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摘要 本文介绍一种实用的 CAD／ CAPP系统，它具有灵活并可随时改变的参数模型和数据库，在 CAD阶段能快速按工程技术人员的习惯绘制图形。它包含了零件的全部信息，同时面向 CAD／ CAPP全过程。该系统特别适用于成批生产的工程机械企业。
关键词：CAD CAPP 集成 参数模型 数据库
1 前言
在工程机械的市场竞争日趋激烈，产品更新换代更加迅速的今天，一个企业要求得生存和发展，必须能以最短的时间，最经济的手段和最好的质量满足用户的订单要求。困而，应用先进的计算机技术以实现设计、绘图、工艺规程编制、工装设计，以及制造自动化无疑是迈向工程机械产业现代化的必由之路，而 CAD／ CAPP正是其核心。
以往的CAD和CAPP多采取各自发展的方法。设计部门用CAD绘图，只考虑几何图形，不管工艺，图形上工艺尺寸也很少设置。工艺部门在单独开发的CAPP中必须再次人工输人零件的各种形状和尺寸数值，以及各种工艺要求等，不仅费时而且易出现差错。
经过有关工厂的实践证明，我们所采取的在TOP CAD平台上开发出的“全息 CAD／ CAPP集成系统”是解决上述问题的卓有成效的途径。该系统能在运用CAD模块生成产品图纸的同时，通过集成的CAPP模块完成工艺规程的编制，并吸取了成组技术的成果，全部参数均可方便地设置成变量，只要输人几个参数值就能获得系列产品的图纸和工艺。所介绍的“全息 CAD／ CAPP集成系统”维护简单，无需编程，可随时在所提供的变量菜单中增减或更改变量，以适应市场变化，迅速生成新产品，因而有着持续的生命力。
该集成系统的人机界面是全中文的，并使用一目了然的图标，绘图、设置变量、设置变量间关系式、设置工艺流程均很简便。屏幕右侧有可直接用鼠标点用的已建立的图形幻灯片库，幻灯片上有文字和简图说明，使用方便，无需记忆操作命令或零件图号。
该集成系统不仅具有很强的实用性和先进性，而且使用微机，所需价格低廉，适于向中小型工程机械制造厂推广。
2 系统的总体框图
如图1所示，系统功能的实现是按模块化设计的，CAD和CAPP之间通过一致的参数模型和数据库建立通讯，信息共享。系统还可再扩充CAM模块，生成数控程序，以适应数控机床的要求。
（图片） 3 CAD模块
图2为屏幕的人机界面布置。状态行可手工键人命令，一般可不用，因为使用图标更方便。主菜单行有十个栏目可选，例如：文件处理、变量设置、图形编辑等。各栏目均有下拉菜单或弹出菜单，如变量设置的下拉菜单内容为：外部变量设置、内部变量设置、外部数据库设置、内部数据库设置等。图标菜单行有绘图用的各种图标（直线、圆、曲线、装合块图、画剖面线等），当用鼠标点取一个图标后，在屏幕右侧的“图库或图文件目录”就是前言中所述的图形幻灯片库。“全景图”是缩小的在画图形，当绘图区的图形放大时，可掌握全图状况。
（图片） 该CAD模块除了拥有一般的CAD系统功能外，还具有以下特点：
（1）全参数化绘图：所有的点、线或尺寸均能设置为变量，变量间可给定关系表达式，且变量及关系表达式可随时修改，无需编程。
（2）数据库功能强：可随时建立数据库，项目和数据修改方便，且工厂原有的＊BF数据库仍然能够使用。
（3）装配图自动消隐：把各零件图作为块图拼装即可得到装配图，只要简单地设置各零件的优先级，其相互重叠的图线部分会按需要自动消隐。
（4）能动画演示：可把其变量定为动画自变量，图形即可在屏幕上动画演示，观察机构的活动范围，运动轨迹或是否干涉等。
（5）检索图纸可观性：幻灯片库的第一层是图库（相当于计算机中的一个子目录），点取某图库后出现第二层为该图库下的图形库。图形可以是装配图或零件图。使用菜单引导建立幻灯片。
（6）图形文件交换：可与其它 C AD系统以DXF、DWG、IGES、BMP等多种格式交换图形文件。
工程技术人员在运行CAD模块时，在图标和菜单引导下，绘图过程和习惯相同，仅仅多了增加设置必要的变量内容。当已绘有基本图形后，再绘系列化图纸就更方便了。图3是一根花键轴，在点取主菜单行变量栏的下拉菜单“外部变量”项时，在屏幕下方显示跳出菜单：在跳出菜单的第三列输人花键大径、花键小径等尺寸数值，即可获得所需的新零件图，所有其它尺寸和公差均自动生成和标注好，甚至连图号也能自动生成。为避免输人出错，例如花键齿数应符合规定，在花键齿数一行最右端有一小黑三角，鼠标点它时显示数字菜单：4、6、8，表示只能选三者之一。
（图片） 4 CAPP模块
CAPP模块的生成原理也是基于成组技术，以派生式为主，兼容了创成式的思想。因为批量生成的许多工程机械零件具有相似性，同一类零件有相似的工艺路线，在成组技术指导下易生成典型工艺或标准工艺。
CAPP模块的人机界面与CAD相同，以便于使用。在点取主菜单行变量栏的下拉菜单“内部变量”项后，按顺序写人工艺规程。每一行工艺都可包含变量（包括CAD时给出的变量），从而使工艺可在CAD生成新图时同时也生成新的工艺规程。
在图 3的跳出菜单第一行给出变量$xuanze，其右端“数值”项输人“零件图”时是 CAD绘图，当“数值”项输人“工艺卡”时就是CAPP生成工艺规程。鼠标点最右的小黑三角可出现“零件图”和“工艺卡”菜单供选择，可用于省去输人中文字符。
该集成系统由于 CAD和 CAPP纳人同一个界面下，其变量及其参数值也都是共享的，因此CAPP模块可直接从CAD中读取全部信息，包括几何信息、工艺信息和产品信息，如形状、尺寸、公差、表面粗糙度、材料牌号、产品型号和图号等。避免了孤立的CAPP系统人工重复输人所带来的诸如劳动量大、费时、容易出错、易造成CAD和CAPP不一致等问题。同时，如在编制工艺时发现的图纸问题，也能立即转到 CAD中修改图形和参数，达到零件信息在CAD和CAPP间实时交换，符合并行工程的要求。
5 结束语
目前，该系统已成功地运用于有关工厂的回转件或非回转件（非回转件的运行过程和回转件相同，不增加复杂性）的 CAD／ CAPP中，生成适用的图纸和工艺规程。由于数据管理和维护简单，具有良好的可移植性，便于推广。
CAD／ CAM作为 CIMS的一个关键环节，最终的目的是实现 CAD／ CAPP／ CAM的集成。鉴于市场上CAM软件比较成熟，自行开发并不合算，商业化CAM软件一般以 IGES格式作为零件信息的输人方式。该系统提供了将零件信息以IGES格式输出的接口，因而很容易实现CAD／ CAPP／ CAM的集成。对于系列产品，可仿效本系统CAPP模块的方法，顺序写人参数化的数控程序，即可快速生成新零件的数控程序。此时在$xuanze一行的变量表中增加“数控程序”选项即可。
6/7/2004
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