1  概述

      STEP-NC ( 形成于ISO 14649 和ISO 10303AP 238) 是一种面向CAD-CAM-CNC 链的新接口 ( 语言) 标准, 目前正在ISO TC184 SC1 和SC4 的建立当中, 本文提出将其应用于阀门零件的设计加工中, 可做到形象、直观地表现阀门零件从设计到加工的过程。这样不仅提高了设计效率和准确率,还可以定制某些专业化的模块和菜单, 缩短产品的开发周期, 使新产品快速、大批量地进入市场。

      2  特点

      STEP-NC 是ST EP 向数字化制造领域的扩展,是设计模块和制造模块之间基于ST EP 建立的新的接口标准。它要求CNC 系统直接使用符合STEP标准( ISO 10303 part s 21 and 42/ 43) 的CAD 三维产品数据模型( 加上工艺信息和刀具信息) 工步来驱动机床, 选择数据模型以制造特征( 如孔、型腔、螺纹、倒角等) 进行编程。加工过程以”工步” 作为基本模块, 工步是对机床具体动作的概括性描述, 内容涉及三维几何信息、刀具信息、制造特征与工艺信息。这为机床的智能化提供了发展空间, 机床在完全”了解” 产品的条件下可以根据具体情况调整或优化具体的操作。

      STEP-NC 定义了一种称为AP-238 的应用协议, AP-238 基于STEP 规定了CAM 系统与CNC系统的接口, AP-238 格式的数据包括CAD 模型和工艺信息。根据ISO 10303 PART 21, STEP 文件按数据功能分为两部分即头段部分和数据段部分,分别以HEADER 和DATA 开始, 以ENDSEC 结束( 图1) 。

      STEP-NC 文件为实现机械产品辅助设计、辅助分析、辅助加工和快速成型等提供了基础, 为机械设计人员提供了一套完整的从设计到生产的解决方案。

      3  设计加工实例

      以复合密封式平板闸阀的闸板( 图2) 为例,介绍其设计加工的方法。闸板的表面光洁度要求较高, 材质为45# 钢, 在加工中采用铣削磨等工序。

      3.1  创建设计模型

      在阀门产品的设计中, 可以采用参数化设计,在AutoCAD 2002 中, 使用开发工具ObjectARX、VBA 和VisualLISP 等, 完成阀门产品零件及主要尺寸的设计。完成设计后将零件在AutoCAD 2002中转化成DXF 文件, 利用ObjectARX 编程环境提供的一个面向对象的C+ + 编程接口, 使得用户可以直接将DXF 文件存入数据库, 这样数据可封装、可继续形成设计的数据模块。

      3.2  设计加工模型

      在零件图形成数据模块后, 将其数据库通过VC+ + 6.0 的程序接口写成STEP-NC 文件, 该文件具有其几何信息、刀具信息及相关工艺信息, 进而形成完整的加工信息。

      STEP-NC 文件具体如下:

      STEP-NC 文件形成后最关键的就是送入机床数据库中, 本文采用的方法是在CNC 控制器内嵌入一个STEP-NC 的解释器, 将STEP-NC 代码转换为NC 指令。用这种方法, 传统的或不用改装的就可以使用。根据对STEP-NC 代码利用的多少,按照STEP-NC 文件所指定的加工顺序和加工路径进行加工。

      STEP-NC 解释器负责读取STEP-NC 文件,并与STEP-NC 数据库和机床数据库内的数据进行比较分析, 解释STEP-NC 文件判定哪些工序可以在此NC 上加工, 以及如何加工。NC 控制器根据解释器下达的加工指令控制机床运动。其设计加工流程如图3 所示。

      4  结论

      STEP-NC 的提出和发展为数控系统的智能化发展提供了基础条件, 同时也解决了当前数控编程中的诸多难题。在阀门零件的设计加工中, 提高了设计加工的效率, 并提出了新的加工方法, 有利于企业进入现代制造领域。