朱春東，張滿春，信昆峰

ZHU Chun-dong, ZHANG Man-chun, XIN Kun-feng

（武漢理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，武漢 430070）

0 引言

雖然，在當(dāng)前的中小型模鍛企業(yè)中，軸對(duì)稱零件占據(jù)了模鍛件生產(chǎn)的主流，但是異形件的生產(chǎn)在模鍛件的使用和發(fā)展中，同樣不可或缺。目前，在中小型模鍛企業(yè)中，CAPP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已取得快速發(fā)展，并為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，其研究主要集中在軸對(duì)稱模鍛件的CAPP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，對(duì)異型模鍛件CAPP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)卻很少見(jiàn)。如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)工藝的設(shè)計(jì)方法編制工藝文件的話，則存在如下缺點(diǎn)[1]：

1）對(duì)工藝人員的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度要求較高；

2）編制工藝文件勞動(dòng)強(qiáng)度高,重復(fù)勞動(dòng)量大，效率低；

3）難以實(shí)現(xiàn)工藝文件的最優(yōu)化和信息共享；

4）不能將工藝專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)集中起來(lái)加以充分地利用。

這對(duì)企業(yè)的技術(shù)能力、工藝能力無(wú)疑是個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，所以，手工編制工藝很難適應(yīng)市場(chǎng)。另外，彎頭刮板類模鍛件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，已有的CAPP系統(tǒng)不能滿足其使用要求。所以，建立此類模鍛件的CAPP系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前社會(huì)的中小型企業(yè)發(fā)展的迫切需要。

1 基于UG的CAPP系統(tǒng)概述

系統(tǒng)利用UG、VC++6.0等軟件實(shí)現(xiàn)了碗頭掛板模鍛件的三維模型參數(shù)化設(shè)計(jì)，包括碗頭掛板建模參數(shù)的提取、表達(dá)式的應(yīng)用、三維模型的建立、尺寸約束，以及應(yīng)用程序工程的建立、程序的編寫(xiě)、程序的編譯和程序的測(cè)試，并結(jié)合UG電子表格、VC++6.0編程和Excel VBA功能，建立了報(bào)價(jià)單模塊。實(shí)現(xiàn)了碗頭掛板的三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了碗頭掛板體積、重量和復(fù)雜系數(shù)的自動(dòng)計(jì)算和輸出，以及報(bào)價(jià)單的快速生成。

另外，利用在UG環(huán)境下對(duì)UG/Open API、UG/Open GRIP、UG/Open MenuScript、UG/Open UIStyler的合理使用，同時(shí)借助VC++編程以及其它一些輔助軟件（EXCEL電子表格、PDF出圖等）的操作[2]，通過(guò)模具圖自動(dòng)生成和報(bào)價(jià)模塊的建立，實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)的優(yōu)化，通過(guò)對(duì)掛板類零件CAPP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，拓展了CAPP系統(tǒng)在異形模鍛件的應(yīng)用，技術(shù)路線框圖如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線圖

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.1 參數(shù)化建模模塊設(shè)計(jì)

在此系統(tǒng)中，采用三維模型與程序控制相互結(jié)合的方式，三維模型通過(guò)UG的交互界面來(lái)創(chuàng)建，而不是由程序來(lái)創(chuàng)建。在創(chuàng)建好的三維模型基礎(chǔ)上，根據(jù)部件的設(shè)計(jì)要求建立一組可以完全控制三維模型形狀和大小的設(shè)計(jì)參數(shù)。參數(shù)化程序針對(duì)該部件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的查詢、修改，根據(jù)新的參數(shù)值更新模型從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)變更。

首先，從碗頭掛板類零件的三視圖中提取建模的主要參數(shù)，以此建立尺寸表達(dá)式，然后，應(yīng)用UG的建模模塊進(jìn)行碗頭掛板的三維模型設(shè)計(jì)，按照普通零件的建模方法即可，但是在輸入草圖參數(shù)和特征參數(shù)時(shí)，必須輸入之前建立的表達(dá)式參數(shù)，實(shí)現(xiàn)尺寸約束。再應(yīng)用UG MenuScript菜單技術(shù)編寫(xiě)菜單文件，并進(jìn)入U(xiǎn)IStyler可視化界面模式，設(shè)計(jì)用戶界面對(duì)話框，最后通過(guò)一系列編程，就可以在UG界面下實(shí)現(xiàn)碗頭掛板三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)[3,4]。下圖2為更新表達(dá)式值后的碗頭掛板：

圖2 更新表達(dá)式值后的碗頭掛板

2.2 工程圖模塊設(shè)計(jì)

在整個(gè)工程圖模塊中，研究重心在于實(shí)現(xiàn)鍛件圖、模鍛工藝卡片和熱處理工藝卡片的自動(dòng)生成。因?yàn)樵趯?shí)現(xiàn)工程圖自動(dòng)生成的設(shè)計(jì)中，鍛件圖、模鍛件工藝卡片和熱處理工藝卡片的基本原理是相同的，所以，本文將著重介紹碗頭掛板鍛件圖自動(dòng)生成模塊的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于充分利用AutoCAD軟件在二維圖創(chuàng)建方面的優(yōu)勢(shì)，和UG軟件在工程圖控制方面的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)工程圖模板的dwg格式和prt格式的轉(zhuǎn)換。在創(chuàng)建工程圖模板過(guò)程中，需要首先根據(jù)鍛件圖、模鍛工藝卡片和熱處理工藝卡片的圖紙布局和標(biāo)題欄設(shè)計(jì)，創(chuàng)建出空白工程圖模板。將之前保存的prt格式的碗頭掛板鍛件圖圖紙模板導(dǎo)入，通過(guò)修改其字體、線條、尺寸等，便可完成碗頭掛板鍛件圖模板的設(shè)計(jì)。再將創(chuàng)建的三個(gè)工程圖模板導(dǎo)入為UG的默認(rèn)模板。所得模板如圖4所示。最后，將圖2所示的碗頭掛板三維模型導(dǎo)入上述所創(chuàng)建的工程圖模板中，通過(guò)尺寸標(biāo)注和對(duì)象屬性的填寫(xiě)后，即可做完碗頭掛板鍛件圖的模板，再輔以用戶界面和程序設(shè)計(jì)，就可以實(shí)現(xiàn)工程圖的自動(dòng)生成。圖3、4所示的分別是UG默認(rèn)工程圖模板縮略圖和碗頭掛板鍛件圖模板。

圖3 UG默認(rèn)工程圖模板縮略圖

圖4 碗頭掛板鍛件圖模板

2.3 報(bào)價(jià)單模塊設(shè)計(jì)

該報(bào)價(jià)模塊，使用Excel VBA創(chuàng)建報(bào)價(jià)單樣板，并通過(guò)VC程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)報(bào)價(jià)單樣板與UG軟件的鏈接，通過(guò)UG中的按鈕操作就可以進(jìn)入報(bào)價(jià)單的設(shè)計(jì)，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。

首先，進(jìn)入U(xiǎn)G軟件提供的Excel電子表格，并制作報(bào)價(jià)單模板。然后，新建一個(gè)一個(gè)工作表，并進(jìn)入報(bào)價(jià)模塊用戶界面，建立材料工作表，包括材料牌號(hào)與材料單價(jià)；同時(shí)創(chuàng)建詢價(jià)單位工作表，包括單位名稱、電話、傳真、單位地址和郵編等信息。利用Excel VBA功能，為報(bào)價(jià)模塊中所用到的控件，編配程序代碼，將其與數(shù)據(jù)庫(kù)建立鏈接，同時(shí)將數(shù)據(jù)輸出到報(bào)價(jià)單模塊中相應(yīng)的表格處，這樣就完成了報(bào)價(jià)單的設(shè)計(jì)。

如圖5所示為報(bào)價(jià)模塊用戶界面：

圖5 報(bào)價(jià)模塊用戶界面

3 實(shí)例檢驗(yàn)

以WS—32S碗頭（如圖6）掛板的模鍛設(shè)計(jì)為例，檢驗(yàn)過(guò)程如下：

1）參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊檢驗(yàn)。從WS—32S碗頭掛板三視圖中，提取出與UG界面對(duì)話框中對(duì)應(yīng)的尺寸參數(shù)，輸入對(duì)話框，即可獲得新的碗頭掛板零件的三維模型。

2）報(bào)價(jià)模塊檢驗(yàn)。進(jìn)入電子表格編輯窗口，在報(bào)價(jià)單模塊中填寫(xiě)零件圖號(hào)、鍛件重量并檢驗(yàn)填寫(xiě)是否正確。然后點(diǎn)擊報(bào)價(jià)單工作表，此時(shí)報(bào)價(jià)單已經(jīng)填寫(xiě)完成。

3）工程圖模塊檢驗(yàn)。本文以模鍛工藝卡片為例來(lái)驗(yàn)證工程圖模塊設(shè)計(jì)的正確性，在碗頭掛板三維模型界面下打開(kāi)已創(chuàng)建的碗頭掛板模鍛工藝卡片模板，將碗頭掛板導(dǎo)入，即可得到碗頭掛板的模鍛工藝卡片。

如圖6、7所示：

4 結(jié)束語(yǔ)

1）本文借助UG二次開(kāi)發(fā)工具，對(duì)碗頭掛板類模鍛件的CAPP系統(tǒng)展開(kāi)研究，有效的節(jié)省了工人的勞動(dòng)時(shí)間，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，在中小型模鍛件企業(yè)中已經(jīng)得到應(yīng)用[5]。

圖6 WS—32S碗頭掛板模鍛工藝卡片

圖7 報(bào)價(jià)單打印版

2）碗頭掛板作為異型模鍛件的一種，具有很好的代表性，希望碗頭掛板CAPP系統(tǒng)的建立，作為一種開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和研究導(dǎo)向，能促進(jìn)更多更復(fù)雜異形件CAPP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。并展望能夠結(jié)合CAE/CAM軟件，實(shí)現(xiàn)異型模鍛件設(shè)計(jì)、分析、制造的一體化。

[1]李宏,董長(zhǎng)雙.CAPP的應(yīng)用分析及發(fā)展趨勢(shì)[J].山西冶金,2005,97(1),42.

[2]朱春東,張?jiān)陉?yáng),劉宇峰.基于UG二次開(kāi)發(fā)模鍛CAPP系統(tǒng)研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2009,(31),52.

[3]劉新宇,王高潮,竇蓉,等.基于UG的模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)的研究[J].模具制造,2003,11(8),6-9.

[4]魏崢,江洪.UG NX3基礎(chǔ)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[5]魏敏,馬云,葛云,等.中小型企業(yè)CAPP技術(shù)應(yīng)用研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2005,18(2),8.