成,对应于一个或一组按照特定顺序的加工方法。

加工特征信息是CAPP系统操作的核心,它由零件模型的总体信息和加工特征工艺约束参数信息共同构成,加工特征信息的结构见图1。

2 关键技术

2.1 SolidWorks的二次开发环境

SolidWorks通过OLE(对象链接与嵌人)技术为用户提供了Visual C++, Visual Basic等开发语言的接口(API)。用户可以用API函数调用SolidWorks,并通过二次开发技术创建出符合用户需求的专用功能模块。

SolidWorks API采用面向对象技术,所有函数都是通过对象的方法和属性来描述的,并且全部通过C++的格式给出。SolidWorks对象是最高层次的对象,它们可以被SolidWorks API其它对象直接或间接使用。SolidWorks有Parts, Drawings和Assemblies三种主要的文件类型,每种文件都对应着它自己的API对象,即PartDoc, DrawingDoc和AssemblyDoc对象,以及与其相关的接口函数。

2. 2 加工特征信息的提取与存储

把加工特征信息从设计模型中提取出来,并存储到数据库中,供后续的LAPP和CAM系统使用,是信息提取的根本目的和理想结果。加工特征信息的提取与存储流程见图2,其大致可以分为以下3个步骤:

图1 加工特征信息结构图

2. 2. 1 零件总体信息的提取与存储

利用SolidWorks提供的API函数swModel. GetTitle, swModel. GetMassProperties(),swModel.CustomInfo2(configuration, fieldName)获取零件模型自定义属性中的设置信息(零件名称、重量,毛坯类别),利用swModel. GetBox函数获取零件在系统坐标系下x. y, x方向上的最大尺寸值,并将以上的提取信息存储在加工信息数据库中的零件设计模型总体信息表中.

2.2.2 加工特征工艺约束参数的自动提取

加工特征的工艺约束参数主要由几何特征形状尺寸、上下尺寸偏差或公差等级、切削深度、表面粗糙度、形位公差、刀具切人方向TAD等组成。在Solidworks环境下,尺寸是依附于特征的,尺寸类型、尺寸上下偏差与尺寸作为一个整体对尺寸进行描述。

尺寸精度的提取可以为工艺规划提供确切的工艺信息,如特征定形尺寸及精度等级有助于工艺规划中确定加工所需设备,有助于选择刀具的尺寸,并与加工方法有关;特征定位尺寸则与零件在夹具中定位和刀具调整有关,且定位尺寸的确定可方便测量。

图2 加工特征信息提取与存储流程

加工特征尺寸值和尺寸公差的上下偏差、切削深度的获取通过逆向遍历补偿特征的定义尺寸及其对应草图尺寸来获得。切削深度即为在完成零件设计模型向毛坯模型转换过程中相应面或体加工特征所补偿的深度。

标有表面粗糙度的表面是需要按确定精度加工的面,通过逆向遍历补偿特征,确定特征的组成面数,依次遍历特征组成面,判断特征组成面上是否标注有粗糙度要求,如果有则选中粗糙度符号,提取粗糙度类型及值,并以一定格式存储到该加工特征信息参数库。

加工特征的形位公差依附于特定的表面和基准,形位公差将对具体设备精度有所要求。但在现有的三维特征造型系统中,形位公差、表面粗糙度符号仅仅标注在零件特征的表面上,并没有真正建立这些表面质量特性与特征面之间的内在联系,为此在提取加工特征的形位公差之前,需要建立形位公差与被标注特征的关系。本文将形位公差转换为对应被标注特征的有效引用面这一项属性值,再逆向遍历补偿特征获取此属性值。特征的有效引用面是指特征贴合后存在于零件上的面,例如通孔的有效引用面为内圆柱面。

加工特征的可行刀具切人方向TAD用空间六个坐标方向(﹢/-)x、(﹢/-)y、(﹢/-)z的平移自由度来表示,沿坐标轴的正向切人用“十”表示,沿坐标轴的负向切人用“一”表示。

2. 2. 3 加工特征工艺约束参数的自动存储

各加工特征的工艺约束参数提取后以数据表的形式存储在加工信息数据库中,作为工艺决策的依据。

生成的加工信息数据库独立于SolidWorks系统环境之外.当零件设计模型改变后,重新进行零件总体信息、加工特征工艺约束信息的提取,使数据库中保存的信息与模型信息一致。

3 加工特征信息的提取实例

本文以阀盖类零件(见图3)为例,以SolidWorks为开发平台丈程,通过上述加工特征信息的提取过程,实现加工特征信息的提取及存储技术。

图3 阀盖零件

加工特征信息提取后,该阀盖零件的总体信息以及加工特征的工艺约束参数信息见图4。

图4 提取的加工特征信息

4 结束语

如何对实体模型的加工特征信息进行全面、有效的识别,是CAD/CAPP/CAM有效集成的关键环节之一。本文在SolidWorks环境下通过二次开发,对三维特征模型的加工特征信息进行了有效识别。许多CAPP系统需要的重要信息,如零件的表面粗糙度、特征、特征的类型、特征所包含的面以及面的几何尺寸公差等都可以通过这个CAD接口被提取出来,并被存储在数据库中,供后续的CAPP与CAM系统使用。

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