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量检具CAD平台的开发与应用 |
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作者：一汽工艺装备公司 王俊伟 王宏英 |
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[摘要] 量检具CAD 平台是在AutoCAD 和Pro/ENGINER 开发平台之上构造的满足于几何量检测领域的二次开发平台。本文主要阐述该平台的构成和功能以及使用该平台对开发设计量检具所产生的效应。
关键词：CAD 设计平台 二次开发 参数化设计 文件管理
1 前言
随着计算机技术的飞速发展，对企业来说CAD 技术已不再是一个陌生的概念，许多大大小小的企业都已经建立了CAD 技术系统。但是如何能建立一个完善的CAD 技术系统和在实际工作中充分发挥CAD技术的作用，却一直困扰着大多数企业。
量检具是保证汽车零部件质量的重要因素，因此，为满足汽车市场更新换代的需要，改变传统的手工设计模式，将CAD 技术引入汽车量检具设计中显得十分必要。我们迫切需要专业化程度较高的CAD 软件。有鉴于此，我们研究并开发了量检具CAD 平台。
2 量检具CAD 平台开发概述
2.1 什么是平台设计模式
在一个设计中，实行严格的标准化、系列化、规范化设计，并将某一类产品领域的基本硬件结构及基本软件形成产品的统一模式，即基础平台，并将基础平台相关的应用软件进行优化、筛选，形成基础平台的平台库资源。在开发新产品时，利用基础平台，并选择平台库中的相关资源进行。
量检具CAD 平台
2.2 量检具CAD 平台的设计思想
随着科学技术的发展和生活水平的提高，顾客对产品质量和交货期的要求越来越高，只有借助于现代化的设计手段和先进的设计方法才能满足这些要求。因此，在设计方法上需要采取以下策略：
1）组技术和相似性原理，采用标准化技术、模块化技术，改变传统产品结构，建立标准化、模块化和系列化设计体系，充分利用现有的成熟技术和已有的零部件，快速响应市场需求，降低成本，提高质量；
2）采用组合式设计方法，实现原有技术和新技术的反复组合，扩大标准化成果的重复作用，从而加速产品开发过程，缩短产品开发周期；
3）单纯的CAD 技术已不能满足市场竞争的需求，因此，运用价值工程、拟实技术、仿真技术等手段，研究面向X 的设计方法，如面向成本的设计、面向加工的设计、面向测试和维护的设计、面向产品生命周期的设计等；
4）提高企业创新能力，利用现有的资源创造出新的原理和新的方法，实现新的功能。
2.3 量检具CAD 平台的基本构成
1）基于二维设计软件AutoCAD 之上的二次开发软件。
2）三维设计软件pro/ENGINER 设计平台。
3）文件管理系统。
4）检测计算软件。
3 量检具CAD 平台综述
3.1 基于二维设计软件AutoCAD 之上的二次开发软件
根据设计目标，该部分包含标准件库、常用结构库、典型检验夹具库、量检具参数化设计、常用绘图工具库。
所有的库是利用Visual LISP 语言及对话框编程语言DCL（Dialogue Control Language）开发的。包含200 多个lisp 程序，300 多个dwg 块文件，200 多个幻灯片文件，语句10 余万条。并且全部以菜单形式挂在AutoCAD 绘图环境中，见下图。
检测系统
常用工具
3.1.1 标准件库
该部分功能是将我们通过几年来的设计工作，至今已积累的若干个系列的数百种标准件，建立如全部检验夹具的零部件AJ4—厂标标准、常用的国家标准、常用的机床夹具标准、自行开发的通用件及外购件在内的多个参数化库，在设计时可通过调用参数化库，以模块方式直接将标准零部件或各种型号的外购件插入到设计图纸中，极大程度的方便了设计工作，避免了大量的重复劳动，加快了设计速度。
3.1.2 常用结构库
该部分功能是将一些常用的结构实现了完全尺寸驱动的参数化设计。目前已完成的有：光滑锥度心轴参数化设计、渐开线花键锥度心轴参数化设计、弹性套心轴参数化设计、AL1 的塞规、AL3 的锥度塞（环）规、AL0 的卡规、AL3 的高度规参数化设计等六大系列100 多品种。如：光滑锥度心轴参数化设计，它是孔定心的检验夹具经常用到的辅具零件，只要通过菜单选择光滑锥度心轴、根据弹出的对话框（见上图）输入参数，系统会计算并直接绘制出光滑锥度心轴。
3.1.3 典型检验夹具库
该库是按各专业厂的典型零部件所使用的检验夹具分类所建。把工程技术人员长年积累的智慧和经验总结归纳成计算机里的知识和规则库，作为设计模板为以后设计所用，这对量检具设计是一份极其宝贵的财富。该部分共收集三个专业厂20 余个典型零部件100 多套检验夹具。
3.1.4 量检具参数化设计
该部分功能是将可参数化设计的量检具实现完全参数化直接生成工程图为一体的设计；弹性套心轴、便携式数显卡规是其中的代表作。
例如：弹性套心轴参数化设计，通过选取菜单，弹出相应的对话框（见上图），输入参数后，自动生成一张A1 的工程图。一个设计员设计弹性套心轴大概需要半天时间，现在几分钟就完成，大大提高了设计效率。
3.1.5 常用绘图工具库
该部分功能是对二维工程图图纸标志的处理，包括：焊缝符号、加工符号、粗糙度符号、气动符号等的智能化标注；明细表、标题栏的自动生成；技术要求等文档的快速录入。
3.2 三维设计软件pro/ENGINER 设计平台
随着CAD/CAM 技术的日趋成熟，微机平台三维CAD 软件呈迅猛发展之势。用三维进行设计，能完成诸如有限元分析、机构运动仿真、数控加工，从而在产品的初始设计阶段，对产品的外观、性能了如指掌，利用理论设计和经验设计相结合的方法，使CAD 源于传统设计，高于传统设计。
我们在工艺装备的设计制造中使用的三维CAD软件是由美国PTC（Parametric Technology Corporation）——参数技术公司推出Pro/E 软件，现在还只是处于起步和摸索阶段，但却发展很快。目前在该平台上我们已经成功地开发了基于三维数据模型的检验夹具设计的方法，管子样板就是利用此设计方法的典型事例。
管子样板是检测工装设计中比较常见和典型的结构。它是用来检定各种类型管子的空间尺寸和形状的检具。由于管子的空间三维角度较复杂，在以前的设计中，要根据图纸提供的数据，进行人为手工的计算，计算量较大，再根据计算结果绘制出图纸。图纸的准确性完全取决于人为的计算精度。且整体性较差，个别部件的位置和相互关系不易准确保证，加工中易出现问题。
利用Pro/E 软件，可以根据产品图纸将制件准确地建立起来。在设计过程中，一切重要的数据均从产品实体上提取，无须人工计算。再根据具体的设计原理，可以精确高效地设计出工装。杜绝了人为因素对设计的影响，而且可以保证在技术上与加工部门直接挂钩。
如：下图中，左图管子共10 个拐点，管子的走向多为空间尺寸。若为二维设计需手工计算，还得考虑用二维工程图表达，三维设计使上述问题很容易解决。
3.3 文件管理系统
该软件应用以计算机数据库为基础的计算机信息技术，实现了申请单、量检具编号本文档管理电子化，从而取代了手工文件的档案式管理方式。技术文档的计算机管理能保证所管理的技术资料安全可靠，并有效地提高查询效率，减少设计人员花在资料查询上的时间。它包含申请单管理子系统和编号本管理子系统。
申请单管理子系统具有申请单登录信息、申请单分配信息、申请单完成信息；申请单查询信息、申请单打印功能。见下图：
编号本管理子系统具有检验夹具编号和量辅具编号的输入、查询及打印等功能。
3.4 检测计算软件
在检具设计中需要进行大量的数据查询和复杂的计算过程。为此我们用Visual Basic 语言开发了检测计算软件，该软件包括量检具设计中的齿轮、花键、螺纹、心轴及常用计算部分。调用相应的程序，输入必要的数据，计算机将自动计算和输出所需结果，为检具设计提供合理参数。
4 结束语
量检具设计的特点，非常适合于应用CAD 技术加以解决，经实践证明，利用该平台进行量检具设计具有以下优势：
1） 对提高设计效率，优化设计方案，缩短设计周期，提高功能元件的“三化率” ——“系列化、通用化、标准化” —— 程度起到了巨大作用。
2） 设计员迅速成长，通过平台培训能迅速掌握产品设计开发技术。
3） 彻底根除产品设计开发中大量低水平重复工作。
4） 平台的知识集成减少了对企业个别员工的依附性。员工的正常流动不会影响企业的技术实力。
随着计算机技术的发展，量检具CAD 平台还会不断更新完善，以适应专业化设计的需要。(end)
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(5/10/2005) |
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