基于PowerMill的工藝知識庫自動生成系統＊

吳居豪，張玉婷，宋永浩，謝 堂,陶建華

（廣州大學機械與電氣工程學院，廣東廣州 510006）

1 引言

隨著經濟的發展，我國已成為世界制造業的重要基地。我國的裝備制造業能始終能保持技術先進、成本低廉的優勢，這與模具的使用功不可沒，因此，模具專業人員的勞動力價值也愈發被關注。我國的模具制造與裝備制造依賴于大量專業化人才的智慧與努力，模具設計、制造、裝配維護等方面的技能人才更是供不應求。然而，隨著模具行業人才流動性的提高，從事該行業的人員越來越少，模具人才更是嚴重短缺。另外，由于經濟發展制造業對模具需求急劇膨脹、模具工藝知識傳承的復雜性和極長的周期性以及模具技師的老齡化，模具人才遠遠跟不上行業的發展需求，從而也對模具經驗和技術的積累造成不利的影響。因此，如何縮短模具人才培養周期，傳承模具技術，積累學習工藝知識已成為中國制造業發展的當務之急。

本文通過研究數控加工技術與工藝知識數據庫生成技術，開發一款基于PowerMILL的數控工藝知識庫自動生成系統。該系統能從已有的編程項目文件中獲取加工對象的準確信息，并生成相對應的工藝知識清單，方便人員針對不同模型特征，學習工藝策略，在模具人才培養上具有適應性和實用價值。

2 開發思路

本系統運行的支撐環境為PowerMILL。PowerMILL軟件為用戶提供了二次開發控件，如PowerSolutionDOTNetOLE.dll控件。若系統安裝了PowerMILL軟件，該控件便生成在系統目錄下。同時，該控件包含CopyCAD、PowerMILL、clsPowerMILLOLE、PowerShape等二次開發接口。這種開發方式是預先定義某些函數使開發人員可通過直接訪問這些接口調用函數來實現特定功能的技術，有利于提高用戶的開發效率。

本系統使用Visual Basic.NET Framework框架作為二次開發框架。Visual Basic.NET Framework框架是用于WINDOWS新托管的代碼編程模式，它能夠把強大的功能與技術引入進來，使得用戶能夠運用VB語言設計出友好的用戶界面，并可實現跨技術邊界的無縫通信。

本系統選用的數據庫為MySQL數據庫，MySQL數據庫性能卓越、服務穩定，而且其開放源代碼而且無版權制約，自主性及使用成本相對較低，安裝方便，易于維護。此外，MySQL支持多種操作系統，提供多種API接口，有利于系統開發過程中與Visual Basic.NET框架的連接。

以上是相關開發原理的介紹，系統的整體開發思路如下：

開發人員首先在Visual Studio中添加PowerSolutionDOTNetOLE.dll控件，通過調用clsPowerMILLOLE類的connect函數與PowerMILL軟件建立連接，再根據功能的需求調用其它類的相關接口函數，結合VB語言進行界面的創建和程序的編寫。此外，為了將相關工藝策略及其參數值創建與保存至數據庫，開發人員在Visual Studio平臺上調用數據庫控件，實現與MySQL數據庫的連接，再結合VB語言與SQL語言進行程序的編寫和界面的創建，從而代替繁瑣的SQL語句命令操作。最后調用Microsoft Office Excel等相關軟件庫生成知識清單以及使用電腦系統自帶的記事本作為NC程序后處理模塊的數據存儲。如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 系統總體技術路線

圖2 軟件開發技術路線

圖3 系統總體結構圖

3 關鍵模塊介紹

3.1 工藝參數提取模塊

該模塊屬于數據提取模塊。工藝參數分3部分提取，包括大小尺寸、元素列表、元素信息。其中大小尺寸包含模型尺寸與毛胚尺寸；元素列表包含該工程項目下的刀具路徑、刀具、邊界等相關信息；元素信息包含某刀具路徑下對應的刀具直徑、刀尖半徑、刀柄長度、主軸轉速、切削進給、下切進給等相關信息。這樣分類的目的是簡化操作界面，方便用戶閱讀，從而快速識別出工藝參數類型。

在大小尺寸的提取部分中，開發人員調用GetEntitySize函數進行模型尺寸和大小尺寸的提取，該函數的功能是返回指定元素的最小值和最大值；在元素列表和元素信息的提取部分中，開發人員調用GetEntitySize函數和GetEntityParameterInfo函數進行相關信息的提取，GetEntitySize函數的功能是返回指定元素的信息列表，GetEntityParameterInfo函數的功能是計算出指定元素的變量，并返回到指定的數組中。

以下將以元素信息提取為例介紹相關的算法實現過程，其余兩部分的實現過程大致雷同，但調用函數有所區別。圖4所示為元素信息提取的算法實現流程圖，圖5所示為元素信息提取界面。

圖4 元素信息提取的算法實現流程圖

圖5 元素信息提取界面

3.2 數據庫保存與操作模塊

該系統的數據庫設計遵循MySQL數據庫的結構設計規范。數據庫結構設計分為邏輯設計和物理設計，邏輯設計是根據數據實體之間的邏輯關系對表進行設計；而物理設計則是根據所用的數據庫特點進行表結構的設計。由于存放數據的類型不同，需要對數據的類型進行分析，分析其需要用什么數據類型進行存放，這樣的類型分析劃分可以有效的減少內存。根據數據間的關系，設計的數據庫ER圖如圖6所示，其中長方體代表實體，橢圓形代表屬性，菱形代表關系。帶下劃線的屬性是主鍵屬性。

在數據庫保存模塊中，針對操作流程的規范性，開發人員設計3種類型的數據表對工藝參數信息進行存放。其中包括毛坯模型大小信息表（見表1）、工藝策略參數信息表（見表2）以及NC代碼信息表（見表3）。毛胚模型大小信息表用于存放毛坯和模型的大小尺寸數據，設立6個坐標值字段，包括X_Min、X_Max、Y_Min、Y_Max、Z_Min、Z_Max；工藝策略參數信息表用于存放工藝參數信息，包括刀具路徑名稱、刀具號、刀具類型、刀具直徑、刀具刀尖半徑、刀柄長度大小，設立的字段包 括Tool_path、Tool_type、Tool_diameter、Tip_radius、Lengthe_of_hilt；NC代碼信息表設定NC字段名，采用varchar類型，長度為30位，用于存放字符串數據。開發人員最后再結合VB語言與SQL語言編寫相關程序便可實現工藝參數信息的存放。

圖6 數據庫設計ER圖

表1 毛坯模型大小信息表

表2 工藝策略參數信息表

表3 NC代碼信息表

數據庫操作模塊主要分為連接數據庫、庫操作、表操作3大部分。用戶只需在操作界面上點擊相關按鈕，便可對數據庫進行相關的操作，從而有效地代替MySQL數據庫中繁瑣的語句命令操作。

4 系統程序的運行流程

系統程序流程圖如圖7所示。

圖7 系統程序流程圖

5 系統部分功能演示

圖8為PowerMILL工程項目文件下的模型圖，通過該系統，用戶可以迅速地獲取該工程項目對應的工藝策略及其參數信息，如圖9、圖10、圖11所示。

圖8 系統功能演示的模型圖

圖9 模型大小的信息提取界面圖

圖10 元素列表的信息提取界面圖

圖11 元素信息的信息提取界面圖

6 結束語

本文詳細概述了PowerMILL的二次開發過程，通過調用其強大的API接口功能，選用交互界面設計更加友好的Visual Stdio平臺，采用Visual Basic.NET框架進行功能設計，開發一款基于PowerMILL的數控工藝知識庫自動生成系統。實現對PowerMILL工程項目的工藝策略及其參數值自動獲取與分析，并將獲取的工藝策略創建數據庫，生成相應的知識清單，有利于缺乏經驗的編程人員積累和學習工藝知識，在模具人才培養上具有廣泛適應性和實用價值；同時，也有效地減少產品設計過程中由于人為錯誤造成的經濟損失，為同類產品的設計提供技術支持。