基于PDM平臺的CAD/CAPP/CAM集成進行研究

CAD/CAM系統(tǒng)集成實際上是指設(shè)計與制造過程中的CAD、CAPP和CAM三個環(huán)節(jié)的軟件集成。本文基于Pro/NC，在PDM平臺上對CAD/CAPP/CAM的集成進行了研究，給出了集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架和關(guān)鍵集成技術(shù)，在一定程度上簡化了形成刀位加工文件時所需要的繁瑣的人機交互操作。
　　【關(guān)鍵詞】CAPPCAD/CAPP/CAM集成Pro/NC
　　1前言
　　通常所說的CAD/CAM系統(tǒng)集成實際上是指設(shè)計與制造過程中的CAD、CAPP和CAM三個環(huán)節(jié)的軟件集成[1]。在CAD/CAPP/CAM集成過程中，CAPP是連接CAD與CAM的橋梁和紐帶。目前，許多著名的CAD/CAM商品軟件，如Pro/ENGINEER、I-deas、UG、Euclid等在幾何造型、分析計算和數(shù)據(jù)管理等有很強的功能，也具備NC編程的功能，但是在CAPP方面，這些CAD/CAM軟件需要NC編程人員根據(jù)CAD圖形進行繁瑣的人機交互操作，選擇零件的加工方法、加工對象、刀具參數(shù)、切削用量和確定加工順序等，才能形成零件加工的刀位文件，最后轉(zhuǎn)換成NC程序。因此，研究和實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM的集成對于簡化人機交互操作具有十分重要的意義。
　　2基于PDM的CAD/CAPP/CAM集成開發(fā)
　　CAD/CAPP/CAM集成，要求數(shù)控加工程序的生成是以CAPP的工藝設(shè)計結(jié)果和CAD的零件信息為依據(jù)，自動生成具有標(biāo)準(zhǔn)格式的刀位文件(CuttingLocation)文件，然后經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮笾锰幚?，將刀位文件轉(zhuǎn)換成NC加工程序，并且該NC加工程序應(yīng)該是針對不同的數(shù)控機床和不同的數(shù)控系統(tǒng)的[2]。
　　2.1CAD/CAPP/CAM集成開發(fā)的系統(tǒng)框架
　　本文通過對CAD系統(tǒng)設(shè)計出的零件，按照CAPP系統(tǒng)輸出的加工工藝路線(或工藝規(guī)程)，經(jīng)過建立加工仿真模型，進行刀位軌跡規(guī)劃，對刀位軌跡進行加工仿真，最后通過后置處理，生成針對具體機床的數(shù)控加工代碼，并將輸出的結(jié)果存儲到PDM系統(tǒng)中。所以，可將本系統(tǒng)分為如圖1所示體系結(jié)構(gòu)中的幾個功能模塊。
　　將PDM系統(tǒng)作為存儲與傳遞信息的平臺。具體地講，在CAD特征建模模塊中，完成零件的設(shè)計工作，以關(guān)系表的形式將設(shè)計信息存儲到PDM系統(tǒng)中;在CAPP模塊中，CAPP從PDM系統(tǒng)中提取零件的特征信息，采用派生法或創(chuàng)成法，完成零件的工藝設(shè)計，并將得到的工藝信息以關(guān)系表的形式存儲到PDM系統(tǒng)中;在CAM模塊中，從PDM系統(tǒng)中提取CAD、CAPP所提供的信息，通過Pro/NC的各種接口函數(shù)，將提取的工藝信息自動輸入到Pro/NC的加工模塊中，在Pro/NC的裝配模塊中建立加工設(shè)備模型、毛坯模型、夾具模型和刀具模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建虛擬加工環(huán)境，自動完成加工過程仿真，檢查加工過程中的碰撞干涉，提出修改意見。在加工過程仿真無誤之后，輸出刀位文件，同時在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中讀取每個工序的機床名稱，通過利用針對該機床的配置文件，將刀位文件轉(zhuǎn)換成適合該機床的NC代碼。
　　圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
　　2.2系統(tǒng)的功能集成
　　充分利用Pro/ENGINEER的Pro/NC數(shù)控加工模塊的功能，通過對其進行二次開發(fā)，系統(tǒng)的功能集成如圖2所示。
　　2.3系統(tǒng)的信息流程
　　本文的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)是以Pro/NC加工模塊為支撐軟件進行開發(fā)，其系統(tǒng)的信息流程圖如圖3所示。
　　圖2系統(tǒng)功能集成圖
　　圖3基于PDM平臺的CAPP/CAM集成
　　3系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)
　　3.1加工仿真模型的建立
　　在CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)集成過程中，建立零件的加工仿真模型至關(guān)重要。這個加工仿真模型應(yīng)該能夠完整地、全面地、準(zhǔn)確地描述零件信息。除了零件的幾何信息、拓撲信息、工藝特征信息外，還應(yīng)包含有關(guān)的刀具信息、機床信息、毛坯信息、夾具信息、加工參數(shù)信息和工序排序信息等，因此，這個加工仿真模型應(yīng)包括零件模型、刀具模型、夾具模型、機床平臺模型及坐標(biāo)系統(tǒng)的定義等[3]。
　　3.2 數(shù)據(jù)交換的接口技術(shù)
　　在CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)集成中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)的存儲、維護和傳輸是非常重要的一環(huán)，要求產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以一種安全的電子文本形式存儲產(chǎn)品及設(shè)計信息并保證對信息訪問的安全性[4]。要建立零件的加工模型，以及實現(xiàn)系統(tǒng)新增的功能，就必須實現(xiàn)信息集成，這就涉及不同系統(tǒng)間、不同功能模塊間的數(shù)據(jù)交換。通過使用Pro/ENGINEER的開發(fā)工具Pro/Toolkit編寫應(yīng)用程序，建立數(shù)據(jù)交換的接口函數(shù)，將用戶從PDM系統(tǒng)中獲取的各種有關(guān)零件的設(shè)計信息和工藝信息傳遞到Pro/ENGINEER系統(tǒng)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中進行管理，實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)的信息交換。所以，這些數(shù)據(jù)交換的接口函數(shù)創(chuàng)建工作非常重要，它直接關(guān)系到整個CAPP/CAM系統(tǒng)集成的成敗。