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基于Pro/ENGINEER焊接系统的开发

   日期:2011-06-14     来源:互联网    
核心提示:本文主要讲述自主开发的WELDSYS焊接系统的组成、主要功能模块及作用,开发使用的关键技术,以及应用实例,同时也说明了该系统在焊接工
本文主要讲述自主开发的WELDSYS焊接系统的组成、主要功能模块及作用,开发使用的关键技术,以及应用实例,同时也说明了该系统在焊接工程领域具有广泛的应用价值。   
在建筑、桥梁、汽车、压力容器和机械等工程领域都广泛使用焊接构件,焊接构件通常作为工程设备的主体或支撑结构,有很高的质量技术要求,这对焊接构件的设计与制造工作量很大。目前使用的AutoCAD、Pro/ENGINEER和NX等工程软件并没能很好地解决焊接设计问题,设计人员任务重,效率低。而WELDSYS焊接系统的开发恰好解决了这个问题,本系统可实现焊接构件的装配设计、焊缝定义、组件工程图的输出、坡口加工或凹槽零件图的输出,自动化程度高,设计精度和设计效率都有出色的表现,可靠性高、实用性强。   

一、WELDSYS焊接系统的组成
图1   本系统主要有标准件库、公用数据库、焊接组件设计模块、焊缝定义模块、组件工程图绘图模块、加工坡口和凹槽零件的绘图模块以及数据转换接口等组成,如图1所示。它以3D 数据模型为基本数据结构,使用单一数据库,全约束、尺寸完全相关,实现了装配设计、焊接设计、零件设计、工程图输出一体化以及CAD与CAM一体化,与其他流行软件可进行数据交换,兼容性好。   
二、WELDSYS功能模块及作用
  1.标准件库  提供了焊接构件常用的型材构件,如圆钢、方钢、六角钢、板材、管材、工字钢、角钢和槽钢等型材构件,压力容器、大直径管等通用构件。它们以参数化成型件出现,可根据需要修改参数直接用于装配设计。  2.公用数据库  为系统提供了一系列设计模板,如装配设计环境模板、零件设计环境模板、组件工程图绘制模板和元件工程图绘制模板,为参数化设计提供了大量原型零件、标准材料数据库、特殊符号库等。  3.焊接组件设计模块  焊接组件是一个装配件,该模块利用Pro/ENGINEER装配技术进行装配设计。  (1)选择已经设计好的需要焊接的组件;   (2)设计焊接组件。利用装配设计的方法,可自下而上利用已有的构件、标准件完成装配设计,也可采用自上而下的方法从概念设计、原理设计再到装配设计。  4.焊缝定义模块  包括焊接环境设计:定义焊条、工艺及参数,选择焊接类型,选择实焊与轻焊表现形式,决定输出数据源是组件还是元件,定义焊缝、坡口加工或焊接凹槽的位置、形状和尺寸,设置其他任何参数或焊接工艺。  5.焊接组件绘图模块  通过焊接组件绘图和对焊接接头注释,表达焊接装配;生成材料清单(BOM表)或带有焊缝参数的Pro/REPORT表。  6.拆分元件及元件工程图输出  该模块提供了对定义有坡口或凹槽的元件从组件中分解出来,详细表达元件的结构形状、尺寸大小和技术要求等。
WELDSYS开发关键技术#e#三、WELDSYS开发关键技术   本系统是基于Pro/ENGINEER Wildfire 3.0为平台,以Pro/TOOLKIT为开发工具,使用VC++.NET2002作为编译工具,充分利用VC++.NET语言的功能和Pro/TOOLKIT提供的C/C++函数的集合,编写出执行程序,作为Pro/ENGINEER的一个外挂插件或模块使用,以满足焊接设计需要。  1.Pro/ENGINEER参数化设计  标准构件是一系列依据国标型号的型材零件,在设计上充分利用了Pro/ENGINEER参数化设计思想,将原型件参数化,通过控制主要参数,实现组件对元件的不同设计要求。具体实现中要针对构件的结构特点设定必要的有限个参数,并与原型所有构造尺寸建立关系式,以实现整体参数化驱动造型。  2.ODBC数据库应用  标准构件的参数是由相应国标提供,本系统是使用以下步骤操作数据库。  (1)使用Microsoft Visual FoxPro6.0建立各种型材件数据库表,并通过Microsoft WindowsXP控制面板的管理工具,新建一个数据源。  (2)由VC++.NET对话框模板资源创建对话框及列表控件,并添加相应对话框类。  (3)建立数据表集类,使用CRecordset类来绑定数据表。  (4)设计调用函数和对话框消息响应函数,完成从数据库读取信息,显示在列表框中,以及其他操作,如图2所示。 图2   3.装配技术  装配设计有两种典型的方法,即自下而上和自上而下的装配设计。本系统采用自下而上的装配设计方法:引用已经构造好的零件模型、组件模型或参数化设计的模型,按组件或复合构件的结构顺序,由最低层的元件开始,再逐级向上完成装配建模。用到Pro/TOOLKIT两个主要函数。  (1)元件装配函数,其函数原型定义如下:  #include //包含头文件 ProError ProAsmcompAssemble(ProAssembly owner_assembly, //装配件的句柄  ProSolid component_model,//是需要装配进来的模型句柄  ProMatrix init_pos,//是一个转置矩阵,用于设置元件的初始位置  ProAsmcomp*feature//返回之后的元件对象)   Returns: PRO_TK_NO_ERROR //返回成功; PRO_TK_BAD_INPUTS //返回错误;   (2)重新定义装配元件的装配约束函数,其函数原型定义如下:  #include //包含头文件ProError ProAsmcompConstrRedefUI( ProAsmcomp *p_feat_handle//装配元件对象句柄)   Returns:PRO_TK_NO_ERROR//返回成功; PRO_TK_BAD_INPUTS//返回错误;PRO_TK_USER_ABORT //返回中止;   4.焊缝定义  包括焊缝、坡口加工和凹槽的参数定义、特征定义。驱动源是元件或组件,采用实焊或是轻焊几何表达。其中实焊(SOLID)指设计中创建并显示实体几何,“焊缝”或“坡口加工”特征包含了制造所需的所有必要数据,并在设计中用实焊几何表示,如图3所示。轻焊(LIGHT)指参考现有曲线或边,但没有其自身的几何。焊缝或坡口加工特征包括制造必需的所有参数,但只用其参照的几何(边、曲面)表示,如图4所示。实焊坡口加工的减少会显著减少设计的再生和图形载入时间,当模型中有大量焊缝和坡口加工时,可使用轻焊表达,在制造需要时可将它们容易得转为实焊表达。 图3图4   5.元件拆分技术  在组件环境下定义的焊接特征、坡口加工切口和凹槽的几何形状及尺寸大小,需要在元件图中表达,以便在焊接前提前加工好。为此可选择元件作驱动源进行焊接定义,利用Pro/ ENGINEER模型单一数据库的特点,直接读取元件数据库的文件进行绘图输出,并实现模型编辑、数据更新同步。  6.2D工程图绘制  Pro/ENGINEER是三维数据库,通过矩阵变换很容易输出二维图形。本系统是基于自定义2D模板实现工程图绘制。主要使用的是Pro/TOOLKIT函数,其函数原型如下:  ProError ProDrawingFromTmpltCreate( ProName name, //新的绘图名  ProName dwg_template, //绘图模板名  ProModel * model, //创建绘图时使用的实体模型名 ProDwgcreateOptions options, //绘图创建的选项 ProDrawing * drawing, //创建的绘图对象  ProDwgcreateErrs * errors ) //创建绘图引起的警告和错误列表  其中参数options的取值为:PRODWGCREATE_DISPLAY_DRAWING:在窗口显示新的绘图;   PRODWGCREATE_SHOW_ERROR_DIALOG:显示模板错误对话框;   PRODWGCREATE_WRITE_ERRORS_TO_FILE:将错误写入磁盘文件。  7.标准模板应用及自定义模板  使用Pro/ENGINEER符合国标的元件模板(mmns_part_ solid)和组件模板(mmns_asm_design),作为实体模型文件读入。二维绘图可使用公制模板,如a0_drawing,或国标图样A0、A1、A2、A3、A4,也可自定义绘图模板,根据厂标或习惯格式定制。将所有模板文件存为一个公用数据库,便于系统调用。  8.焊接报告生成  在焊接工程图中定义一个报告列表,添加重复区域,插入焊接参数(weldasm),由参数变量访问绘图焊接数据,自动生成焊接报告。
WELDSYS应用实例#e#四、WELDSYS应用实例   
本系统的菜单体系如图5所示,可实现多种设计目的。某机架组件如图6所示,要求焊接定义并绘制带切口的元件图。使用本系统具体操作步骤如下。 图5   (1)选择焊接系统→设计组件,从选择文件对话框中,找到该机架文件名,并打开。  (2)焊接系统→焊缝定义,选取焊接类型及参数,如图7所示,焊接定义结果,如图8所示。  (3)焊接系统→焊接元件绘图,从元件绘图对话框(见图9)中选择输出元件,结果如图10所示。其他应用限于篇幅在此省略。 图6到图9 图10   五、结论   
 本系统专为焊接设计工作定制,对从事焊接构件设计的技术人员来说,可从繁琐的设计中解放出来,实现焊接设计自动化、高效化,提高了焊接设计的质量和进度,在焊接工程领域具有广泛的应用价值。
 
  
  
  
  
 
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