專利名稱：數控機床智能結構的設計與實現方法
技術領域：
本發明涉及一種數控機床智能結構的設計與實現方法。
背景技術：
現在，國內CAD技術的應用己逐步進入高級階段，許多用戶都 針對本行業的特點對CAD進行二次開發，CAD二次開發技術幾乎在各個行業中 都有應用實例，并己有許多商品化軟件問世。但各行業CAD二次開發技術的發 展水平存在較大差距，機械、電子、建筑、航空航天等最早應用二次開發技術， 其二次開發程度也最高。開發出的CAD系統能夠集計算、參數化畫圖、數據管 理為一體，并直接與計算機輔助制造(CAM)和計算機輔助工藝設計(CAPP)有機
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目前，國內己開發成功一批符合工程需要的應用軟件，逐漸形成了一批具
有較高素質的研究開發隊伍，出現了一些CAD應用軟件，但大多數僅僅針對某
一類型的產品或產品的一部份而開發的小型應用系統，解決的問題也比較有限。
在眾多的CAD二次開發軟件中，基于AutoCAD軟件平臺基礎之上進行二次 開發得到的設計系統，目前已是一個比較成熟的技術，但是，它是一個純二維 的工作環境，二次開發的結果，只是將CAD作為輔助繪圖工具，把設計過程的 最后階段——繪圖階段搬到計算機上，設計過程仍在設計師的頭腦中完成，沒 能真正發揮出CAD的功能。另外，產品和零部件的標準化不足。由于沒注重零 部件的標準化工作，越來越多的零件流入生產流程，造成零件數量的無限制增 長；同時，缺乏完善的數據管理系統和過程管理系統，企業的大量數據和設計 過程得不到有效的控制和管理，使得設計任務間的等待時伺長，各部門之間的 信息傳遞速度緩慢，數據一致性差，安全性差。
隨著計算機軟硬件技術的發展，CAD技術得到了快速發展。它經歷了從二 維模型、三維線框模型、曲面模型、實體模型、產品模型、特征模型直至最新 的生物模型，CAD技術的發展趨勢必然是從靜態設計到以參數化特征造型為基
礎的動態設計的發展過程。可見，基于AutoCAD應用軟件的開發設計系統，現
已逐步不能滿足現代化設計的要求，現代化設計趨勢，正從二維靜態圖形設計 轉化到三維動態實體模型設計。
在CAD技術日益普及的今天，傳統的二維CAD軟件正逐漸被三維CAD軟件 所替代。在眾多軟件中，Solidworks公司Solidworks、 PTC公司的Pro/Engineer是
具有代表性的優秀軟件之一。自從面世以來它以尺寸驅動基于特征單一全關聯 的數據庫等優點深受用戶好評，在這兩個軟件基礎之上的二次開發也正在不斷 發展中。然而，基于Pro/Engineer的二次開發工具包ToolKIT，由于軟件本身的價 格較高，軟件學習難度大，以及軟件二次開發代碼不公開等特點，在進行基于 Pro/Engineer的二次開發工作的時候就存在一定的難度，這大大限制了該軟件二 次開發的進程
發明內容
本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，而提供一種數控 機床智能結構的設計與實現方法，其建立在通用的Solidworks應用軟件的平臺 之上，利用該軟件的二次擴展功能，并以數控機床結構設計為實例，嘗試基于 知識的機械產品開發新模式，為產品結構設計服務，這就是Solidworks軟件二 次開發的功能的具體實現。
本發明所采用的技術方案如下
一種數控機床智能結構的設計與實現方法,其特征是包括依次進行的以下 步驟
在Soldworks環境中，按照正確的設計關系(包括幾何關系和尺寸約束)繪 制零件的三維模型，在保證完全約束的情況下盡量減少尺寸的個數，建立產品 組件的零件庫，在用VB編程創建主程序用戶窗口中按照提示要求直接輸入相應 約束尺寸，系統即根據用戶給定的相關約束變量參數值，對已定義好的標準模 型的相應約束關系進行修改與求解，并引起相關圖形元素及關系的聯動，生成 所需的零件，創建模塊化系列零件庫，實現Soldworks下與其相關的其他零件三 維實體的生成，并進行主要零件的有限元分析，最終按照裝配要求組裝成整個 產品實體。
本發明的積極效果在于以Solidworks三維實體建模軟件為平臺，利用軟件 開放的二次開發接口，用VB語言開發產品智能設計系統，結合Solidworks的尺
寸驅動功能，通過API技術對SolidWorks進行二次開發來實現對產品結構設計的 參數化驅動，形成系列化產品結構序列，使得系統開發參數化產品系列得以實 現。這種可以方便的推廣到其他任意產品、具有普遍的指導意義的設計系統實 現了用戶的個性化產品設計，是智能CAD設計思路的具體體現。 .具體實施方式
下面結合具體實施例進一步說明本發明。 在Soldworks環境中，按照正確的設計關系(包括幾何關系和尺寸約束)繪 制零件的三維模型，在保證完全約束的情況下盡量減少尺寸的個數，建立產品 組件的零件庫，在用VB編程創建主程序用戶窗口中按照提示要求直接輸入相應 約束尺寸，系統即根據用戶給定的相關約束變量參數值，對己定義好的標準模 型的相應約束關系進行修改與求解，并引起相關圖形元素及關系的聯動，生成 所需的零件，創建模塊化系列零件庫，實現Soldworks下與其相關的其他零件三 維實體的生成，并進行主要零件的有限元分析，最終按照裝配要求組裝成整個 產品實體。
在數控系統結構設計環節中，首先在用戶程序主界面輸入被加工工件的尺 寸，當零件形狀不是規則的長方體時，需要輸入能夠包容零件的最小長方體的 長，寬，高。值得注意的是，在機床坐標系中，是以X軸，Y軸和Z軸來定義方 向的，因此，在輸入時應注意輸入的工件尺寸值要與機床對應的坐標系統一起 來，進行X， Y， Z賦值，這樣，系統的原始設計參數信息傳遞給系統的數據傳 遞與計算模塊，該模塊將根據X， Y， Z值驅動后續整個設計環節。
下一步，進入數據傳遞與計算模塊的系統原始尺寸信息，通過數據變量內 部參數尺寸計算，首先驅動工作臺部分進行造型，其設計先后順序為工作臺 面一~"工作臺座——工作臺滑鞍。
接下來，由機床工作臺部分尺寸和機床X、 Y、 Z三個方向的行程，確定機 床床身體積，得到床身長、寬、高尺寸值，即可進行床身建模。
刀盤的直徑尺寸值決定了刀庫的大小和刀庫刀具的容量，在這里，我們認 為刀庫中刀盤直徑尺寸值取決于床身尺寸。
主軸部件尺寸的決定，參照企業現有主軸參數系列由用戶自行進行選取。
至此，設計原始數據由VB程序用戶界面人機交互輸入，通過設計系統內部 數據傳遞與計算模塊，經過SolidWorks API函數驅動SolidWorks三維建模，順序
得到了機床各組成部件結構模型，最后，再經過裝配以后，即可完成整機結構 設計工作。
在參數化設計以后，再進行系列化設計，能夠在花費較少時間、精力的情 第一步常規方法抽取制鹽鹵水；
況下，獲取較豐富的設計成果，方便了以后的方案選擇、分析、優化和最 終的定型，也可以向客戶提供更多的選擇。
權利要求
1、一種數控機床智能結構的設計與實現方法，其特征是包括依次進行的以下步驟在Soldworks環境中，按照正確的設計關系(包括幾何關系和尺寸約束)繪制零件的三維模型，在保證完全約束的情況下盡量減少尺寸的個數，建立產品組件的零件庫，在用VB編程創建主程序用戶窗口中按照提示要求直接輸入相應約束尺寸，系統即根據用戶給定的相關約束變量參數值，對已定義好的標準模型的相應約束關系進行修改與求解，并引起相關圖形元素及關系的聯動，生成所需的零件，創建模塊化系列零件庫，實現Soldworks下與其相關的其他零件三維實體的生成，并進行主要零件的有限元分析，最終按照裝配要求組裝成整個產品實體。
全文摘要
本發明是一種數控機床智能結構的設計與實現方法，在Soldworks環境中，按照正確的設計關系(包括幾何關系和尺寸約束)繪制零件的三維模型，在保證完全約束的情況下盡量減少尺寸的個數，建立產品組件的零件庫，在用VB編程創建主程序用戶窗口中按照提示要求直接輸入相應約束尺寸，系統即根據用戶給定的相關約束變量參數值，對已定義好的標準模型的相應約束關系進行修改與求解，并引起相關圖形元素及關系的聯動，生成所需的零件，創建模塊化系列零件庫，實現Soldworks下與其相關的其他零件三維實體的生成，并進行主要零件的有限元分析，最終按照裝配要求組裝成整個產品實體。
文檔編號G05B19/18GK101364100SQ200710016919
公開日2009年2月11日 申請日期2007年8月11日 優先權日2007年8月11日
發明者軍 車 申請人:軍 車