硬质合金可转位刀具CAD/CAM系统中图形数据库的设计

根据产品需求趋势和开发新产品的要求，针对硬质合金刀具中部分典型品种开发了硬质合金可转位刀具CAD／CAM系统(CCTCADAMS)。本系统采用了自动化与交互式设计有机集成的先进设计技术，充分利用人机资源，具备了初步智能化水平，能较好完成刀具的变参数设计和适应性设计，并能利用交互式设计方法辅助设计人员完成特殊刀具的开发性设计，利用CAM技术生成数控机床加工指令代码。在CCTCADAMS系统中，图形数据库管理系统作为一个独立的设计模块，用于存贮和管理刀具设计中必需的及生成的各种参数和二维、三维图形，是整个系统中基础性和关键性的子系统。

一、图形数据库的类型及内容

　　1．函数库
　　在本系统的开发过程中，根据刀具的技术标准和特殊要求，收集、编制和开发了多种计算方法，如刀片槽坐标的计算方法、加工螺旋沟槽铣刀的计算方法等，将这些计算方法编制成通用的子程序，即形成了函数库，在设计中可以随时调用，使用非常方便。函数库的内容在使用过程中可以不断扩充和完善。

　　2．图形库
　　根据不同的数据结构形式，图形库分为以下二种类型：
　　(1)3D图形库
　　建立3D图形库的目的一是便于在设计中直接调用；二是便于在原有产品基础上进行修改或改型，开发新产品系列及进行非标设计。3D图形库中又包括以下几个子库：
　　①图形构造工具库　硬质合金可转位刀具整体结构复杂，参数、尺寸繁多，形状变化大，且局部结构具有典型性，如螺旋沟槽、刀片槽、进出水孔等。传统设计方法常常是根据经验定性设计，设计的合理性和精确度难以把握。在本系统的开发中，为了提高设计质量，缩短设计周期，开发了一个基于IDEAS DESIGN应用模块中Catalog-Feature、Catalog-Section的工具库，用于存放设计过程中作为构造图形工具的特征和截面。如构造内外刀片槽、出水孔、螺旋沟槽的特征块和截面。
　　②标准零件库　在刀具设计中,有许多零部件的结构形状完全相同，只是尺寸规格不同，如标准柄、螺钉、刀片等。对这些可系列化的零部件进行整理和分类后，利用IDEAS软件中的Catalog功能固化所有的系列件，使用时可直接点取Catalog-Part中相应的系列件，当所需图形显示在屏幕上时，可以对它进行旋转、移动、放大、缩小、改型及各种编辑操作，使用方便灵活。设计中可以随时调用。
　　③非标零件库　利用IDEAS软件中的Library存放通过设计或标准件改型而得到的非标准件。使用时可以直接调用，也可以经过修改后使用。
　　④刀具成品库　将设计好的刀具分类存放，形成刀具成品库。库中内容可以随时检索、调用，也可以任意编辑。当设计结构基本相同，只是局部稍有变化的刀具时，不需从零部件开始设计，只需直接调出类似成品，做局部修改后即可完成设计。
　　(2)2D图形库
　　建立2D图形库的目的是为了便于二维图形的图面处理和图纸管理。2D图形库中包括以下子库：
　　①工程图纸图面处理工具库　在刀具CAD中常常要涉及许多技术标准，如国家标准、行业标准、企业标准等，而通用的CAD软件不可能完全解决这些问题，所以需要进行二次开发。我们利用IDEASDRAFTING中的Symbol和Program语言实现自动生成图形，为用户提供符合国标、行标和企标的标注工具，并将自动生成的图形分类嵌于DRAFTING环境的图标中，用户通过点取图标、输入必要的参数，就可以方便地调用符合所需标准的图形。图形显示在屏幕上时，可以对其进行各种编辑操作，如图样图幅、图框、标题栏、明细表的设置，表面粗糙度、形位公差、尺寸公差的标注等。
　　②2D机械标准零件库　利用IDEASDRAFTING中的Symbol和Program语言编制了机械标准零件库,包括刀片、刀座、螺钉、标准柄、外购件等。用户进行刀具二维设计时，可直接调用库中的图形。所有零件图形分类存放，界面采用图形菜单形式，调用方便。
　　③2D图纸库　将设计好的图纸编号后作为图纸档案存贮在特定位置，形成2D图纸库，便于随时调用查阅。

　　3．加工数据库
　　加工数据库由加工刀具和辅助设备库、机床加工信息库两个子库构成。

　　4．参数数据库
　　参数数据库是整个图形数据库的核心，用于存贮刀具设计和系统运行所需的全部参数，包括零件参数、结构参数、标准参数等，并能记录设计过程中生成的数据。在开发过程中，以IDEAS的Relation Data Management为基础，按刀具设计的习惯形式存贮数据，便于用户使用和维护，并可通过与系统各部分的接口实时地将数据转换为系统所需的结构形式。

二、图形数据库的总体结构

　　图形数据库的总体结构分为以下两大部分。

　　1．图形数据库的管理接口
　　为了便于图形数据库的使用和各库之间的数据传输，我们用IDEASMACRO语言编写了一组图形数据库管理接口程序，用于协调各个库与主体设计软件包、参数库及其它库之间的数据传递关系，并完成对基本库的自动维护，向用户提供操作库的功能。用户对部分库的操作须通过接口程序完成，增加了库的安全性。

　　2．图形数据库
　　分别存贮各种图形数据的实体。

三、图形数据库的数据流向结构

　　图形数据库的数据流向结构分为两部分，用IDEAS语言编程，见下图。

图形数据库及数据流向结构图

　　1．库与软件设计包间的数据流向结构
　　利用以下三个接口管理库与主体程序间的数据流向：
　　①数据流出接口　管理程序对库的数据调用。
　　②数据流入接口　管理程序生成的数据对库的存贮。
　　③用户数据自动维护管理接口　完成用户对库的操作管理。

　　2．参数库与其它库间的数据流向结构
　　通过库间数据传输接口的协调管理，可保证系统数据的正常传输。本系统的所有数据流向均为单向传输，以增强系统的易维护性及数据的安全性和正确性。

四、图形数据库的使用与维护

　　图形数据库全部设计为开放式，可以在CCTCADAMS系统中通过设计程序调用，也可以在手动设计单个产品时使用。使用界面与所处软件环境IDEAS DESIGN&127;或IDEAS DRAFTING的界面统一，用户能方便地调用。
　　对库的操作不仅局限于对库的读取，还可以对部分库进行维护。库的管理由一组接口程序包完成，可提供以下功能：
　　（1）检索和读取库的内容；
　　（2）提供对部分库的增、删、改功能，以便于新产品的开发和非标产品的设计。【