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1 引言

     在CAD/ CAPP 集成系統(tǒng)中, 箱體類零件加工特征的信息描述好壞直接影響系統(tǒng)的順暢運(yùn)作。

     在成組技術(shù)中, 從結(jié)構(gòu)和工藝相似的角度將零件進(jìn)行分類編碼,以簡(jiǎn)化和優(yōu)化的手段使零件有序化、信息化。國(guó)內(nèi)一些專家相繼研究出柔性編碼系統(tǒng), 強(qiáng)調(diào)編碼系統(tǒng)碼位的柔性, 使其編碼系統(tǒng)具有多段式、多層次、柔性化的特點(diǎn), 但在某些方面增加了識(shí)別的繁瑣性。在當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展中, 計(jì)算機(jī)處理信息的能力有了大幅度的提高, 特別是對(duì)數(shù)字和字符串的無異識(shí)別, 使得在特征信息的處理上既可應(yīng)用編碼的簡(jiǎn)單、直觀性, 又可綜合語(yǔ)義說明全面、易讀地描述零件特征信息。因此本文基于Aut o CA D 軟件包開發(fā)的新一代特征造型系統(tǒng)MD T (Me e ha n ie a l D e sk T0 p )微機(jī)軟件平臺(tái)環(huán)境下, 針對(duì)箱體類零件在加工特征信息描述上處理成語(yǔ)義描述與編碼相結(jié)合的表達(dá)形式, 應(yīng)用M D T 開放式體系結(jié)構(gòu)研究開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助特征編碼系統(tǒng), 并切實(shí)在開發(fā)的CAD/ CAPP 系統(tǒng)中得到良好的運(yùn)用。信息如零件名稱、編號(hào)、設(shè)計(jì)等以及技術(shù)要求、材料、熱處理等其它用戶需求信息。

     第二層: 方位層箱體類零件采用方向描述的方法。

     零件上有待加工特征的型面叫方位面, 以特征所在方位面的方向矢量作為零件特征的定位描述方向。通過對(duì)零件特征方位面的編碼, 在工藝規(guī)劃中計(jì)算機(jī)可以很方便地識(shí)別出加工特征的具體方位, 進(jìn)刀方向以及易于選擇工作臺(tái)的類型(固定式或可轉(zhuǎn)位式)等。

     在提取零件特征時(shí)會(huì)自動(dòng)生成特征的方向矢量 (cosa， cosβ，cosγ) ,其中cosa 、cosβ、cosγ分別表示某一特征所在方位面的法向矢量與X 軸、Y 軸、z 軸的夾角余弦。所以零件特征的方位面可用它的法向矢量與投影在坐標(biāo)系坐標(biāo)平面的方向余弦來表示, 見表1 。

     第三層: 特征層  從加工角度看, 箱體類零件形狀特征分為基本特征和復(fù)合特征。所謂基本特征是單一的、連續(xù)的、相對(duì)獨(dú)立的簡(jiǎn)單幾何形狀, 與其他特征信息無相互位置與連接次序的拓?fù)潢P(guān)系, 描述的是零件的基本幾何型面(諸如直孔、螺紋孔、槽、凸臺(tái)等) ; 復(fù)合特征從形式上看是基本特征的組合, 體現(xiàn)了各個(gè)基本特征之間相互位置關(guān)系與連接次序的拓?fù)潢P(guān)系, 但從制定加工工藝時(shí)的易加工性方面(與刀具形狀、路徑的映射關(guān)系)考慮的特征類型, 易加工性指的是保證尺寸和位置精度下的快捷加工, 從總體來看是基本特征在功能、結(jié)構(gòu)與工藝特點(diǎn)上的有機(jī)結(jié)合。如圖l1。

     第四層: 信息層描述特征屬性的特征參數(shù)和特征要素, 指的是幾何信息、工藝信息、拓?fù)湫畔⒌?/font>。

3 計(jì)算機(jī)輔助箱體類零件編碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

     3. 1 特征識(shí)別與提取

     特征數(shù)據(jù)模型包括描述特征的全部信息, 即特征自身數(shù)據(jù)信息(特征本身幾何尺寸、定位坐標(biāo)、工藝特性、精度、粗糙度等)和表示特征之間相互關(guān)聯(lián)的拓?fù)湫畔?span>(關(guān)聯(lián)尺寸、位置公差等)。特征的幾何尺寸、坐標(biāo)數(shù)據(jù)提取完全依賴于CAD 系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的開放程度。通過標(biāo)準(zhǔn)文件格式接口直接訪問、自動(dòng)交換所有相關(guān)信息。而特征工藝信息是通過人機(jī)交互界面添加到相應(yīng)的特征項(xiàng)中。

     有相關(guān)信息。而特征工藝信息是通過人機(jī)交互界面添加到相應(yīng)的特征項(xiàng)中。

     特征信息識(shí)別系統(tǒng)是在面向?qū)ο罂蚣苷Z(yǔ)言的基礎(chǔ)上開發(fā)的特征描述語(yǔ)言, 自動(dòng)生成特征描述框架, 填充有關(guān)的槽值。特征描述信息的提取是通過特征描述器 (Fe at u re n e s e 五p to rs )進(jìn)行的。

     M D T 提供了強(qiáng)大的A PI 函數(shù)來進(jìn)行特征及其參數(shù)的識(shí)別與提取。最直接的方法是在開發(fā)的程序中調(diào)用MD T APx 函數(shù)a m iG e tPa rt Fe a ts () (特征的識(shí)別與提取)和a 而G e tFe at Pa r a m s () (特征參數(shù)的識(shí)別與提取)。

    形狀特征識(shí)別和提取模塊程序由vi sua l C + + 結(jié)合M D T 的API 函數(shù)寫成。

     該程序段主要由接口程序和主程序組成。在主程序中, 可調(diào)人M D T 類庫(kù)中的用于識(shí)別和提取特征的API 函數(shù)(如圖2 所示) , 接口程序的作用是把M D T 環(huán)境和vi su al C + 十程序開發(fā)環(huán)境連接起來, 利用Mie ro soft V isu a l C + + 和MFC 類庫(kù)的可視化工具, 建立可在M D T 環(huán)境中運(yùn)行的人機(jī)接口界面,如各種信息輸人對(duì)話框。

     零件特征識(shí)別算法描述:

      1) 選擇零件, 獲取零件Ke y , 建立零件對(duì)象cPa 出

      2) 交互輸人零件管理信息;

      3) 按一定的順序選擇加工特征, 用鼠標(biāo)逐個(gè)拾取相應(yīng)的型面, 獲取特征Key , 建立特征對(duì)

      4) 獲取形狀特征信息, 包括特征名稱、類型、特征的基本控制參數(shù)、特征定位信息、特征終止信息等;

      5) 交互輸人特征工藝信息, 與幾何形狀特征信息一起存儲(chǔ)到表示該特征的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中;

      6) 重復(fù)步驟3 至5 , 直到取完所有的特征。

      3. 2特征編碼規(guī)則制定

      根據(jù)上述層次劃分, 結(jié)合M D T 軟件環(huán)境底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的開放程度, 將箱體類零件的基本特性歸類制定為10 位碼, 由方位碼、類型碼、工藝碼三個(gè)碼段組成, 其編碼結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

      其中特征拾取時(shí)自動(dòng)生成特征編碼為頭

      4 位碼“ X X X X”  第1 位為方位編碼; 第2 位為類型碼, 面= “ 1 ” , 孔= “O”; 第3 位為類別碼,直孔= “ 1 ” , 沉頭孔= “ 2 ” , 倒角孔= “ 3 ” , 凸臺(tái)= “4 ” , 槽= “ 5 ” , 平面= “ 6 ” , 矩形陣列= “ 7 ” ,圓形陣列= “8 ” ; 第4 位為螺紋標(biāo)識(shí)碼= “ 8 ” 。

     進(jìn)行產(chǎn)生式規(guī)則處理, 從而實(shí)現(xiàn)CADI CAP 系統(tǒng)集成。