基于Pro/E平台的CAD/CAPP/CAM系统集成化研究

　　Pro/E是美国参数化公司(PTC)研制的CAD/CAM软件包，Pro/TOOLKIT是PTC公司专门提供的Pro/E二次开发工具。在 Pro/TOOLKIT中，PTC向用户提供了大型的Ｃ语言函数库，通过调用这些底层函数，用户能方便、安全地访问Pro/E的数据库及内部应用程序，进行二次开发，扩展一些特定的功能。

　　1　系统总体结构设计

　　从功能而言，系统各模块只是对Pro/E的主要功能利用面向对象的思想所作的进一步封装，其目的在于简化人机交互的次数，使系统更易于操作和学习。各模块间的相互关系如图1所示。

图1　系统总体结构图

　　所有模块均为各自独立的Pro/TOOLKIT应用程序，模块间的通讯由Pro/TOOLKIT提供的接口函数实现，相关参数的传递利用Pro/TOOLKIT函数和相关指针实现。

　　整个零件的设计和加工信息都存储在Pro/E的数据库中，由于Pro/E是基于单一数据库的软件系统，因此在任一处的修改都将引起所有相关参数的变化，这使模型的修改非常方便。

　　当系统在仿真环节发现问题时，用户可以通过修改工艺设置或直接修改产品几何模型，然后再经仿真环节验证设计的合理性，在加工轨迹仿真结果符合设计要求之后，即可经后处理模块生成NC加工代码。

　　2　各功能模块的设计及其实现

　　2.1　造型模块

　　该模块的功能是实现零件的结构设计，其目标在于生成一个存储零件整体信息的文件。

　　该模块的核心是建立特征库。首先依据生产的实际情况，按照ＧＴ技术的方法对零件的结构及加工条件进行分析和归纳，最终确定特征的种类和数量。特征的分类如图2所示。

　
图2　特征分类图

　　几何特征的建立是采用Pro/E提供的用户自定义特征功能实现的 [2，3]。对每个几何特征的建立过程是类似的，即首先手工构建产品模型，将要创建的特征附着在模型的上面，然后选择菜单项进行几何特征的创建。一个几何特征的定义中要包括参考基准、可变尺寸及可变尺寸的记号，通过在程序中修改可变参数的数值，即可获得所需要的特征衍生件，在建模的过程中也可利用鼠标点选标注尺寸，利用尺寸驱动技术修改这些参数。对非几何特征则以特征码的方式存放，最后将所有的特征以相同的格式(.gph)存放在同一根目录下，形成特征库 (UDFLibrary)，作为造型的基本工具。

　　在应用中，首先利用特征库进行几何型的建立，然后根据对各几何特征加工要求的不同，将非几何特征附加到各特征上，从而形成对零件信息的完整描述。在几何特征和非几何特征之间通过指针的方式实现通信。

　　模型的建立采用与Pro/E系统建模思想完全吻合的特征拼装技术。首先选择几何模型的主特征，并以其作为整个模型的父特征，其余特征依次从特征库中选取并附加到主特征上，形成模型的基本形状；然后对各特征的可变尺寸根据设计要求进行修改，完成零件的几何模型的建立；最后，实现非几何特征的附加。方法是：1)用鼠标选取定制菜单中“添加非几何特征”项，弹出设置对话框并将其固定在桌面上；2)依次用鼠标选取几何特征，使它的相关指针项指向对话框；3)对对话框中各项参数进行赋值，这个过程也即对选中特征相关参数的赋值。至此，零件的建模工作结束，将所有的设置以文件的方式存放在指定位置，作为 CAPP部分的输入参数。

　　2.2　工艺处理模块及加工仿真

　　工艺处理模块的主要功能是CAM对系统加工参数的自动获取，其目标是在加工仿真完成后生成刀位数据文件，以其作为后处理的输入。其基本构成及相互关系如图3所示。

图3　工艺处理模块框图

　　显然，制造模型的建立是整个工作的起点，首先制造模型建立模块通过自身的指针函数读取造型模块所产生的文件，然后根据毛坯选择规则库的相关规则自动从毛坯库中选取毛坯，并自动完成制造模型的建立，从而实现了制造模型建立的完全自动化操作。

　　工艺规划为该部分的核心，也是整个二次开发的难点所在。鉴于Pro/E系统本身缺乏CAPP的信息集成，用户对各加工特征的设定、加工方法的选择、刀具的选择、切削参数的设定等均需人机交互完成，这些操作对操作人员的要求高、交互复杂，是限制Pro/E的CAM功能广泛应用的主要原因之一，为此，系统提出了如下的解决方案。