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C A PP中箱体类零件信息描述的方法
2013-6-27  来源:  作者:大庆晓雪啤酒有限公司 华力 夏文生 王世

      计算机辅助工艺设计(CAP P: co m Pu ter Ai d ed Proc es s PI ~ ing ) 是利用计算机辅助完成零件的工艺规程设计, 其目的是获得优化的和标准化的工艺规程b 零件信息描述与输人是CA PP 系统运行的基础和依据,是系统首先要解决的问题, 如何以适于计算机处理的方式描述零件特征信息, 对于CAP P 系统的输出质量和运行效率都具有决定性的影响。

 

      特征建模技术是C A D /c A PP/C AM 集成的关键技术。基于特征的产品数据模型不仅包括零件或产品的几何形状信息, 还包括产品或零件的精度信息、装配信息、管理信息等。

 

      特征可分为如下几类川: 形状特征、精度特征、方位特征、轮廓特征、装配特征等。

 

      特征技术分为特征前处理和后处理。特征前处理是从抽象的概念开始逐渐导出几何和其它详细信息的过程。

 

      特征后处理是指在具体参数设计时引人特征, 以尽量做到产品信息描述的完备, 它是CI MS 信息集成的关键技术。它主要包括: 交互式特征定义、特征的自动识别, 特征造型、特征映射l2. ”。本文基于特征技术对箱体类零件的信息描述作了一些探讨,.提出一种实用的描述方法。

 

1 方位特征描述

 

      箱体类零件形体结构复杂, 形面参数繁多, 完整而简明地进行零件信息描述是非常困难的。本文在分析常见描述方法的基础上, 根据箱体类零件结构和工艺特点, 基于特征技术提出了方位特征描述法, 以满足箱体类零件CA PP 系统的要求。

 

      1. 1 零件各个方位基本描述单元

 

      箱体类零件上需加工的形面多且位置关系复杂, 难以清晰而方便地描述, 因此, 简化形面间的复杂关系, 以获得清晰的数据信息, 是零件信息描述的首要任务。箱体类零件外形一般呈多面体, 其上需加工的形面大多分布在零件表面上, 若把零件分解开来, 则每个方向可以单独形成一个“子件” , 每个“子件” 都有外形轮廓和形面内容, 因此, 方位特征描述法并不试图从整体上描述零件, 而是对零件进行分解, 零件的每个方向自成一个描述一单元。

     零件的轮廓和形面按照所在的方向进行单独描述, 这样可以保证获取零件全部的轮廓和形面信息, 同时也简化了不同方向上形面的位置关系, 避免了数据结构的复杂和混乱。

 

      在三维空间坐标系中, 任何一个立方多面体各表面所在方向, 按其法线所指,共有ro 种情况, 1标出了其中最常见的6 个方向。

 

      图1 , : 法向指向X 轴正向; : 法向指向Y 轴正向; : 法向指向X 轴负向; D. : 法向指向Y 轴负向; ; 法向指向Z 轴正向; : 法向指向Z 轴负向。除此之外, 还有4 个方向: : 法向与X 轴相垂直, 亦即该方向上所有平面皆与X 轴平行, 用平面与XO Y 平面的正向夹角记其方位角; : 法向与Y 轴相垂直, 亦即该方向上所有平面皆与Y 轴平行, 用平面与XO Y 平面的正向夹角记其方位角; :法向与Z 轴相垂直, 亦即该方向上所有平面皆与Z 轴平行, 用平面与刁农沦平面的正向夹角记其方位角;只。: 法向与X 轴、Y 轴、z 轴皆不垂直, 用其上平面与Xo Y 平面的正向夹角记其方位角。

 

      以上10 个方向构成了方位特征描述法零件分解的基础, 轮廓和形面描述将按各个方向进行.

 

 

     1. 2 轮廓信息描述

 

     从零件几何参数所描述的对象来考虑, 可以把零件的设计信息分为轮廓信息和形面信息两大部分。目前绝大多数非回转体零件的CA PP 系统在进行零件描述时都没有考虑轮廓信息描述, 其中的重要原因是这些CAP P 系统是独立的, 没有考虑与数控编程联接的问题, 显然, 这种CA PP 不能体现出在C A D CAM之间的桥梁作用。作为C A PP 技术的一种发展趋势, CA D / C A PP / C A M 一体化将成为必然, 这就要求CAP中必须包含有零件的轮廓数据, 为数控编程提供必要的准备信息。基于这种考虑, 方位特征描述决包含了零件轮廓信息描述。

 

      通过对各种箱体零件轮廓进行分解后可以发现, 它们都是由直线、圆弧及其拟合曲线所组成·, 因此,只要有直线、圆弧插补功能, 就可以对零件轮廓进行描述。在方位特征描述法中, 轮廓描述是通过记录零件每个方向轮廓的圆弧参数和交点参数来完成的。参数一律以圆心坐标和半径记录, 逆时针圆弧半径为正,顺时针圆弧半径为负, 交点视为半径为零的圆弧。如图2 所示, 若按顺时针方向输人, 则表示这一段局部轮廓的参数为 ,

这种方法实现过程较为简单, 所得数据很容易转换成如下面所示的数控代码

 

 

      1. 3 形面信息描述

 

      零件形面信息的描述, 是整个零件信息描述的重点。对于箱体类零件来说, 由于其形状复杂, 空间位置关系难以描述, 因而不能象描述回转体零件那样详细、准确。但对于工艺设计来说, 并不需要象C A D那样完整、准确地描述清楚零件的几何结构, 而只需要描述出零件由那些加工形面组成及这些形面的空间位置关系即可, 这就是方位特征描述法采用基于零件特征进行形面描述的基本出发点,。通过对箱体类零件上各种需加工的形面进行分析, 可以把这些形面归为4 , 即平面、外圆柱面、孔、槽, 而每类形面又由多种典型形式所组成, 针对每种形式设置相应的特征参数, 通过记录这些特征参数, 即可完成零件形面信息的描述。

 

      本文采用面向对象技术中的面向对象分析(o o A) 和面向对象编程(o 0 巧技术, c + + 中的类来表达数据结构, 建立形面特征参数。现举例如下:

 

 

      该数据模型基本上表达了箱体类零件的形面特征信息, 适合用来生成加工工艺规程。对于不同的零件类型和加工环境, 可以通过增加形面类的派生类来实现, 对规划系统不需作大的改动, 从而提高了软件系统的可维护性、可重用性和可移植性。

 

2 结束语

 

      零件信息描述与输人所存在的缺陷是制约CA PP 技术发展的一个重要因素, 这一问题对箱体类零件显得尤为突出, 寻找有效的描述方法并开发相应的零件信息输人系统, CAP P 研究人员急需解决的问题。

 

      本文的方位特征描述法, 较好地解决了箱体类零件的信息描述与输人的问题, 为工艺决策和数控编程提供了完整而准确的参数, 满足了CA PP 系统对零件信息输人的要求。

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