1 箱體類零件的結構特點

　　箱體類零件一般起著支撐、容納、定位和密封等作用，外形大多為6個或5個平面組成的封閉式多面體，分整體式和組合式兩種。箱體的種類很多，其尺寸大小和結構形式隨著機器的結構和箱體在機器中功用的不同而存在著較大的差異。但從工藝上分析，它們仍有許多共同之處，其主要結構特點大致有：結構形狀比較復雜，加工精度要求高，加工工序多、工藝復雜。

　　2 箱體類零件的CAD/CAM系統設計

　　2.1 CAD/CAM系統總體結構

　　2.2 基于特征的箱體類零件信息描述

　　特征是指在設計、制造及相關過程中可以識別的、包含特定形狀和工程意義的基本信息單元。基于特征的零件信息描述方法不是按傳統的幾何體、素(如塊、體、圓柱體等)來描述零件，而是根據零件的幾何特征(如孔、槽等)或加工工藝特征(如是否車、銑、銼等)來描述零件。在具體的描述方法中，不僅含有結構和幾何信息，同時含有制造和工藝信息，是設計中體素概念與制造加工過程中形面概念的綜合反映。這就使得設計和制造融為一體，相互之間易于實現信息的共享和交換。

　　因為Pro/E支持面向對象的技術，而其自身具有全相關性的尺寸驅動功能。為了與Pro/E緊密結合，最大限度的利用Pro/E內部的強大內核，本系統采用了面向對象的設計方法，用類和對象來定義特征，并利用對象的封裝性實現對特征的封裝，只要指定系統控制模塊幾個特征參數就可以完全確定特征的形狀。特征作為幾何信息和非幾何信息的載體，在本系統中是用一組私有變量來定義的，系統提取的零件信息就儲存在這些變量當中。

　　圖1 箱體零件CAD/CAM集成系統框圖

　　在零件的產品建模過程中，形狀特征是產品定義模型中最主要的內容，設計人員主要是從滿足功能要求、裝配要求、制造工藝要求等幾個方面來構造零件，所以不同的零件特征對于構造零件的形狀所起的作用是不同的。本系統將特征劃分為主形狀特征和輔助形狀特征。主形狀特征用于構造零件的主體形狀結構，輔助形狀特征用于對形狀結構進行局部修飾，它附加于主特征之上。箱體零件無論為何種類型，其形體一般是由包容其它組件的空腔、軸承孔、安裝板、筋板等組成，因些可以把箱體基體作為主特征，而把其它的所有結構作為輔助特征。

　　2.3 箱體類零件NC加工過程描述

　　從總體上講利用Pro/NC生成數控程序的過程與產品實際加工的流程是一致的，包括以下幾個部分：

　　1)加工前準備。包括：創建工件參考模型;創建工件。建立加工數據庫(包括NC機床、刀具、夾具配置等)。

　　2)創建NC加工文件。

　　3)建立制造模型。選擇或創建工件，與所設計的箱體零件(參考模型)裝配在一起建立制造模型。

　　4)定義操作。操作是一系列NC序列的集合，包括定義操作模式、定義機床、定義夾具、定義加工坐標系、定義初始點和返回點、定義工件材料、定義退刀面等。

　　5)定義NC序列。NC序列是在加工條件下來描述刀具運動軌跡的，包括建立NC加工類型、設置加工刀具、設置加工工藝參數、選擇加工對象、定制刀具路徑等。

　　6)后置處理。通過后置處理產生適于指定數控機床的數控加工代碼，實現零件的數控加工。

　　3 在Pro/E環境下系統的設計與實現

　　在箱體類零件設計和加工系統的實施中，選用Pro/E Wildfire 2.0軟件作為開發平臺，以Visual C++開發工具，向Pro/E Wildfire環境中添加菜單，擴展Pro/E的功能。為此需要編寫應用程序模塊，與Pro/E Wildfire進行功能連接。當然，對于用戶而言，該功能也可選用其它的CAD/CAM系統加以實施，這一點在本質上是一致的。

　　3.1 開發工具簡介

　　Pro/TOOLKIT應用程序是指利用Pro/E系統提供的PrOITOOLKIT工具包的支持，用C++語言進行程序設計，建立能夠在Pro/E環境下運行的程序(后綴為.exe)或動態庫鏈接文件(后綴為.DLL)形式的程序。Pro/TOOLKIT支持在Windows2000/NT/XP操作系統下使用C語言或C++語言進行程序設計，本系統采用Microsoft Visual C++6.0作為編譯器和連接器，在此集成環境下完成程序的設計、調試和編譯。

　　3.2 箱體零件CAD系統的實現

　　3.2.1 源文件編寫

　　源文件包括資源文件和程序文件。資源文件包括菜單資源和對話框文件。

　　1)菜單欄菜單資源文件編寫：將編寫好的菜單文件保存為“*.txt"格式的文本文件。

　　2)程序源文件的編寫：使用C/ C++語言編寫，是整個程序開發的核心部分。該過程要創建動態連接庫文件，選擇“動態庫連接使用共享MFC DLL”選項。

　　3.2.2 程序的編譯和連接

　　1)設置頭文件包含路徑

　　ProfrOOLKTT頭文件位于protoolkit/include文件夾下，在VC的集成開發環境中選擇“工具/選擇”，打開選擇對話框，進行設置。

　　2)設置庫文件路徑

　　方法同1)，庫文件位于protoolkidi486-nt/obj文件夾下。

　　3)設置連接所需庫文件

　　在“project/settings”菜單下，設置圖鏈接文件，在“分類”選項中選“Link ”。其中mpr.lib為VC++系統的靜態庫鏈接文件。Protk-dll.lib為Pro/TOOLKIT所需的靜態庫鏈接文件。由于沒有采用Pro/ TOOLKIT提供的make文件生成應用程序，在VC++環境下直接連接會出現報錯而不能生成DLL文件，因此要設定強制文件輸出。

　　3.2.3 應用程序注冊

　　注冊文件是一個記事本文件。制作一個“ protk.dat”的注冊文件，通過這個文件向Pro/E提供Pro/TOOLKIT應用程序的相關信息。這樣才能使Pro/TOOLKIT應用程序加載到Pro/E環境中，并在其中運行。

　　3.3 箱體零件CAM系統的實現

　　目前Pro/E已在制造業中得到了廣泛的應用，但在其NC程序設計環節中操作比較復雜，特別是需要人工方式輸入大量的參數，工作量很大，從而影響了系統的使用效率。通過對Pro/NC的二次開發技術研究，在Pro/E進程中加入交互菜單，通過菜單實現對外部刀具數據庫的訪問，實現刀具參數的自動輸入，在很大程度上減輕了操作人員的工作強度，減少了錯誤率，同時提高了NC編程的效率。圖2顯示了Pro/E系統、Pro/TOOLKIT應用程序和MFC應用程序之間的通信關系。

　　圖2 應用程序通信方案

　　3.3.1 建立切削刀具庫文件

　　根據Pro/NC模塊中的車、銑加工類型，主要用Access數據庫創建這兩類加工的相關數據庫(車削刀具庫和銑削刀具庫)，并通過ODBC接口來訪問數據庫。本系統以創建銑削刀具庫為主要工作。

　　1)在Pro/NC刀具設置對話框中，根據詢問提示的內容輸入各種刀具參數。

　　2)利用Access建立名為“銑削刀具庫”文件，其中包括多個不同類型的表格，并將各種刀具的參數按照表的格式進行設置。

　　3)將銑削刀具庫中各種類型的刀具表格轉換成記事本文件格式，供Pro/E在設計NC序列時直接調用。

　　4)設置數據源(ODBC)，用于應用程序訪問所建立的切削刀具庫。

　　3.3.2 刀具庫的訪問

　　編寫以*.txt為后綴的菜單文件，創建Pro/WildTapOutput.dll文件(該文件用來最終訪問切削刀具庫)，利用Pro/TOOLKIT實現菜單的添加。設置Pro/E的啟動目錄修改屬性、設定Pro/TOOLKIT的頭文件路徑，編寫注冊文件，注冊運行應用程序，建立訪問銑削刀具庫文件。

　　4 系統運行驗證

　　導入參考零件(GPJ加壓過濾機減速器箱體)，進行必要的特征加減和參數修改與設置，運用建立的CAD系統完成該零件的實體造型設計;根據加工工序，在NC序列的設置過程中，系統彈出刀具設置對話框時，通過添加的菜單，啟動訪問外部刀具庫程序，完成刀具參數的調用，并根據實際加工條件對刀具參數進行必要的修改，如此完成整個箱體零件的加工內容設置。執行后處理程式，生成指定數控機床的NC代碼和NC檢測。經過刀具路徑模擬和加工仿真驗證，生成的數控程序完全正確。

　　5 結論

　　1)在Pro/TOOLKIT開發環境下，利用基于特征的零件信息描述方法，可有效地實現集成環境下零件信息的識別、整理、傳遞，提高了系統的集成化程度。

　　2)利用Pro/E提供的數據庫和PrOITOOLKIT提供的接口函數進行開發，可實現在Pro/E環境下的一體化操作與數據共享。