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平面钣金零件自动尺寸标注软件的设计 |
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作者：江苏大学 唐建中 程亮 |
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摘要：本文介绍了一种对数控工艺设计过程中产生的平面零件图进行处理，自动生成生产过程中必需的工艺图纸的软件设计方案。利用本文介绍的流程设计的工艺软件在实际过程中极大地提高了工艺设计的效率和质量，大幅度地缩短了产品的设计周期。
关健词：二次开发；自动形状识别；自动尺寸标注
1 应用背景介绍
随着我国经济的不断发展和电力行业的技术改革的不断进行，大量自动化程度较高的设备被应用到生产过程中。在开关柜生产企业和其他一些在其产品中大量应用钣金零件的企业中，从国外引进的数控剪、冲、折等自动化设备得到了广泛的应用。这些设备大大地提高了生产效率和零件的质量。本文所介绍的软件主要应用在数控冲床工艺设计过程中，根据钣金工艺设计过程，依据相关软件生成的平面钣金零件自动地实现尺寸的标注，自动生成生产过程中必需的工艺图纸。
2 软件流程
软件的流程如图(1)。
首先，为了保证最后生成的图纸与手工标注的图纸一致，在程序开始运行以后，软件应当提示工艺人员对尺寸标注的方式进行以下两项选择：
(ａ).零件尺寸的分布方式。在所有采用数控冲的工艺过程中，所有的展开图都应当采用坐标方式标注尺寸。对于简单的零件，一般将尺寸放在零件的左方和下方。对于复杂的零件，工艺人员可以选择把尺寸均匀地分布在零件的四个方向上。
(ｂ).当程序发现了不能识别的开孔时应如何处理。一般有两种选择：第一种不做处理，程序不标注不能识别的开孔位置尺寸。第二种缺省方式标注。(即采用一种与轮廓尺寸标注相类似的算法标注不能识别的开孔的位置尺寸)
第二步，由于原有的图纸中，零件的尺寸比例和其它属性差别较大，所以应进行预处理。预处理主要完成：
(ａ).更改图纸比例到1：1;
(ｂ).打散零件内部的所有块。使图中仅含有由线段，圆弧和圆等基本图元;
(ｃ).更改所有的图形要素到一个统一的图层。(图层在程序运行过程中有很重要的作用，它是程序区别已处理图元和未处理图元的标志);
(ｄ).找出一个正好包容所加工零件的矩形(该矩形底边应为水平方向)，并保存各顶点的位置坐标。
第三步，轮廓的识别。在介绍轮廓的识别之前，为叙述方便我们先定义两个坐标数组XPOS、YPOS。这两个数组分别按序存放若干点的X和Y方向的坐标。定义一个变量STARTPOS用于存放一个点的坐标。零件轮廓的识别的流程如下：
(ａ).寻找一个位于零件边界上的图元，并将其中一端的坐标存入STARTPOS(该图元一般不会是一个封闭的圆)，并将该图元的图层改到一个代表已处理图元的新层;
(ｂ).从该图元的另一端点搜寻与其相连的图元，并将该图元的图层改到一个代表已处理图元的新层(在图元的端点处不会有两个以上的图元与其共享一个端点，否则该图必定有误。程序在做出提示后立即退出);
(ｃ).程序判断上一步找到的两图元的交点是否应标注尺寸，如果是应当标注的尺寸的点则将其坐标加入数组XPOS和YPOS。一般来讲以下几种情况的图元交点为不应标注尺寸的点：第一，前后两图元实际上是同一直线的不同线段;第二，前后两图元可以构成一个新的圆弧;第三，不属于以上情况，但工艺上要求标注的不是图元的交点，而是其它点：例如图(2)中的圆弧为一工艺孔，按工艺要求，应当标注圆弧的圆心而不应当标注圆弧与直线的交点，在此种情况下，应当把圆弧的圆心坐标加入数组XPOS和YPOS;
图2
(ｄ).判断新图元的端点是否与STARTPOS相同，如果相同则转入下一步，否则转入第2步;
(ｃ).判断STARTPOS点是否应标注尺寸，如果是应当标注的尺寸的点则将其坐标加入数组XPOS和YPOS。
第四步，零件开孔的识别。从原理上看，零件的开孔形状的识别可以按照类似零件轮廓识别的方法进行，通过对前后相连并形成封闭曲线的一组图元同各种可能的开孔进行参数匹配，确定其形状后计算出应当标注尺寸的坐标点加入坐标数组。但对于比较复杂的展开件，其内部有大量的开孔。如果用参数匹配的方式进行处理，程序的运行时间较长。因此，可对特定企业内部所有形式的开孔进行统计，然后进行一些简化处理。首先把各形状相似(即构成封闭曲线的基本图形要素以及串连的先后次序完全相同)的开孔归为同一类。然后在同一类的相似开孔中，确定最少的一组参数作为特征参数把不同的开孔区别开来。一般说来，用此种方法对一个产品类型比较稳定的企业的产品进行分解不会有太大困难，同类开孔的特征参数一般不会超过2个。
第五步，通过以上处理，软件已经确定了所有应当在图面上标明其位置的点的坐标。很明显，通过上述方式确定的点中很有可能有部分点在同一水平或垂直线上。因此，在本步内主要完成下述任务：把第二步所得包容矩形各角点坐标点加入坐标数组，然后根据已有的点坐标数组，分别按照水平和垂直方向排序，且仅保留所有水平或垂直坐标相同而在另一方向上离包容所加工零件的矩形(见第二步)的准备放置尺寸一侧距离最远的点坐标。(对于不把所有水平或垂直尺寸放在零件的同一侧的情况略有不同)。从而分别构成水平和垂直方向的两个点坐标数组。
第六步，按上一步得到的水平和垂直方向上的点坐标数组，分别从各点向准备放置尺寸一侧划水平或垂直线到包容矩形外一定距离，并把各点水平或垂直方向坐标与第二步中得到的包容所加工零件的矩形左下角的相应坐标相减，从而得到相对于包容矩形左下角的垂直或水平距离。把该距离进行比例变换并把该值标注在适当的位置上。
依据上述思想，我们用AUTOLISP语言设计了一个工艺软件，实际使用效果明显。可以大幅度地节省工艺人员的时间。原有对一个复杂零件的处理时间由10多分钟降到不超过3秒。开孔识别正确率100%。(end)
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(12/16/2004) |
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