基于SolidWorks配置功能工序圖自動(dòng)生成方法的研究

2013-06-27 by:廣州Solidworks培訓(xùn)中心來(lái)源:有限元分析培訓(xùn)中心

基于SolidWorks配置功能的工序圖自動(dòng)生成方法的研究

工序圖是工藝設(shè)計(jì)結(jié)果的圖形表達(dá)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(zhǔn)、夾緊位置等信息,以簡(jiǎn)明的方式指導(dǎo)工人進(jìn)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(shí)施CAPP設(shè)計(jì)結(jié)果的手段之一。然而,工序圖的自動(dòng)生成技術(shù)卻一直是CAPP系統(tǒng)的瓶頸,制約著CAPP的發(fā)展。

作者闡述了一種比較通用的工序圖自動(dòng)生成方法。以三維CAD/CAM軟件SolidWorks為平臺(tái),采用面向制造的設(shè)計(jì),通過(guò)對(duì)SolidWorks配置功能的使用,順利地解決了工序圖的自動(dòng)生成問(wèn)題。

1 研究思想

在確定零件各道工序的形狀和尺寸時(shí),需要根據(jù)CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行推理,并且工序圖的繪制也需要CAD系統(tǒng)的支持。從某種意義上說(shuō)工序圖的自動(dòng)生成是從CAD系統(tǒng)開(kāi)始的。要想真正實(shí)現(xiàn)工序圖的自動(dòng)生成,必須從CAD系統(tǒng)的零件設(shè)計(jì)開(kāi)始做準(zhǔn)備,為CAPP提供必要的信息。

通過(guò)比較產(chǎn)品的零件圖和工序圖,可以發(fā)現(xiàn)其區(qū)別就在于所含特征信息的多少。根據(jù)工序要求對(duì)零件的造型特征進(jìn)行劃分,將每道工序下的特征存儲(chǔ)為SolidWorks的一個(gè)配置,進(jìn)而可以自動(dòng)生成每道工序的工序圖。

2 研究方法

SolidWorks是以特征技術(shù)為基礎(chǔ)的三維軟件,設(shè)計(jì)零件的過(guò)程就相當(dāng)于不斷添加特征的過(guò)程。為使SolidWorks特征樹(shù)中包含充分的制造信息,采用了面向制造的設(shè)計(jì)思想。面向制造的設(shè)計(jì)(DFM,Design For Manufacturing)是指在設(shè)計(jì)階段就考慮到制造階段的諸多因素,通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真和模擬等手段,使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)階段就可以確定產(chǎn)品的可加工性,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)束后的制造過(guò)程中,能夠容易地、經(jīng)濟(jì)地制造,提高制造效率,減少加工時(shí)間,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

作者所述方法中,DFM是貫穿全部的主線。在DFM中,產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程與制造過(guò)程緊密結(jié)合,這在SolidWorks實(shí)體造型中表現(xiàn)為對(duì)特征樹(shù)的操作。具體地,在實(shí)體造型中需要注意以下幾個(gè)方面:

(1)實(shí)體造型以去除材料為主。實(shí)際加工過(guò)程主要是以去除材料為主的切削加工過(guò)程,所以在零件設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用切除材料的造型方法。這樣可以避免生成不連續(xù)的特征,準(zhǔn)確模擬加工過(guò)程。

(2)細(xì)化特征,避免一個(gè)特征橫跨多個(gè)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(jīng)常會(huì)遇到“粗鏜—半精鏜—精鏜”或“鉆—擴(kuò)—鉸”3道工序,若僅從實(shí)體造型考慮,可能只有一個(gè)孔特征。但為生成3道工序的工序圖,必須要有相應(yīng)的制造信息,即SolidWorks特征樹(shù)上必須包括相應(yīng)的3個(gè)特征。

(3)調(diào)整特征順序,使其符合加工過(guò)程中工序的安排。即要在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到制造工藝要求。在SolidWorks中可以直接拖動(dòng)特征樹(shù)中的特征到想要的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)特征順序的調(diào)整。

利用SolidWorks的配置功能,可以建立配置與特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系,最終形成一個(gè)配置對(duì)應(yīng)一道工序,并且還可添加配置的派生配置,將工序進(jìn)一步細(xì)化為一個(gè)個(gè)工步。在SolidWorks中建立配置與特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系,有兩種方法:

①先建立配置,然后在該配置處于激活狀態(tài)時(shí)添加特征,完成后再建立第二個(gè)配置,繼續(xù)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(lái),然后再建立多個(gè)配置,通過(guò)壓縮特征等方法建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。

建立配置與特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系之后,就可以生成相應(yīng)的工序圖。工序圖的繪制要滿足以下要求:主視圖位置應(yīng)取實(shí)際加工時(shí)工人平視面對(duì)的位置,且要反應(yīng)出工件的總體特征。例如,對(duì)于鉆削加工,工序圖中工件加工孔軸線應(yīng)處于豎直位置;工件輪廓及特征表面以細(xì)實(shí)線畫(huà)出,該工序的加工表面用粗實(shí)線或紅色線繪制等。

SolidWorks的工程圖功能很強(qiáng)大,能生成工程上所需的所有視圖。如果默認(rèn)的視圖方位不能滿足工序圖的視圖要求,可以通過(guò)選擇“移動(dòng)/復(fù)制”命令自行設(shè)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(jiǎn)單,按下Ctrl鍵,先后選取兩個(gè)面即可。執(zhí)行后第一個(gè)面與屏幕平行,第二個(gè)面位于視圖頂端。設(shè)定新的模型視圖后,可以把它們保存起來(lái),生成工程圖時(shí)可以直接調(diào)用。

3 設(shè)計(jì)實(shí)例

以某型號(hào)推土機(jī)鏟臂右支架工藝規(guī)程中工序圖的自動(dòng)生成為例,零件的加工工藝過(guò)程如表1所示。

表1 加工工藝過(guò)程

根據(jù)零件圖和確定的加工余量構(gòu)造毛坯實(shí)體模型。在特征樹(shù)中,以毛坯為出發(fā)點(diǎn),將所有設(shè)計(jì)特征劃分為12個(gè)配置,分別對(duì)應(yīng)著車間加工中的12道工序,如圖1所示。每個(gè)配置下的特征就是一道工序的加工內(nèi)容。

圖1 SolidWorks中配置與工序的對(duì)應(yīng)

選擇第一個(gè)配置“05粗銑底面A”執(zhí)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(gè)配置,即可生成各個(gè)配置相對(duì)應(yīng)工序的工序圖,從而最終形成一套完整的機(jī)械加工工序卡片。圖2是自動(dòng)投影生成的對(duì)應(yīng)的工序圖。為表達(dá)清楚,滿足工序圖的視圖要求,采用人機(jī)交互法進(jìn)行編輯,生成部分剖視圖,添加限制的自由度數(shù)、夾緊力方向與作用點(diǎn),并更改加工的線型。

圖2 第5個(gè)配置下的工序圖
4 結(jié)束語(yǔ)

(1)通過(guò)對(duì)SolidWorks配置功能的使用,以配置對(duì)應(yīng)工序的方式,實(shí)現(xiàn)了工序圖的自動(dòng)生成,也為CAPP的發(fā)展和完善提出了一種新思路。

(2)實(shí)體造型與工序圖生成集中在SolidWorks平臺(tái)下,始終使用同一數(shù)據(jù)庫(kù),三維設(shè)計(jì)信息得到了有效利用,工藝過(guò)程與工序圖信息同步,提高了工序圖的準(zhǔn)確性和繪制效率。

(3)文中論述的方法強(qiáng)調(diào)工序圖的自動(dòng)生成和繪制,重在工程應(yīng)用,符合現(xiàn)階段我國(guó)制造業(yè)的國(guó)情。該方法操作簡(jiǎn)單,不受零件類型的限制,有較大的通用性,便于在企業(yè)推廣應(yīng)用。

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