基于SolidWorks配置功能工序圖自動生成方法的研究

2013-06-27 by:廣州Solidworks培訓中心來源:有限元分析培訓中心

基于SolidWorks配置功能的工序圖自動生成方法的研究

工序圖是工藝設計結果的圖形表達形式,反映了工件的總體輪廓、某工序加工面以及所用定位基準、夾緊位置等信息,以簡明的方式指導工人進行加工。工序圖的生成和繪制是CAPP的重要組成部分,也是正確實施CAPP設計結果的手段之一。然而,工序圖的自動生成技術卻一直是CAPP系統的瓶頸,制約著CAPP的發展。

作者闡述了一種比較通用的工序圖自動生成方法。以三維CAD/CAM軟件SolidWorks為平臺,采用面向制造的設計,通過對SolidWorks配置功能的使用,順利地解決了工序圖的自動生成問題。

1 研究思想

在確定零件各道工序的形狀和尺寸時,需要根據CAD系統的設計尺寸進行推理,并且工序圖的繪制也需要CAD系統的支持。從某種意義上說工序圖的自動生成是從CAD系統開始的。要想真正實現工序圖的自動生成,必須從CAD系統的零件設計開始做準備,為CAPP提供必要的信息。

通過比較產品的零件圖和工序圖,可以發現其區別就在于所含特征信息的多少。根據工序要求對零件的造型特征進行劃分,將每道工序下的特征存儲為SolidWorks的一個配置,進而可以自動生成每道工序的工序圖。

2 研究方法

SolidWorks是以特征技術為基礎的三維軟件,設計零件的過程就相當于不斷添加特征的過程。為使SolidWorks特征樹中包含充分的制造信息,采用了面向制造的設計思想。面向制造的設計(DFM,Design For Manufacturing)是指在設計階段就考慮到制造階段的諸多因素,通過計算機仿真和模擬等手段,使設計者在設計階段就可以確定產品的可加工性,在產品設計結束后的制造過程中,能夠容易地、經濟地制造,提高制造效率,減少加工時間,降低生產成本,提高產品質量。

作者所述方法中,DFM是貫穿全部的主線。在DFM中,產品設計過程與制造過程緊密結合,這在SolidWorks實體造型中表現為對特征樹的操作。具體地,在實體造型中需要注意以下幾個方面:

(1)實體造型以去除材料為主。實際加工過程主要是以去除材料為主的切削加工過程,所以在零件設計時盡量采用切除材料的造型方法。這樣可以避免生成不連續的特征,準確模擬加工過程。

(2)細化特征,避免一個特征橫跨多個工序。這主要是為了滿足生成工序圖的需要。例如在加工中經常會遇到“粗鏜—半精鏜—精鏜”或“鉆—擴—鉸”3道工序,若僅從實體造型考慮,可能只有一個孔特征。但為生成3道工序的工序圖,必須要有相應的制造信息,即SolidWorks特征樹上必須包括相應的3個特征。

(3)調整特征順序,使其符合加工過程中工序的安排。即要在設計過程中考慮到制造工藝要求。在SolidWorks中可以直接拖動特征樹中的特征到想要的位置來實現特征順序的調整。

利用SolidWorks的配置功能,可以建立配置與特征的對應關系,最終形成一個配置對應一道工序,并且還可添加配置的派生配置,將工序進一步細化為一個個工步。在SolidWorks中建立配置與特征的對應關系,有兩種方法:

①先建立配置,然后在該配置處于激活狀態時添加特征,完成后再建立第二個配置,繼續添加特征。依此類推,直至特征全部添加完畢,配置也建立完畢;

②先把所有的特征建立起來,然后再建立多個配置,通過壓縮特征等方法建立對應關系。

建立配置與特征的對應關系之后,就可以生成相應的工序圖。工序圖的繪制要滿足以下要求:主視圖位置應取實際加工時工人平視面對的位置,且要反應出工件的總體特征。例如,對于鉆削加工,工序圖中工件加工孔軸線應處于豎直位置;工件輪廓及特征表面以細實線畫出,該工序的加工表面用粗實線或紅色線繪制等。

SolidWorks的工程圖功能很強大,能生成工程上所需的所有視圖。如果默認的視圖方位不能滿足工序圖的視圖要求,可以通過選擇“移動/復制”命令自行設定視圖。這種方法可以精確地定位模型,生成所需的任何視圖方位后選擇“正視于”命令。該法操作簡單,按下Ctrl鍵,先后選取兩個面即可。執行后第一個面與屏幕平行,第二個面位于視圖頂端。設定新的模型視圖后,可以把它們保存起來,生成工程圖時可以直接調用。

3 設計實例

以某型號推土機鏟臂右支架工藝規程中工序圖的自動生成為例,零件的加工工藝過程如表1所示。

表1 加工工藝過程

根據零件圖和確定的加工余量構造毛坯實體模型。在特征樹中,以毛坯為出發點,將所有設計特征劃分為12個配置,分別對應著車間加工中的12道工序,如圖1所示。每個配置下的特征就是一道工序的加工內容。

圖1 SolidWorks中配置與工序的對應

選擇第一個配置“05粗銑底面A”執行生成工程圖命令,即可生成第一張工序圖。類似地,先選中各個配置,即可生成各個配置相對應工序的工序圖,從而最終形成一套完整的機械加工工序卡片。圖2是自動投影生成的對應的工序圖。為表達清楚,滿足工序圖的視圖要求,采用人機交互法進行編輯,生成部分剖視圖,添加限制的自由度數、夾緊力方向與作用點,并更改加工的線型。

圖2 第5個配置下的工序圖
4 結束語

(1)通過對SolidWorks配置功能的使用,以配置對應工序的方式,實現了工序圖的自動生成,也為CAPP的發展和完善提出了一種新思路。

(2)實體造型與工序圖生成集中在SolidWorks平臺下,始終使用同一數據庫,三維設計信息得到了有效利用,工藝過程與工序圖信息同步,提高了工序圖的準確性和繪制效率。

(3)文中論述的方法強調工序圖的自動生成和繪制,重在工程應用,符合現階段我國制造業的國情。該方法操作簡單,不受零件類型的限制,有較大的通用性,便于在企業推廣應用。

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