本文探討研究了對WELDSYS焊接系統開發的相關內容。

　　在建筑、橋梁、汽車、壓力容器和機械等工程領域都廣泛使用焊接構件，焊接構件通常作為工程設備的主體或支撐結構，有很高的質量技術要求，這對焊接構件的設計與制造工作量很大。目前使用的AutoCAD、Pro/ENGINEER和NX等工程軟件并沒能很好地解決焊接設計問題，設計人員任務重，效率低。而WELDSYS焊接系統的開發恰好解決了這個問題，本系統可實現焊接構件的裝配設計、焊縫定義、組件工程圖的輸出、坡口加工或凹槽零件圖的輸出，自動化程度高，設計精度和設計效率都有出色的表現，可靠性高、實用性強。

　　一、WELDSYS焊接系統的組成

圖1 焊接系統的組成

　　本系統主要有標準件庫、公用數據庫、焊接組件設計模塊、焊縫定義模塊、組件工程圖繪圖模塊、加工坡口和凹槽零件的繪圖模塊以及數據轉換接口等組成，如圖1所示。它以3D 數據模型為基本數據結構，使用單一數據庫，全約束、尺寸完全相關，實現了裝配設計、焊接設計、零件設計、工程圖輸出一體化以及CAD與CAM一體化，與其他流行軟件可進行數據交換，兼容性好。

　　二、WELDSYS功能模塊及作用

　　1.標準件庫

　　提供了焊接構件常用的型材構件，如圓鋼、方鋼、六角鋼、板材、管材、工字鋼、角鋼和槽鋼等型材構件，壓力容器、大直徑管等通用構件。它們以參數化成型件出現，可根據需要修改參數直接用于裝配設計。

　　2.公用數據庫

　　為系統提供了一系列設計模板，如裝配設計環境模板、零件設計環境模板、組件工程圖繪制模板和元件工程圖繪制模板，為參數化設計提供了大量原型零件、標準材料數據庫、特殊符號庫等。

　　3.焊接組件設計模塊

　　焊接組件是一個裝配件，該模塊利用Pro/ENGINEER裝配技術進行裝配設計。

　　(1)選擇已經設計好的需要焊接的組件;

　　(2)設計焊接組件。利用裝配設計的方法，可自下而上利用已有的構件、標準件完成裝配設計，也可采用自上而下的方法從概念設計、原理設計再到裝配設計。

　　4.焊縫定義模塊

　　包括焊接環境設計：定義焊條、工藝及參數，選擇焊接類型，選擇實焊與輕焊表現形式，決定輸出數據源是組件還是元件，定義焊縫、坡口加工或焊接凹槽的位置、形狀和尺寸，設置其他任何參數或焊接工藝。

　　5.焊接組件繪圖模塊

　　通過焊接組件繪圖和對焊接接頭注釋，表達焊接裝配;生成材料清單(BOM表)或帶有焊縫參數的Pro/REPORT表。

　　6.拆分元件及元件工程圖輸出

　　該模塊提供了對定義有坡口或凹槽的元件從組件中分解出來，詳細表達元件的結構形狀、尺寸大小和技術要求等。

　　三、WELDSYS開發關鍵技術

　　本系統是基于Pro/ENGINEER Wildfire 3.0為平臺，以Pro/TOOLKIT為開發工具，使用VC++.NET2002作為編譯工具，充分利用VC++.NET語言的功能和Pro/TOOLKIT提供的C/C++函數的集合，編寫出執行程序，作為Pro/ENGINEER的一個外掛插件或模塊使用，以滿足焊接設計需要。

　　1.Pro/ENGINEER參數化設計

　　標準構件是一系列依據國標型號的型材零件，在設計上充分利用了Pro/ENGINEER參數化設計思想，將原型件參數化，通過控制主要參數，實現組件對元件的不同設計要求。具體實現中要針對構件的結構特點設定必要的有限個參數，并與原型所有構造尺寸建立關系式，以實現整體參數化驅動造型。

　　2.ODBC數據庫應用

　　標準構件的參數是由相應國標提供，本系統是使用以下步驟操作數據庫。

　　(1)使用Microsoft Visual FoxPro6.0建立各種型材件數據庫表，并通過Microsoft WindowsXP控制面板的管理工具，新建一個數據源。

　　(2)由VC++.NET對話框模板資源創建對話框及列表控件，并添加相應對話框類。

　　(3)建立數據表集類，使用CRecordset類來綁定數據表。

　　(4)設計調用函數和對話框消息響應函數，完成從數據庫讀取信息，顯示在列表框中，以及其他操作，如圖2所示。

圖2 ODBC數據庫應用

　　3.裝配技術

　　裝配設計有兩種典型的方法，即自下而上和自上而下的裝配設計。本系統采用自下而上的裝配設計方法：引用已經構造好的零件模型、組件模型或參數化設計的模型，按組件或復合構件的結構順序，由最低層的元件開始，再逐級向上完成裝配建模。用到Pro/TOOLKIT兩個主要函數。

　　(1)元件裝配函數，其函數原型定義如下：

　　#include //包含頭文件 ProError ProAsmcompAssemble(ProAssembly owner_assembly， //裝配件的句柄

　　ProSolid component_model，//是需要裝配進來的模型句柄

　　ProMatrix init_pos，//是一個轉置矩陣，用于設置元件的初始位置

　　ProAsmcomp*feature//返回之后的元件對象)

　　Returns: PRO_TK_NO_ERROR //返回成功; PRO_TK_BAD_INPUTS //返回錯誤;

　　(2)重新定義裝配元件的裝配約束函數，其函數原型定義如下：

　　#include //包含頭文件ProError ProAsmcompConstrRedefUI( ProAsmcomp *p_feat_handle//裝配元件對象句柄)

　　Returns:PRO_TK_NO_ERROR//返回成功; PRO_TK_BAD_INPUTS//返回錯誤;PRO_TK_USER_ABORT //返回中止;

　　4.焊縫定義

　　包括焊縫、坡口加工和凹槽的參數定義、特征定義。驅動源是元件或組件，采用實焊或是輕焊幾何表達。其中實焊(SOLID)指設計中創建并顯示實體幾何，“焊縫”或“坡口加工”特征包含了制造所需的所有必要數據，并在設計中用實焊幾何表示，如圖3所示。輕焊(LIGHT)指參考現有曲線或邊，但沒有其自身的幾何。焊縫或坡口加工特征包括制造必需的所有參數，但只用其參照的幾何(邊、曲面)表示，如圖4所示。實焊坡口加工的減少會顯著減少設計的再生和圖形載入時間，當模型中有大量焊縫和坡口加工時，可使用輕焊表達，在制造需要時可將它們容易得轉為實焊表達。

　　5.元件拆分技術

　　在組件環境下定義的焊接特征、坡口加工切口和凹槽的幾何形狀及尺寸大小，需要在元件圖中表達，以便在焊接前提前加工好。為此可選擇元件作驅動源進行焊接定義，利用Pro/ ENGINEER模型單一數據庫的特點，直接讀取元件數據庫的文件進行繪圖輸出，并實現模型編輯、數據更新同步。

　　6.2D工程圖繪制

　　Pro/ENGINEER是三維數據庫，通過矩陣變換很容易輸出二維圖形。本系統是基于自定義2D模板實現工程圖繪制。主要使用的是Pro/TOOLKIT函數，其函數原型如下：

　　ProError ProDrawingFromTmpltCreate( ProName name, //新的繪圖名

　　ProName dwg_template, //繪圖模板名

　　ProModel * model, //創建繪圖時使用的實體模型名 ProDwgcreateOptions options, //繪圖創建的選項 ProDrawing * drawing, //創建的繪圖對象

　　ProDwgcreateErrs * errors ) //創建繪圖引起的警告和錯誤列表

　　其中參數options的取值為：PRODWGCREATE_DISPLAY_DRAWING：在窗口顯示新的繪圖;

　　PRODWGCREATE_SHOW_ERROR_DIALOG：顯示模板錯誤對話框;

　　PRODWGCREATE_WRITE_ERRORS_TO_FILE：將錯誤寫入磁盤文件。

　　7.標準模板應用及自定義模板

　　使用Pro/ENGINEER符合國標的元件模板(mmns_part_ solid)和組件模板(mmns_asm_design)，作為實體模型文件讀入。二維繪圖可使用公制模板，如a0_drawing，或國標圖樣A0、A1、A2、A3、A4，也可自定義繪圖模板，根據廠標或習慣格式定制。將所有模板文件存為一個公用數據庫，便于系統調用。

　　8.焊接報告生成

　　在焊接工程圖中定義一個報告列表，添加重復區域，插入焊接參數(weldasm)，由參數變量訪問繪圖焊接數據，自動生成焊接報告。

　　四、WELDSYS應用實例

　　本系統的菜單體系如圖5所示，可實現多種設計目的。某機架組件如圖6所示，要求焊接定義并繪制帶切口的元件圖。使用本系統具體操作步驟如下。

　　(1)選擇焊接系統→設計組件，從選擇文件對話框中，找到該機架文件名，并打開。

　　(2)焊接系統→焊縫定義，選取焊接類型及參數，如圖7所示，焊接定義結果，如圖8所示。

　　(3)焊接系統→焊接元件繪圖，從元件繪圖對話框(見圖9)中選擇輸出元件，結果如圖10所示。其他應用限于篇幅在此省略。

　　五、結論

　　本系統專為焊接設計工作定制，對從事焊接構件設計的技術人員來說，可從繁瑣的設計中解放出來，實現焊接設計自動化、高效化，提高了焊接設計的質量和進度，在焊接工程領域具有廣泛的應用價值。