《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于Pro/ENGINEER焊接系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
摘要: 本文主要講述自主開(kāi)發(fā)的WELDSYS焊接系統(tǒng)的組成、主要功能模塊及作用,開(kāi)發(fā)使用的關(guān)鍵技術(shù),以及應(yīng)用實(shí)例,同時(shí)也說(shuō)明了該系統(tǒng)在焊接工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。在建筑、橋梁、汽車、壓力容器和機(jī)械等工程領(lǐng)域都
關(guān)鍵詞: 焊接 Pro/ENGINEER
Abstract:
Key words :

本文主要講述自主開(kāi)發(fā)的WELDSYS焊接系統(tǒng)的組成、主要功能模塊及作用,開(kāi)發(fā)使用的關(guān)鍵技術(shù),以及應(yīng)用實(shí)例,同時(shí)也說(shuō)明了該系統(tǒng)在焊接工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

  在建筑、橋梁、汽車、壓力容器和機(jī)械等工程領(lǐng)域都廣泛使用焊接構(gòu)件,焊接構(gòu)件通常作為工程設(shè)備的主體或支撐結(jié)構(gòu),有很高的質(zhì)量技術(shù)要求,這對(duì)焊接構(gòu)件的設(shè)計(jì)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(méi)能很好地解決焊接設(shè)計(jì)問(wèn)題,設(shè)計(jì)人員任務(wù)重,效率低。而WELDSYS焊接系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)恰好解決了這個(gè)問(wèn)題,本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)焊接構(gòu)件的裝配設(shè)計(jì)、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(dòng)化程度高,設(shè)計(jì)精度和設(shè)計(jì)效率都有出色的表現(xiàn),可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)。

  一、WELDSYS焊接系統(tǒng)的組成

圖1

  本系統(tǒng)主要有標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、公用數(shù)據(jù)庫(kù)、焊接組件設(shè)計(jì)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口等組成,如圖1所示。它以3D 數(shù)據(jù)模型為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),使用單一數(shù)據(jù)庫(kù),全約束、尺寸完全相關(guān),實(shí)現(xiàn)了裝配設(shè)計(jì)、焊接設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、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(jìn)行數(shù)據(jù)交換,兼容性好。

  二、WELDSYS功能模塊及作用

  1.標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)

  提供了焊接構(gòu)件常用的型材構(gòu)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(gòu)件,壓力容器、大直徑管等通用構(gòu)件。它們以參數(shù)化成型件出現(xiàn),可根據(jù)需要修改參數(shù)直接用于裝配設(shè)計(jì)。

  2.公用數(shù)據(jù)庫(kù)

  為系統(tǒng)提供了一系列設(shè)計(jì)模板,如裝配設(shè)計(jì)環(huán)境模板、零件設(shè)計(jì)環(huán)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(shù)化設(shè)計(jì)提供了大量原型零件、標(biāo)準(zhǔn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)、特殊符號(hào)庫(kù)等。

  3.焊接組件設(shè)計(jì)模塊

  焊接組件是一個(gè)裝配件,該模塊利用Pro/ENGINEER裝配技術(shù)進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)。

  (1)選擇已經(jīng)設(shè)計(jì)好的需要焊接的組件;

  (2)設(shè)計(jì)焊接組件。利用裝配設(shè)計(jì)的方法,可自下而上利用已有的構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件完成裝配設(shè)計(jì),也可采用自上而下的方法從概念設(shè)計(jì)、原理設(shè)計(jì)再到裝配設(shè)計(jì)。

  4.焊縫定義模塊

  包括焊接環(huán)境設(shè)計(jì):定義焊條、工藝及參數(shù),選擇焊接類型,選擇實(shí)焊與輕焊表現(xiàn)形式,決定輸出數(shù)據(jù)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(shè)置其他任何參數(shù)或焊接工藝。

  5.焊接組件繪圖模塊

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

  6.拆分元件及元件工程圖輸出

  該模塊提供了對(duì)定義有坡口或凹槽的元件從組件中分解出來(lái),詳細(xì)表達(dá)元件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和技術(shù)要求等。WELDSYS開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)#e#三、WELDSYS開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

 

  本系統(tǒng)是基于Pro/ENGINEER Wildfire 3.0為平臺(tái),以Pro/TOOLKIT為開(kāi)發(fā)工具,使用VC++.NET2002作為編譯工具,充分利用VC++.NET語(yǔ)言的功能和Pro/TOOLKIT提供的C/C++函數(shù)的集合,編寫(xiě)出執(zhí)行程序,作為Pro/ENGINEER的一個(gè)外掛插件或模塊使用,以滿足焊接設(shè)計(jì)需要。

  1.Pro/ENGINEER參數(shù)化設(shè)計(jì)

  標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件是一系列依據(jù)國(guó)標(biāo)型號(hào)的型材零件,在設(shè)計(jì)上充分利用了Pro/ENGINEER參數(shù)化設(shè)計(jì)思想,將原型件參數(shù)化,通過(guò)控制主要參數(shù),實(shí)現(xiàn)組件對(duì)元件的不同設(shè)計(jì)要求。具體實(shí)現(xiàn)中要針對(duì)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)定必要的有限個(gè)參數(shù),并與原型所有構(gòu)造尺寸建立關(guān)系式,以實(shí)現(xiàn)整體參數(shù)化驅(qū)動(dòng)造型。

  2.ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用

  標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的參數(shù)是由相應(yīng)國(guó)標(biāo)提供,本系統(tǒng)是使用以下步驟操作數(shù)據(jù)庫(kù)。

  (1)使用Microsoft Visual FoxPro6.0建立各種型材件數(shù)據(jù)庫(kù)表,并通過(guò)Microsoft WindowsXP控制面板的管理工具,新建一個(gè)數(shù)據(jù)源。

  (2)由VC++.NET對(duì)話框模板資源創(chuàng)建對(duì)話框及列表控件,并添加相應(yīng)對(duì)話框類。

  (3)建立數(shù)據(jù)表集類,使用CRecordset類來(lái)綁定數(shù)據(jù)表。

  (4)設(shè)計(jì)調(diào)用函數(shù)和對(duì)話框消息響應(yīng)函數(shù),完成從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取信息,顯示在列表框中,以及其他操作,如圖2所示。

圖2

  3.裝配技術(shù)

  裝配設(shè)計(jì)有兩種典型的方法,即自下而上和自上而下的裝配設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用自下而上的裝配設(shè)計(jì)方法:引用已經(jīng)構(gòu)造好的零件模型、組件模型或參數(shù)化設(shè)計(jì)的模型,按組件或復(fù)合構(gòu)件的結(jié)構(gòu)順序,由最低層的元件開(kāi)始,再逐級(jí)向上完成裝配建模。用到Pro/TOOLKIT兩個(gè)主要函數(shù)。

  (1)元件裝配函數(shù),其函數(shù)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(jìn)來(lái)的模型句柄

  ProMatrix init_pos,//是一個(gè)轉(zhuǎn)置矩陣,用于設(shè)置元件的初始位置

  ProAsmcomp*feature//返回之后的元件對(duì)象)

  Returns: PRO_TK_NO_ERROR //返回成功; PRO_TK_BAD_INPUTS //返回錯(cuò)誤;

  (2)重新定義裝配元件的裝配約束函數(shù),其函數(shù)原型定義如下:

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

  Returns:PRO_TK_NO_ERROR//返回成功; PRO_TK_BAD_INPUTS//返回錯(cuò)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(shù)定義、特征定義。驅(qū)動(dòng)源是元件或組件,采用實(shí)焊或是輕焊幾何表達(dá)。其中實(shí)焊(SOLID)指設(shè)計(jì)中創(chuàng)建并顯示實(shí)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(shù)據(jù),并在設(shè)計(jì)中用實(shí)焊幾何表示,如圖3所示。輕焊(LIGHT)指參考現(xiàn)有曲線或邊,但沒(méi)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(shù),但只用其參照的幾何(邊、曲面)表示,如圖4所示。實(shí)焊坡口加工的減少會(huì)顯著減少設(shè)計(jì)的再生和圖形載入時(shí)間,當(dāng)模型中有大量焊縫和坡口加工時(shí),可使用輕焊表達(dá),在制造需要時(shí)可將它們?nèi)菀椎棉D(zhuǎn)為實(shí)焊表達(dá)。

圖3圖4

  5.元件拆分技術(shù)

  在組件環(huán)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(dá),以便在焊接前提前加工好。為此可選擇元件作驅(qū)動(dòng)源進(jìn)行焊接定義,利用Pro/ ENGINEER模型單一數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn),直接讀取元件數(shù)據(jù)庫(kù)的文件進(jìn)行繪圖輸出,并實(shí)現(xiàn)模型編輯、數(shù)據(jù)更新同步。

  6.2D工程圖繪制

  Pro/ENGINEER是三維數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)矩陣變換很容易輸出二維圖形。本系統(tǒng)是基于自定義2D模板實(shí)現(xiàn)工程圖繪制。主要使用的是Pro/TOOLKIT函數(shù),其函數(shù)原型如下:

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

  ProName dwg_template, //繪圖模板名

  ProModel * model, //創(chuàng)建繪圖時(shí)使用的實(shí)體模型名 ProDwgcreateOptions options, //繪圖創(chuàng)建的選項(xiàng) ProDrawing * drawing, //創(chuàng)建的繪圖對(duì)象

  ProDwgcreateErrs * errors ) //創(chuàng)建繪圖引起的警告和錯(cuò)誤列表

  其中參數(shù)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(cuò)誤對(duì)話框;

  PRODWGCREATE_WRITE_ERRORS_TO_FILE:將錯(cuò)誤寫(xiě)入磁盤(pán)文件。

  7.標(biāo)準(zhǔn)模板應(yīng)用及自定義模板

  使用Pro/ENGINEER符合國(guó)標(biāo)的元件模板(mmns_part_ solid)和組件模板(mmns_asm_design),作為實(shí)體模型文件讀入。二維繪圖可使用公制模板,如a0_drawing,或國(guó)標(biāo)圖樣A0、A1、A2、A3、A4,也可自定義繪圖模板,根據(jù)廠標(biāo)或習(xí)慣格式定制。將所有模板文件存為一個(gè)公用數(shù)據(jù)庫(kù),便于系統(tǒng)調(diào)用。

  8.焊接報(bào)告生成

  在焊接工程圖中定義一個(gè)報(bào)告列表,添加重復(fù)區(qū)域,插入焊接參數(shù)(weldasm),由參數(shù)變量訪問(wèn)繪圖焊接數(shù)據(jù),自動(dòng)生成焊接報(bào)告。WELDSYS應(yīng)用實(shí)例#e#四、WELDSYS應(yīng)用實(shí)例

 

  本系統(tǒng)的菜單體系如圖5所示,可實(shí)現(xiàn)多種設(shè)計(jì)目的。某機(jī)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(tǒng)具體操作步驟如下。

圖5

  (1)選擇焊接系統(tǒng)→設(shè)計(jì)組件,從選擇文件對(duì)話框中,找到該機(jī)架文件名,并打開(kāi)。

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

  (3)焊接系統(tǒng)→焊接元件繪圖,從元件繪圖對(duì)話框(見(jiàn)圖9)中選擇輸出元件,結(jié)果如圖10所示。其他應(yīng)用限于篇幅在此省略。

圖6到圖9

圖10

  五、結(jié)論

  本系統(tǒng)專為焊接設(shè)計(jì)工作定制,對(duì)從事焊接構(gòu)件設(shè)計(jì)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō),可從繁瑣的設(shè)計(jì)中解放出來(lái),實(shí)現(xiàn)焊接設(shè)計(jì)自動(dòng)化、高效化,提高了焊接設(shè)計(jì)的質(zhì)量和進(jìn)度,在焊接工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

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