基于SolidWorks配置功能工序图自动生成方法的研究

2013-06-27 by:广州Solidworks培训中心来源:有限元分析培训中心

基于SolidWorks配置功能的工序图自动生成方法的研究

工序图是工艺设计结果的图形表达形式,反映了工件的总体轮廓、某工序加工面以及所用定位基准、夹紧位置等信息,以简明的方式指导工人进行加工。工序图的生成和绘制是CAPP的重要组成部分,也是正确实施CAPP设计结果的手段之一。然而,工序图的自动生成技术却一直是CAPP系统的瓶颈,制约着CAPP的发展。

作者阐述了一种比较通用的工序图自动生成方法。以三维CAD/CAM软件SolidWorks为平台,采用面向制造的设计,通过对SolidWorks配置功能的使用,顺利地解决了工序图的自动生成问题。

1 研究思想

在确定零件各道工序的形状和尺寸时,需要根据CAD系统的设计尺寸进行推理,并且工序图的绘制也需要CAD系统的支持。从某种意义上说工序图的自动生成是从CAD系统开始的。要想真正实现工序图的自动生成,必须从CAD系统的零件设计开始做准备,为CAPP提供必要的信息。

通过比较产品的零件图和工序图,可以发现其区别就在于所含特征信息的多少。根据工序要求对零件的造型特征进行划分,将每道工序下的特征存储为SolidWorks的一个配置,进而可以自动生成每道工序的工序图。

2 研究方法

SolidWorks是以特征技术为基础的三维软件,设计零件的过程就相当于不断添加特征的过程。为使SolidWorks特征树中包含充分的制造信息,采用了面向制造的设计思想。面向制造的设计(DFM,Design For Manufacturing)是指在设计阶段就考虑到制造阶段的诸多因素,通过计算机仿真和模拟等手段,使设计者在设计阶段就可以确定产品的可加工性,在产品设计结束后的制造过程中,能够容易地、经济地制造,提高制造效率,减少加工时间,降低生产成本,提高产品质量。

作者所述方法中,DFM是贯穿全部的主线。在DFM中,产品设计过程与制造过程紧密结合,这在SolidWorks实体造型中表现为对特征树的操作。具体地,在实体造型中需要注意以下几个方面:

(1)实体造型以去除材料为主。实际加工过程主要是以去除材料为主的切削加工过程,所以在零件设计时尽量采用切除材料的造型方法。这样可以避免生成不连续的特征,准确模拟加工过程。

(2)细化特征,避免一个特征横跨多个工序。这主要是为了满足生成工序图的需要。例如在加工中经常会遇到“粗镗—半精镗—精镗”或“钻—扩—铰”3道工序,若仅从实体造型考虑,可能只有一个孔特征。但为生成3道工序的工序图,必须要有相应的制造信息,即SolidWorks特征树上必须包括相应的3个特征。

(3)调整特征顺序,使其符合加工过程中工序的安排。即要在设计过程中考虑到制造工艺要求。在SolidWorks中可以直接拖动特征树中的特征到想要的位置来实现特征顺序的调整。

利用SolidWorks的配置功能,可以建立配置与特征的对应关系,最终形成一个配置对应一道工序,并且还可添加配置的派生配置,将工序进一步细化为一个个工步。在SolidWorks中建立配置与特征的对应关系,有两种方法:

①先建立配置,然后在该配置处于激活状态时添加特征,完成后再建立第二个配置,继续添加特征。依此类推,直至特征全部添加完毕,配置也建立完毕;

②先把所有的特征建立起来,然后再建立多个配置,通过压缩特征等方法建立对应关系。

建立配置与特征的对应关系之后,就可以生成相应的工序图。工序图的绘制要满足以下要求:主视图位置应取实际加工时工人平视面对的位置,且要反应出工件的总体特征。例如,对于钻削加工,工序图中工件加工孔轴线应处于竖直位置;工件轮廓及特征表面以细实线画出,该工序的加工表面用粗实线或红色线绘制等。

SolidWorks的工程图功能很强大,能生成工程上所需的所有视图。如果默认的视图方位不能满足工序图的视图要求,可以通过选择“移动/复制”命令自行设定视图。这种方法可以精确地定位模型,生成所需的任何视图方位后选择“正视于”命令。该法操作简单,按下Ctrl键,先后选取两个面即可。执行后第一个面与屏幕平行,第二个面位于视图顶端。设定新的模型视图后,可以把它们保存起来,生成工程图时可以直接调用。

3 设计实例

以某型号推土机铲臂右支架工艺规程中工序图的自动生成为例,零件的加工工艺过程如表1所示。

表1 加工工艺过程

根据零件图和确定的加工余量构造毛坯实体模型。在特征树中,以毛坯为出发点,将所有设计特征划分为12个配置,分别对应着车间加工中的12道工序,如图1所示。每个配置下的特征就是一道工序的加工内容。

图1 SolidWorks中配置与工序的对应

选择第一个配置“05粗铣底面A”执行生成工程图命令,即可生成第一张工序图。类似地,先选中各个配置,即可生成各个配置相对应工序的工序图,从而最终形成一套完整的机械加工工序卡片。图2是自动投影生成的对应的工序图。为表达清楚,满足工序图的视图要求,采用人机交互法进行编辑,生成部分剖视图,添加限制的自由度数、夹紧力方向与作用点,并更改加工的线型。

图2 第5个配置下的工序图
4 结束语

(1)通过对SolidWorks配置功能的使用,以配置对应工序的方式,实现了工序图的自动生成,也为CAPP的发展和完善提出了一种新思路。

(2)实体造型与工序图生成集中在SolidWorks平台下,始终使用同一数据库,三维设计信息得到了有效利用,工艺过程与工序图信息同步,提高了工序图的准确性和绘制效率。

(3)文中论述的方法强调工序图的自动生成和绘制,重在工程应用,符合现阶段我国制造业的国情。该方法操作简单,不受零件类型的限制,有较大的通用性,便于在企业推广应用。

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