CN101364100A - 数控机床智能结构的设计与实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种数控机床智能结构的设计与实现方法，在Soldworks环境中，按照正确的设计关系(包括几何关系和尺寸约束)绘制零件的三维模型，在保证完全约束的情况下尽量减少尺寸的个数，建立产品组件的零件库，在用VB编程创建主程序用户窗口中按照提示要求直接输入相应约束尺寸，系统即根据用户给定的相关约束变量参数值，对已定义好的标准模型的相应约束关系进行修改与求解，并引起相关图形元素及关系的联动，生成所需的零件，创建模块化系列零件库，实现Soldworks下与其相关的其他零件三维实体的生成，并进行主要零件的有限元分析，最终按照装配要求组装成整个产品实体。

Description

数控机床智能结构的设计与实现方法

技术领域    本发明涉及一种数控机床智能结构的设计与实现方法。

背景技术    现在，国内CAD技术的应用己逐步进入高级阶段，许多用户都针对本行业的特点对CAD进行二次开发，CAD二次开发技术几乎在各个行业中都有应用实例，并己有许多商品化软件问世。但各行业CAD二次开发技术的发展水平存在较大差距，机械、电子、建筑、航空航天等最早应用二次开发技术，其二次开发程度也最高。开发出的CAD系统能够集计算、参数化画图、数据管理为一体，并直接与计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助工艺设计(CAPP)有机结合。

目前，国内己开发成功一批符合工程需要的应用软件，逐渐形成了一批具有较高素质的研究开发队伍，出现了一些CAD应用软件，但大多数仅仅针对某一类型的产品或产品的一部份而开发的小型应用系统，解决的问题也比较有限。

在众多的CAD二次开发软件中，基于AutoCAD软件平台基础之上进行二次开发得到的设计系统，目前已是一个比较成熟的技术，但是，它是一个纯二维的工作环境，二次开发的结果，只是将CAD作为辅助绘图工具，把设计过程的最后阶段——绘图阶段搬到计算机上，设计过程仍在设计师的头脑中完成，没能真正发挥出CAD的功能。另外，产品和零部件的标准化不足。由于没注重零部件的标准化工作，越来越多的零件流入生产流程，造成零件数量的无限制增长；同时，缺乏完善的数据管理系统和过程管理系统，企业的大量数据和设计过程得不到有效的控制和管理，使得设计任务间的等待时间长，各部门之间的信息传递速度缓慢，数据一致性差，安全性差。

随着计算机软硬件技术的发展，CAD技术得到了快速发展。它经历了从二维模型、三维线框模型、曲面模型、实体模型、产品模型、特征模型直至最新的生物模型，CAD技术的发展趋势必然是从静态设计到以参数化特征造型为基础的动态设计的发展过程。可见，基于AutoCAD应用软件的开发设计系统，现已逐步不能满足现代化设计的要求，现代化设计趋势，正从二维静态图形设计转化到三维动态实体模型设计。

在CAD技术日益普及的今天，传统的二维CAD软件正逐渐被三维CAD软件所替代。在众多软件中，Solidworks公司Solidworks、PTC公司的Pro/Engineer是具有代表性的优秀软件之一。自从面世以来它以尺寸驱动基于特征单一全关联的数据库等优点深受用户好评，在这两个软件基础之上的二次开发也正在不断发展中。然而，基于Pro/Engineer的二次开发工具包ToolKIT，由于软件本身的价格较高，软件学习难度大，以及软件二次开发代码不公开等特点，在进行基于Pro/Engineer的二次开发工作的时候就存在一定的难度，这大大限制了该软件二次开发的进程。

发明内容    本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，而提供一种数控机床智能结构的设计与实现方法，其建立在通用的Solidworks应用软件的平台之上，利用该软件的二次扩展功能，并以数控机床结构设计为实例，尝试基于知识的机械产品开发新模式，为产品结构设计服务，这就是Solidworks软件二次开发的功能的具体实现。

本发明所采用的技术方案如下：

一种数控机床智能结构的设计与实现方法，其特征是：包括依次进行的以下步骤：

在Soldworks环境中，按照正确的设计关系(包括几何关系和尺寸约束)绘制零件的三维模型，在保证完全约束的情况下尽量减少尺寸的个数，建立产品组件的零件库，在用VB编程创建主程序用户窗口中按照提示要求直接输入相应约束尺寸，系统即根据用户给定的相关约束变量参数值，对已定义好的标准模型的相应约束关系进行修改与求解，并引起相关图形元素及关系的联动，生成所需的零件，创建模块化系列零件库，实现Soldworks下与其相关的其他零件三维实体的生成，并进行主要零件的有限元分析，最终按照装配要求组装成整个产品实体。

本发明的积极效果在于：以Solidworks三维实体建模软件为平台，利用软件开放的二次开发接口，用VB语言开发产品智能设计系统，结合Solidworks的尺寸驱动功能，通过API技术对SolidWorks进行二次开发来实现对产品结构设计的参数化驱动，形成系列化产品结构序列，使得系统开发参数化产品系列得以实现。这种可以方便的推广到其他任意产品、具有普遍的指导意义的设计系统实现了用户的个性化产品设计，是智能CAD设计思路的具体体现。

具体实施方式    下面结合具体实施例进一步说明本发明。

在Soldworks环境中，按照正确的设计关系(包括几何关系和尺寸约束)绘制零件的三维模型，在保证完全约束的情况下尽量减少尺寸的个数，建立产品组件的零件库，在用VB编程创建主程序用户窗口中按照提示要求直接输入相应约束尺寸，系统即根据用户给定的相关约束变量参数值，对已定义好的标准模型的相应约束关系进行修改与求解，并引起相关图形元素及关系的联动，生成所需的零件，创建模块化系列零件库，实现Soldworks下与其相关的其他零件三维实体的生成，并进行主要零件的有限元分析，最终按照装配要求组装成整个产品实体。

在数控系统结构设计环节中，首先在用户程序主界面输入被加工工件的尺寸，当零件形状不是规则的长方体时，需要输入能够包容零件的最小长方体的长，宽，高。值得注意的是，在机床坐标系中，是以X轴，Y轴和Z轴来定义方向的，因此，在输入时应注意输入的工件尺寸值要与机床对应的坐标系统一起来，进行X，Y，Z赋值，这样，系统的原始设计参数信息传递给系统的数据传递与计算模块，该模块将根据X，Y，Z值驱动后续整个设计环节。

下一步，进入数据传递与计算模块的系统原始尺寸信息，通过数据变量内部参数尺寸计算，首先驱动工作台部分进行造型，其设计先后顺序为：工作台面——工作台座——工作台滑鞍。

接下来，由机床工作台部分尺寸和机床X、Y、Z三个方向的行程，确定机床床身体积，得到床身长、宽、高尺寸值，即可进行床身建模。

刀盘的直径尺寸值决定了刀库的大小和刀库刀具的容量，在这里，我们认为刀库中刀盘直径尺寸值取决于床身尺寸。

主轴部件尺寸的决定，参照企业现有主轴参数系列由用户自行进行选取。

至此，设计原始数据由VB程序用户界面人机交互输入，通过设计系统内部数据传递与计算模块，经过SolidWorks API函数驱动SolidWorks三维建模，顺序得到了机床各组成部件结构模型，最后，再经过装配以后，即可完成整机结构设计工作。

在参数化设计以后，再进行系列化设计，能够在花费较少时间、精力的情第一步：常规方法抽取制盐卤水；

况下，获取较丰富的设计成果，方便了以后的方案选择、分析、优化和最终的定型，也可以向客户提供更多的选择。

Claims (1)

1.一种数控机床智能结构的设计与实现方法，其特征是：包括依次进行的以下步骤：

在Soldworks环境中，按照正确的设计关系(包括几何关系和尺寸约束)绘制零件的三维模型，在保证完全约束的情况下尽量减少尺寸的个数，建立产品组件的零件库，在用VB编程创建主程序用户窗口中按照提示要求直接输入相应约束尺寸，系统即根据用户给定的相关约束变量参数值，对已定义好的标准模型的相应约束关系进行修改与求解，并引起相关图形元素及关系的联动，生成所需的零件，创建模块化系列零件库，实现Soldworks下与其相关的其他零件三维实体的生成，并进行主要零件的有限元分析，最终按照装配要求组装成整个产品实体。