网络环境基于特征参数化模具CAD/CAM研究
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摘要
本论文主要讨论在网络环境下如何利用网络资源进行CAD／CAM设计，通过Internet(国际互联网)或Intranet(企业内部网)共享CAD／CAM设计数据。全文以辊锻件各道次毛坯件三维造型及其对应的模具型腔设计为例，阐述如何采用特征参数化的技术在Internet和Intranet环境下，实现关键截面二维CAD设计，然后利用二维的关键截面特征信息，在三维设计软件SolidWorks中采用纵向轮廓引导线约束的方法，对二维关键截面进行放样扫描，构造出各道次三维实体模型。为了造型出各道次模具型槽，针对辊锻成型属于回转压缩局部成形的特点，论文提出采用虚拟中间过渡体作为模型信息载体进行辊锻模具型槽设计的新方法，中间过渡体技术实现锻件毛坯三维信息向其模具传递，虚拟中间过渡体继承辊锻件毛坯的三维参数，同时又被附着了辊锻模设计中的各种数据，如前滑后滑数据等，利用布尔运算的方法，在辊轮基体上生成辊锻模具的三维型槽。
在CAM方面，先对上述CAD中生成的辊锻模具的三维型槽进行实体合法性检查，确认为有效的实体后再展开CAM过程。CAM过程中重要的一步是选择各种CAM参数，为了避免查阅大量的手册，设计了基于B／S和C／S两种模式下的CAM参数查询系统，在系统中实现了相关参数的内部关联，极大地方便了CAM参数设定。针对辊锻模具型槽的曲面特点，经过反复模拟，确定采用四轴旋转法加工模具型腔，根据仿真模拟结果对加工参数进行优化，并得到了加工刀路文件(NCI)和基于FANUC数控系统的专用文件(NC)。
通过上述辊锻件设计、辊锻模设计、模具加工计算机模拟，研究了目前制造业先进的产品设计、模具设计和模具制造一体化新思想。
This paper set focus on how to use network resource for CAD/CAM under web environment and how to share the data of CAD/CAM through Internet & Intranet. It took the 3D design of roll-forging mold and the 3D design of its roughcasts for example to illustrate feature-based parameter-driven CAD/CAM under Internet & Intranet environment. Firstly, designed the 2D key section based on Internet or Intranet. Secondly, swept the key section restrained by lengthways contour to construct the roughcast. Thirdly, in order to gain the mold of roughcasts, consider of the special deformation of roll forging, we introduced a new object named virtual middle dummy .The virtual middle dummy took the 2-D information to the 3-D mold. Virtual middle dummy inherited the 3D parameters from roll-forging roughcast, and at the other hand it was attached the parameters of roll-forging mold, such as the parameters of forward slide and the backward slide. Finally, used Boolean method to build the roll-forging mold on mold base.
As for CAM, firstly, verified above-mentioned roll-forging mold solid, because a solid with flaw can't be took into CAM process. In CAM process, it's a important step to choose machining parameters. To avoid looking them up in many handbooks, a CAM parameters query system based on B/S & C/S was designed. In this system different parameters were related in order to simplify CAM design work. Finally, through carefully analyzing the inner surface of roll-forging mold we took the 4 axes revolving machining method to simulate the process of mold machining, and optimized the machining parameters, got the NCI file and FANUC system NC file.
From design of 3D roll-forging roughcasts, design of roll-forging mold and manufacture simulating of mold, author tried to illustrate the whole process of design and manufacture aided with computer. This is the main route that modern factories recently take.
在CAM方面，先对上述CAD中生成的辊锻模具的三维型槽进行实体合法性检查，确认为有效的实体后再展开CAM过程。CAM过程中重要的一步是选择各种CAM参数，为了避免查阅大量的手册，设计了基于B／S和C／S两种模式下的CAM参数查询系统，在系统中实现了相关参数的内部关联，极大地方便了CAM参数设定。针对辊锻模具型槽的曲面特点，经过反复模拟，确定采用四轴旋转法加工模具型腔，根据仿真模拟结果对加工参数进行优化，并得到了加工刀路文件(NCI)和基于FANUC数控系统的专用文件(NC)。
通过上述辊锻件设计、辊锻模设计、模具加工计算机模拟，研究了目前制造业先进的产品设计、模具设计和模具制造一体化新思想。
This paper set focus on how to use network resource for CAD/CAM under web environment and how to share the data of CAD/CAM through Internet & Intranet. It took the 3D design of roll-forging mold and the 3D design of its roughcasts for example to illustrate feature-based parameter-driven CAD/CAM under Internet & Intranet environment. Firstly, designed the 2D key section based on Internet or Intranet. Secondly, swept the key section restrained by lengthways contour to construct the roughcast. Thirdly, in order to gain the mold of roughcasts, consider of the special deformation of roll forging, we introduced a new object named virtual middle dummy .The virtual middle dummy took the 2-D information to the 3-D mold. Virtual middle dummy inherited the 3D parameters from roll-forging roughcast, and at the other hand it was attached the parameters of roll-forging mold, such as the parameters of forward slide and the backward slide. Finally, used Boolean method to build the roll-forging mold on mold base.
As for CAM, firstly, verified above-mentioned roll-forging mold solid, because a solid with flaw can't be took into CAM process. In CAM process, it's a important step to choose machining parameters. To avoid looking them up in many handbooks, a CAM parameters query system based on B/S & C/S was designed. In this system different parameters were related in order to simplify CAM design work. Finally, through carefully analyzing the inner surface of roll-forging mold we took the 4 axes revolving machining method to simulate the process of mold machining, and optimized the machining parameters, got the NCI file and FANUC system NC file.
From design of 3D roll-forging roughcasts, design of roll-forging mold and manufacture simulating of mold, author tried to illustrate the whole process of design and manufacture aided with computer. This is the main route that modern factories recently take.
引文
[1] 李建峰，CAD／CAM的发展趋势，航空制造工程，2000，第7期
[2] 武昭晖，CAD／CAM技术及其发展趋势，计算机应用，2002，第2期
[3] 刘强，蒋玉明，虚拟制造技术与模具CAD／CAE／CAM，锻压技术，2001，第6期
[4] 赵付清，余冬梅，基于特征的CAD／CAPP／CAM知识集成技术研究，机械，2003，第5期
[5] 朱征，郭志全，模具CAD／CAM的现状和发展，机械研究与应用，2003，6
[6] 王成勇，领略三维设计业界主流的风彩，电脑知识与技术，2002，5
[7] 宋大虎，韩新民，基于Web的CAD零件图库系统应用研究，机械设计，2002，10
[8] 吴机际，洪德梅，CAD技术——现代产业技术的基础，农机化研究，2002，11
[9] 吴毅杰、张志明，C／S与B／S的比较及数据库访问技术，船舶电子工程，2003，2．
[10] 楼佩煌，基于Web的客户化分布式网络制造技术，数据采集与处理，2001，6
[11] 戴春祥，CAD／CAM最新技术浅析，慧眼聚焦，2000，11
[12] 锻工手册编写组，锻工手册，机械工业出版社，1978，11
[13] Hui-Fen Wang, You-Liang Zhang, CAD/CAM integrated system in collaborative developmentenvironment, Robotics and Computer Integrated Manufacturing, 18 (2002) 135-145
[14] R. Mantripragada, G. Kinzel, T. Altan. A Computer-Aided Engineering System for Feature-Based Design of Box-Type Sheet Metal Parts. Journal of Material Processing Technology. 1996, 57 (1):241—248
[15] 张承鉴，辊锻技术，机械工业出版社，1986
[16] 锻模设计手册编写组，锻模设计手册，机械工业出版社，1993，9
[17] 王钰，老虎工作室编，用VBA开发AutoCAD 2000应用程序，北京：人民邮电出版社，1999，10
[18] 刘艳斌，王建平，OLE Automation技术在CAD／CAM集成中的应用，计算机应用，2000，3
[19] Ping-Yi Chao, Yu-chou Wang, A Data Exchange Framework for Networked CAD/CAM, Computers in Industry 44 (2001)
[20] Christoph M Hoffman, Robert Joan-Arinyo, CAD and the product master model,Computer-Aided Design, Vol.30, 1998, 10
[21] 庄晓辉，王雷刚，黄瑶，基于ActiveX Automation的锻造工艺设计，现代制造工程，2002．7
[22] 王成勇，王雷刚，黄瑶，金云光，基于虚拟中间过渡体技术的辊锻模设计，锻压装备与技术，2004，3
[23] Z. Adamczyk, D. Jon'czyk, K. Kociotek, A new approach to a CAD/CAM system as a part of distributed environment: Intranet database, Journal of Materials Processing Technology, 2003, 7
[24] 王睿，MasterCAM 8.0基础教程，人民邮电出版社，2002，1
[25] C.M. Hoffmanna, KJ. Kim, Towards valid parametric CAD models Department
of Computer Sciences, Purdue University 2000.3
[26] 孟少龙主编，机械加工工艺手册，机械工业出版社，1991，9
[27] 张泉方，陈火根，计算机网络实用教程，中国水利水电出版社，2002，9
[28] OUYANG Ying-xiu, TANG Min, Distributed collaborative CAD system based on Web Service, Journal of Zhejiang University SCIENCE, 2002, 3
[29] Zbigniew Adamczyk, CAD/CAM technological environment creation as an interactive application on the Web, Journal of Materials Processing Technology,2001, 11
[30] Whiteside, R.A,Pancerella, C.M,Klevgard, P., ACORBA-based manufacturing environment System, Proceedings of the Thirtieth Hwaii International Conference,Hwaii, 1997, vol. 1: 34—43.
[31] 王成勇，王雷刚，黄瑶，金云光，基于C／S和B／S两种模式下模具加工常用刀具参数与切削用量远程查询系统研究，机械工程师，2004，1
[32] 肖帆等，Delphi 6.0 Programming Guide实用编程教程 北京希望电子出版社2001，11
[33] 张子江等，Delphi 6.0高级开发范例 电子工业出版社2002，11
[34] 网冠科技，Delphi 6网络及数据库时尚编程百例，机械工业出版社，2002，10
[35] 刘海涛，童英，Delphi 5英特网及数据库程序设计，清华大学出版社，2001，8
[36] 段兴，唐一丁，Delphi 6数据库实用程序设计，人民邮电出版社，2002，10
[37] 任俊良，Delphi 6课程设计案例精编，中国水利水电出版社，2002，3
[38] 曾令友著，Delphi 5.0数据库应用开发，北京：中国水利电力出版社，2000．4
[39] 至迈科，ASP使用手册，学生大下载中心www.studa.com
[40] 邓奕MasterCAM软件的工艺性研究，组合机床与自动化加工技术，2002，3
[41] 杨庆东，陈秀梅，用MasterCAM软件进行5轴联动数控编程和仿真，CAD／CAM与制造业信息化，2003．7
[42] 雷利平，张立新MasterCAM在加工中心的应用，西安工业学院学报，2002，9
[43] 李志刚，模具CAD／CAM，机械工业出版社，1997，10
[44] 刘炳文，Visual Basic程序设计教程，清华大学出版社，2002，1
[45] 贾策，李汉明，SolidWorks 2001实践与提高，重庆大学出版社，2001，11
[46] 江洪，李仲兴，邢启恩，SolidWorks 2003二次开发基础与实例教程，电子工业出版社，2003，6
[47] 谭浩强，高峰霞，廖彬山Visual Basic 6.0中文版提高与应用，清华大学出版社，1999，11
[48] 董玉德，谭建荣，赵韩，基于约束参数化的设计技术研究现状分析，中国图象图形学报，2002，7
[49] 王先逵主编，计算机辅助制造，清华大学出版社，1998，7
[2] 武昭晖，CAD／CAM技术及其发展趋势，计算机应用，2002，第2期
[3] 刘强，蒋玉明，虚拟制造技术与模具CAD／CAE／CAM，锻压技术，2001，第6期
[4] 赵付清，余冬梅，基于特征的CAD／CAPP／CAM知识集成技术研究，机械，2003，第5期
[5] 朱征，郭志全，模具CAD／CAM的现状和发展，机械研究与应用，2003，6
[6] 王成勇，领略三维设计业界主流的风彩，电脑知识与技术，2002，5
[7] 宋大虎，韩新民，基于Web的CAD零件图库系统应用研究，机械设计，2002，10
[8] 吴机际，洪德梅，CAD技术——现代产业技术的基础，农机化研究，2002，11
[9] 吴毅杰、张志明，C／S与B／S的比较及数据库访问技术，船舶电子工程，2003，2．
[10] 楼佩煌，基于Web的客户化分布式网络制造技术，数据采集与处理，2001，6
[11] 戴春祥，CAD／CAM最新技术浅析，慧眼聚焦，2000，11
[12] 锻工手册编写组，锻工手册，机械工业出版社，1978，11
[13] Hui-Fen Wang, You-Liang Zhang, CAD/CAM integrated system in collaborative developmentenvironment, Robotics and Computer Integrated Manufacturing, 18 (2002) 135-145
[14] R. Mantripragada, G. Kinzel, T. Altan. A Computer-Aided Engineering System for Feature-Based Design of Box-Type Sheet Metal Parts. Journal of Material Processing Technology. 1996, 57 (1):241—248
[15] 张承鉴，辊锻技术，机械工业出版社，1986
[16] 锻模设计手册编写组，锻模设计手册，机械工业出版社，1993，9
[17] 王钰，老虎工作室编，用VBA开发AutoCAD 2000应用程序，北京：人民邮电出版社，1999，10
[18] 刘艳斌，王建平，OLE Automation技术在CAD／CAM集成中的应用，计算机应用，2000，3
[19] Ping-Yi Chao, Yu-chou Wang, A Data Exchange Framework for Networked CAD/CAM, Computers in Industry 44 (2001)
[20] Christoph M Hoffman, Robert Joan-Arinyo, CAD and the product master model,Computer-Aided Design, Vol.30, 1998, 10
[21] 庄晓辉，王雷刚，黄瑶，基于ActiveX Automation的锻造工艺设计，现代制造工程，2002．7
[22] 王成勇，王雷刚，黄瑶，金云光，基于虚拟中间过渡体技术的辊锻模设计，锻压装备与技术，2004，3
[23] Z. Adamczyk, D. Jon'czyk, K. Kociotek, A new approach to a CAD/CAM system as a part of distributed environment: Intranet database, Journal of Materials Processing Technology, 2003, 7
[24] 王睿，MasterCAM 8.0基础教程，人民邮电出版社，2002，1
[25] C.M. Hoffmanna, KJ. Kim, Towards valid parametric CAD models Department
of Computer Sciences, Purdue University 2000.3
[26] 孟少龙主编，机械加工工艺手册，机械工业出版社，1991，9
[27] 张泉方，陈火根，计算机网络实用教程，中国水利水电出版社，2002，9
[28] OUYANG Ying-xiu, TANG Min, Distributed collaborative CAD system based on Web Service, Journal of Zhejiang University SCIENCE, 2002, 3
[29] Zbigniew Adamczyk, CAD/CAM technological environment creation as an interactive application on the Web, Journal of Materials Processing Technology,2001, 11
[30] Whiteside, R.A,Pancerella, C.M,Klevgard, P., ACORBA-based manufacturing environment System, Proceedings of the Thirtieth Hwaii International Conference,Hwaii, 1997, vol. 1: 34—43.
[31] 王成勇，王雷刚，黄瑶，金云光，基于C／S和B／S两种模式下模具加工常用刀具参数与切削用量远程查询系统研究，机械工程师，2004，1
[32] 肖帆等，Delphi 6.0 Programming Guide实用编程教程 北京希望电子出版社2001，11
[33] 张子江等，Delphi 6.0高级开发范例 电子工业出版社2002，11
[34] 网冠科技，Delphi 6网络及数据库时尚编程百例，机械工业出版社，2002，10
[35] 刘海涛，童英，Delphi 5英特网及数据库程序设计，清华大学出版社，2001，8
[36] 段兴，唐一丁，Delphi 6数据库实用程序设计，人民邮电出版社，2002，10
[37] 任俊良，Delphi 6课程设计案例精编，中国水利水电出版社，2002，3
[38] 曾令友著，Delphi 5.0数据库应用开发，北京：中国水利电力出版社，2000．4
[39] 至迈科，ASP使用手册，学生大下载中心www.studa.com
[40] 邓奕MasterCAM软件的工艺性研究，组合机床与自动化加工技术，2002，3
[41] 杨庆东，陈秀梅，用MasterCAM软件进行5轴联动数控编程和仿真，CAD／CAM与制造业信息化，2003．7
[42] 雷利平，张立新MasterCAM在加工中心的应用，西安工业学院学报，2002，9
[43] 李志刚，模具CAD／CAM，机械工业出版社，1997，10
[44] 刘炳文，Visual Basic程序设计教程，清华大学出版社，2002，1
[45] 贾策，李汉明，SolidWorks 2001实践与提高，重庆大学出版社，2001，11
[46] 江洪，李仲兴，邢启恩，SolidWorks 2003二次开发基础与实例教程，电子工业出版社，2003，6
[47] 谭浩强，高峰霞，廖彬山Visual Basic 6.0中文版提高与应用，清华大学出版社，1999，11
[48] 董玉德，谭建荣，赵韩，基于约束参数化的设计技术研究现状分析，中国图象图形学报，2002，7
[49] 王先逵主编，计算机辅助制造，清华大学出版社，1998，7