汽車縱梁數(shù)控沖孔線CAM系統(tǒng)的通用構(gòu)建方法

周麗麗，單寶德，韓學(xué)軍，張宗濤，劉 亮

（濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，山東 濟(jì)南 250022）

0 前言

目前，國(guó)際上用于沖壓設(shè)備且具備數(shù)控編程功能的CAD/CAM 一體化軟件主要有美國(guó)TEKSOFT公司的PROCAM 軟件、臺(tái)灣世新科技的NEWCAM等CAM 自動(dòng)編程軟件。它們雖然都集成了數(shù)控加工功能模塊，但對(duì)于專用的汽車縱梁數(shù)控沖孔線來(lái)說(shuō)，因?yàn)闆](méi)有CAD/CAM 一體化軟件支持的數(shù)控加工功能模塊系統(tǒng)，還達(dá)不到這種特殊沖孔工藝的要求。國(guó)外汽車縱梁數(shù)控沖孔線以比利時(shí)索能為主要代表，它的編程方法是由人工把圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的坐標(biāo)值和直徑輸入以及腹面、翼面選擇。

我國(guó)自2001年第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)汽車縱梁數(shù)控沖孔線問(wèn)世以來(lái)，自動(dòng)編程系統(tǒng)采用兩種方式：①在CAD 中繪圖形成圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，用通用的CAM 軟件加模具，生成一個(gè)中間程序，再用專用的程序進(jìn)行特殊處理，然后產(chǎn)生專用的汽車縱梁數(shù)控沖孔線程序。即通過(guò)第三方的CAM 軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換后用專用的程序進(jìn)行處理生成特定的加工程序；②讀取DXF 格式的圖形信息進(jìn)行處理以取代上述的第三方的CAM軟件，其他步驟同①。

上述編程控制方法普遍存在以下缺點(diǎn)：①編程人員需要學(xué)習(xí)和掌握數(shù)控語(yǔ)言。②需要將被加工零件信息轉(zhuǎn)換成文字或數(shù)字信息，不僅不直觀，而且在轉(zhuǎn)換過(guò)程中出錯(cuò)率高。③數(shù)控語(yǔ)言編程采用調(diào)用CAD 的庫(kù)函數(shù)的方法，由于各種版本的CAD 采用的庫(kù)函數(shù)不同，導(dǎo)致各種版本的編程軟件不能兼容，其技術(shù)性能、通用性和效率比較差。

本文將介紹一種新的與CAD/CAM 系統(tǒng)高度集成、能夠?qū)崿F(xiàn)高效率和高質(zhì)量沖孔的CAM 系統(tǒng)構(gòu)成方法，它較好地避免了上述各種編程控制方法的缺點(diǎn)，能夠兼容CAD2000 以上的各種版本，具有非常好的技術(shù)效果。

1 系統(tǒng)特點(diǎn)

新的CAM 系統(tǒng)構(gòu)建方法可以滿足與CAD 多種不同版本共用，是一對(duì)多的關(guān)系，對(duì)于AutoCAD 這種CAD 軟件可以跨版本，可安裝在AutoCAD2000、2002、2004、2005、2006、2007、2010 等各種版本中；而現(xiàn)有技術(shù)需要多種CAM 系統(tǒng)與各種版本對(duì)應(yīng)，是一對(duì)一的關(guān)系。這種用于汽車縱梁沖孔加工的CAM系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其研制在軟件開(kāi)發(fā)中帶來(lái)了革命性的變化，它具有以下特點(diǎn)：①用通用連接取代各種版本的專用連接。②舍去各種版本的類型庫(kù)和函數(shù)庫(kù)。③CAD 中的實(shí)體、集合、選擇集等屬性用通用對(duì)象實(shí)現(xiàn)。④涉及到的CAD 命令用通用對(duì)象的屬性和對(duì)象的方法實(shí)現(xiàn)。⑤CAD 中的表示顏色、線型、層、選擇方式等常量用通用數(shù)值取代。

表1 詳細(xì)顯示了新的CAM 系統(tǒng)構(gòu)建方法在對(duì)程序進(jìn)行通用性處理過(guò)程中的操作要點(diǎn)及與現(xiàn)有技術(shù)采用方法的區(qū)別。

表1 新的CAM 系統(tǒng)構(gòu)建方法與現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)比

2 系統(tǒng)構(gòu)成

圖1 為系統(tǒng)軟硬件配置框圖，圖2 為CAD/CAM集成系統(tǒng)框圖。

圖1 系統(tǒng)軟硬件配置框圖

圖2 CAD/CAM 集成系統(tǒng)框圖

新的用于汽車縱梁沖孔加工的CAM 系統(tǒng)，其組成包括：

（1）讀取CAD 文件的模塊。包括計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)，CAD 系統(tǒng)以及刪除重復(fù)子模塊、獲取CAD 數(shù)據(jù)子模塊、篩選分離數(shù)據(jù)子模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模塊。

（2）將CAD/CAM 系統(tǒng)建立起鏈接和圖標(biāo)菜單以及接口的模塊。包括ActiveX Automation 技術(shù)、Visual Basic 主程序、VBA 鏈接程序、腳本（Scripts）以及圖標(biāo)菜單數(shù)據(jù)庫(kù)和SETUP 安裝程序。

（3）將CAD 文件中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為CAM 系統(tǒng)模具模型和尺寸數(shù)據(jù)的模塊。包括模具數(shù)據(jù)庫(kù)、板材設(shè)置子模塊、公差設(shè)置子模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模塊以及NC 程序生成子模塊。

（4）模具適配以及優(yōu)化和模擬運(yùn)行模塊。包括死區(qū)判斷子模塊、檢測(cè)單元、報(bào)警單元、自動(dòng)適配模具數(shù)學(xué)模型及算法子模塊、優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型及算法子模塊、模擬運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型及算法子模塊。

（5）將數(shù)據(jù)生成NC 數(shù)據(jù)程序的模塊。包括各種數(shù)控系統(tǒng)G 代碼庫(kù)或數(shù)控系統(tǒng)定義的固定加工循環(huán)代碼數(shù)據(jù)庫(kù)、大小主機(jī)同時(shí)沖孔的計(jì)算方法子模塊、夾鉗交換或夾鉗死區(qū)避讓的算法子模塊、數(shù)控系統(tǒng)的M 代碼庫(kù)、每個(gè)加工面的沖壓孔數(shù)統(tǒng)計(jì)以及校驗(yàn)子模塊，雙主機(jī)同時(shí)沖孔的比率統(tǒng)計(jì)子模塊。

（6）將NC 數(shù)據(jù)程序傳輸給沖孔數(shù)控設(shè)備的模塊。包括 CF 卡、U 盤(pán)、rs232 串口，USB 轉(zhuǎn)串口連接裝置以及網(wǎng)絡(luò)。還具有參數(shù)設(shè)置、通道選擇、波特率選擇、奇偶校驗(yàn)設(shè)置、數(shù)據(jù)位設(shè)置、停止位設(shè)置、數(shù)據(jù)流控制設(shè)置等端口。

（7）數(shù)控沖孔設(shè)備。數(shù)控沖孔設(shè)備可以是以下設(shè)備的一種：U 形梁四主機(jī)三面沖；U 形梁三主機(jī)三面沖；U 形梁雙主機(jī)翼面沖；U 形梁雙主機(jī)腹面沖。還包括以下裝置可選：上料裝置；U 形梁夾緊裝置；送進(jìn)裝置；零點(diǎn)檢測(cè)裝置；腹面前檢測(cè)裝置、腹面后檢測(cè)裝置、翼面檢測(cè)裝置；主機(jī)沖壓裝置；下料裝置。

3 實(shí)現(xiàn)方法

基于Visual Basic 和ActiveX Automation 技術(shù)，開(kāi)發(fā)汽車縱梁數(shù)控沖孔線CAM 系統(tǒng)，其具體方法如下。

增加菜單項(xiàng)以實(shí)現(xiàn)CAM 圖標(biāo)，用VBA 編寫(xiě)接口，使圖標(biāo)與ActiveX 控件相連，用VB 編寫(xiě)類生成DLL，它是以VB 類的形式提供的開(kāi)發(fā)接口，可用于定義模型的幾何、窗體，拓?fù)湟约皩?shí)現(xiàn)其他功能。在應(yīng)用中，可直接通過(guò)類的公共（Public）數(shù)據(jù)成員和保護(hù)（Protected） 數(shù)據(jù)成員以及成員函數(shù)（Member Function）與ACIS 相互作用。開(kāi)發(fā)者也可以根據(jù)特殊的需要從ACIS 類派生出自己的應(yīng)用類，類接口在各版本中可能有變化。最終把菜單、VBA 工程、DLL、各種文檔都封裝在SETUP 中，可以安裝在AutoCAD2000 以上的各版本中。

首先，創(chuàng)建一個(gè)CAM 系統(tǒng)圖標(biāo)菜單，編寫(xiě)腳本（Scripts）jmcar.mns，在 AUTOCAD 使用工具→自定義菜單→JMCAR.MNS 加載，把CAM 菜單加載到AutoCAD 系統(tǒng)中，以便用戶像點(diǎn)擊AutoCAD 的圖標(biāo)一樣點(diǎn)擊CAM 圖標(biāo)。

第二步，用VBA 編寫(xiě)jmvb1.dvb 工程，用于調(diào)用DLL 工程中類的成員。

第三步，使用Visual Basic6.0 創(chuàng)建工程，包括各種窗體、模塊、類、過(guò)程、函數(shù)和各種功能模塊并進(jìn)行通用性處理（本發(fā)明闡述的方法），編譯成DLL 工程，以備VBA 調(diào)用；最后集成打包封裝形成SETUP安裝文檔。

圖3 是生成NC 程序窗體。

圖3 生成NC 程序窗體

新的CAM 系統(tǒng)構(gòu)建方法實(shí)現(xiàn)了CAD 和CAM的一體化融合，為一種通用性強(qiáng)的自動(dòng)編程方法。

4 效果

新的CAM 系統(tǒng)構(gòu)建方法是我公司獨(dú)創(chuàng)，具有獨(dú)創(chuàng)性和新穎性：用通用連接方式取代各種版本的連接方式；去除CAD 版本的類型庫(kù)type librAry，去除vbA type librAry 庫(kù)，去除objectdbf 庫(kù)等各種引用；用Object 類型定義變量取代各種實(shí)體，集合，選擇集等中以ACAD 開(kāi)始的變量類型如（ACADline、ACADEntity、ACADlinetype、ACADApplicAtion、AC -ADSelectionSet ACADDocument 等）；用數(shù)值常數(shù)取代 Ac 開(kāi)始的常量類型如（Acblue、Acred 、AclinewithArrow、Acselection setAll 等）。這種 CAM 系統(tǒng)的構(gòu)建方法其效果為：一是利用ActiveX Automation 技術(shù)開(kāi)發(fā)汽車縱梁數(shù)控沖孔生產(chǎn)線CAM 系統(tǒng)的工藝過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了CAD 和CAM 一體化；二是可以跨平臺(tái)、跨版本的開(kāi)發(fā)技術(shù)，圖形設(shè)計(jì)可以運(yùn)用Pro/Engineer，UGII，I-DEAS，Euclid-IS，CATIA，SolidWorks等專用CAD 軟件直接設(shè)計(jì)繪制，通過(guò)DXF、I-GES、DWG 格式放入CAD 和CAM 的一體化系統(tǒng)，也可以用AutoCAD 直接繪制。對(duì)于AUTOCAD 這種CAD軟件可以跨版本，可以安裝在AutoCAD2000、2002、2004、2005、2006、2007、2010 等各種版本中。

新的CAM 系統(tǒng)構(gòu)建方法采用了ActiveX Automation 技術(shù)，增強(qiáng)了CAD/CAM 系統(tǒng)的集成性、對(duì)各種不同版本的適應(yīng)性和可維護(hù)性；使得從圖形到生成NC 程序的操作、控制、使用的簡(jiǎn)便，代碼生成速度快；并具有在計(jì)算機(jī)上NC 軌跡模擬功能，直觀性強(qiáng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

新的 CAM 構(gòu)建方法是一種可兼容 Auto－CAD2000-2010 所有版本的構(gòu)建方法，它突破了二次開(kāi)發(fā)人員局限某一版本的代碼在其他版本不能使用的技術(shù)瓶頸，解決了開(kāi)發(fā)人員長(zhǎng)期存在的難題，可以做到一次開(kāi)發(fā)、多年受益。新的CAM 構(gòu)建方法正以其無(wú)法比擬的兼容性好、通用性強(qiáng)等優(yōu)越性，在汽車縱梁數(shù)控沖孔線中發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用，實(shí)現(xiàn)了汽車縱梁沖孔的高效率、高質(zhì)量，為各汽車廠家及其配套廠帶來(lái)高的產(chǎn)值效益。

[1]王傳標(biāo)，韓學(xué)軍.基于VB6.0 和ActiveX Automation 技術(shù)開(kāi)發(fā)CAM 的研究[J].信息技術(shù)與信息化，2009，（1）.

[2]韓學(xué)軍.汽車縱梁沖孔數(shù)控生產(chǎn)線自動(dòng)編程系統(tǒng)ActiveX Automation 技術(shù)的應(yīng)用 [J].CAD/CAM 與制造業(yè)信息化，2006，（12）.

[3]韓學(xué)軍.汽車縱梁沖孔數(shù)控生產(chǎn)線自動(dòng)排刀[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2007，42（3）.

[4]李長(zhǎng)勛.AutoCAD ActiveX 二次開(kāi)發(fā)技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005.

[5]吳文斗，周 兵，吳興勇.Visual Basic 程序設(shè)計(jì)教程[M].長(zhǎng)沙：湖南教育出版社，2005.