硬質合金可轉位刀具CAD/CAM系統中圖形數據庫的設計

根據產品需求趨勢和開發新產品的要求，針對硬質合金刀具中部分典型品種開發了硬質合金可轉位刀具CAD／CAM系統(CCTCADAMS)。本系統采用了自動化與交互式設計有機集成的先進設計技術，充分利用人機資源，具備了初步智能化水平，能較好完成刀具的變參數設計和適應性設計，并能利用交互式設計方法輔助設計人員完成特殊刀具的開發性設計，利用CAM技術生成數控機床加工指令代碼。在CCTCADAMS系統中，圖形數據庫管理系統作為一個獨立的設計模塊，用于存貯和管理刀具設計中必需的及生成的各種參數和二維、三維圖形，是整個系統中基礎性和關鍵性的子系統。

一、圖形數據庫的類型及內容

　　1．函數庫
　　在本系統的開發過程中，根據刀具的技術標準和特殊要求，收集、編制和開發了多種計算方法，如刀片槽坐標的計算方法、加工螺旋溝槽銑刀的計算方法等，將這些計算方法編制成通用的子程序，即形成了函數庫，在設計中可以隨時調用，使用非常方便。函數庫的內容在使用過程中可以不斷擴充和完善。

　　2．圖形庫
　　根據不同的數據結構形式，圖形庫分為以下二種類型：
　　(1)3D圖形庫
　　建立3D圖形庫的目的一是便于在設計中直接調用；二是便于在原有產品基礎上進行修改或改型，開發新產品系列及進行非標設計。3D圖形庫中又包括以下幾個子庫：
　　①圖形構造工具庫　硬質合金可轉位刀具整體結構復雜，參數、尺寸繁多，形狀變化大，且局部結構具有典型性，如螺旋溝槽、刀片槽、進出水孔等。傳統設計方法常常是根據經驗定性設計，設計的合理性和精確度難以把握。在本系統的開發中，為了提高設計質量，縮短設計周期，開發了一個基于IDEAS DESIGN應用模塊中Catalog-Feature、Catalog-Section的工具庫，用于存放設計過程中作為構造圖形工具的特征和截面。如構造內外刀片槽、出水孔、螺旋溝槽的特征塊和截面。
　　②標準零件庫　在刀具設計中,有許多零部件的結構形狀完全相同，只是尺寸規格不同，如標準柄、螺釘、刀片等。對這些可系列化的零部件進行整理和分類后，利用IDEAS軟件中的Catalog功能固化所有的系列件，使用時可直接點取Catalog-Part中相應的系列件，當所需圖形顯示在屏幕上時，可以對它進行旋轉、移動、放大、縮小、改型及各種編輯操作，使用方便靈活。設計中可以隨時調用。
　　③非標零件庫　利用IDEAS軟件中的Library存放通過設計或標準件改型而得到的非標準件。使用時可以直接調用，也可以經過修改后使用。
　　④刀具成品庫　將設計好的刀具分類存放，形成刀具成品庫。庫中內容可以隨時檢索、調用，也可以任意編輯。當設計結構基本相同，只是局部稍有變化的刀具時，不需從零部件開始設計，只需直接調出類似成品，做局部修改后即可完成設計。
　　(2)2D圖形庫
　　建立2D圖形庫的目的是為了便于二維圖形的圖面處理和圖紙管理。2D圖形庫中包括以下子庫：
　　①工程圖紙圖面處理工具庫　在刀具CAD中常常要涉及許多技術標準，如國家標準、行業標準、企業標準等，而通用的CAD軟件不可能完全解決這些問題，所以需要進行二次開發。我們利用IDEASDRAFTING中的Symbol和Program語言實現自動生成圖形，為用戶提供符合國標、行標和企標的標注工具，并將自動生成的圖形分類嵌于DRAFTING環境的圖標中，用戶通過點取圖標、輸入必要的參數，就可以方便地調用符合所需標準的圖形。圖形顯示在屏幕上時，可以對其進行各種編輯操作，如圖樣圖幅、圖框、標題欄、明細表的設置，表面粗糙度、形位公差、尺寸公差的標注等。
　　②2D機械標準零件庫　利用IDEASDRAFTING中的Symbol和Program語言編制了機械標準零件庫,包括刀片、刀座、螺釘、標準柄、外購件等。用戶進行刀具二維設計時，可直接調用庫中的圖形。所有零件圖形分類存放，界面采用圖形菜單形式，調用方便。
　　③2D圖紙庫　將設計好的圖紙編號后作為圖紙檔案存貯在特定位置，形成2D圖紙庫，便于隨時調用查閱。

　　3．加工數據庫
　　加工數據庫由加工刀具和輔助設備庫、機床加工信息庫兩個子庫構成。

　　4．參數數據庫
　　參數數據庫是整個圖形數據庫的核心，用于存貯刀具設計和系統運行所需的全部參數，包括零件參數、結構參數、標準參數等，并能記錄設計過程中生成的數據。在開發過程中，以IDEAS的Relation Data Management為基礎，按刀具設計的習慣形式存貯數據，便于用戶使用和維護，并可通過與系統各部分的接口實時地將數據轉換為系統所需的結構形式。

二、圖形數據庫的總體結構

　　圖形數據庫的總體結構分為以下兩大部分。

　　1．圖形數據庫的管理接口
　　為了便于圖形數據庫的使用和各庫之間的數據傳輸，我們用IDEASMACRO語言編寫了一組圖形數據庫管理接口程序，用于協調各個庫與主體設計軟件包、參數庫及其它庫之間的數據傳遞關系，并完成對基本庫的自動維護，向用戶提供操作庫的功能。用戶對部分庫的操作須通過接口程序完成，增加了庫的安全性。

　　2．圖形數據庫
　　分別存貯各種圖形數據的實體。

三、圖形數據庫的數據流向結構

　　圖形數據庫的數據流向結構分為兩部分，用IDEAS語言編程，見下圖。

圖形數據庫及數據流向結構圖

　　1．庫與軟件設計包間的數據流向結構
　　利用以下三個接口管理庫與主體程序間的數據流向：
　　①數據流出接口　管理程序對庫的數據調用。
　　②數據流入接口　管理程序生成的數據對庫的存貯。
　　③用戶數據自動維護管理接口　完成用戶對庫的操作管理。

　　2．參數庫與其它庫間的數據流向結構
　　通過庫間數據傳輸接口的協調管理，可保證系統數據的正常傳輸。本系統的所有數據流向均為單向傳輸，以增強系統的易維護性及數據的安全性和正確性。

四、圖形數據庫的使用與維護

　　圖形數據庫全部設計為開放式，可以在CCTCADAMS系統中通過設計程序調用，也可以在手動設計單個產品時使用。使用界面與所處軟件環境IDEAS DESIGN&127;或IDEAS DRAFTING的界面統一，用戶能方便地調用。
　　對庫的操作不僅局限于對庫的讀取，還可以對部分庫進行維護。庫的管理由一組接口程序包完成，可提供以下功能：
　　（1）檢索和讀取庫的內容；
　　（2）提供對部分庫的增、刪、改功能，以便于新產品的開發和非標產品的設計。【