基于面向对象思想开发的主轴箱CAD系统滚针

基于面向对象思想开发的主轴箱CAD系统

基于面向对象思想开发的主轴箱CAD系统 2011： 摘　要：介绍一个数控镗(铣)床主轴箱CAD系统。该系统采用面向对象思想进行主轴箱动力参数计算、三维实体图形库的建立，使该系统具有方便快捷、自动化程度高、可扩充的特点，可大幅度地提高设计效率，降低设计、生产成本，提高产品质量，并将产生较大的经济效益。关键词：面向对象；主轴箱；参数化特征建模；多态性；继承性分类号：TP391.72　文献标识码：A文章编号：1001-2265(2000)　02-0011-03

1　引言

芜湖重型机床厂的WHZ-02X系列数控镗(铣)床属多品种、小批量产品，主要根据用户和市场需求进行专机设计生产。在这种生产方式下，产品改型频繁，主传动系统是镗(铣)床的关键部件，也是变化频率最高的部件。以往主传动系统的设计基本是靠人工手工设计，不仅工作量大、周期长，不能满足市场变化的需要，而且无法从理论上定量定性分析设计，使设计水平的提高受到极大的限制。为增强市场竞争力，实现数控镗(铣)床主轴箱快速并行设计，显得尤为重要。本文采用综合性产品建模系统，面向对象的思想，建立完善的CAD应用环境，以满足市场及用户对产品设计快速响应的需求，实现产品全相关快速变型设计。

2　系统总体框架设计

本系统通过用户输入的主要技术指标(最大行程、转速、工件最大直径等)，计算出主切削力、切削功率，进而进行机床的快速设计。通过查询三维机床型谱图库，得到相近设计，为新的设计提供参考。用Visual　C++这种面向对象的语言对数控镗(铣)床主轴箱系统进行界面设计、动力参数计算，它提供给我们所需的数据抽象、数据隐藏、模块化等概念，该系统由原始数据输入模块、切削力切削功率计算模块、计算结果输出模块等主要模块组成，大大增强了系统的可靠性［1］。采用自上而下、面向装配的全相关并行设计思想(DFA)，由装配图产生零件图［2］，由整体到局部，建立参数化图形库。其实质是面向对象的思想建立主轴箱三维实体模型。本系统总体框架设计如图1所示。针对用户和市场不同需求，依据需方提出的具体要求进行总体方案优化设计，从而实现主轴箱总体方案设计、动力参数计算、结构设计、装配干涉检查、零部件性能分析和评价。

图1　数控镗(铣)床主轴箱CAD系统框架设计图

执行此应用程序后，显示主进程界面如图2所示。点击“计算切削力”主菜单的下拉菜单各选项，可分别弹出车、镗、铣、钻削力参数输入对话框。点击OK按扭，对话框消失，屏幕上出现对应加工方法的计算结果。

图2　主轴箱CAD系统主进程界面图

3　数控镗(铣)床主轴箱CAD系统结构及其运行逻辑

3.1　动力参数计算模块设计　　本模块是进行车、镗、铣、钻、铰等各种加工方式对应的切向切削力、径向切削力、轴向切削力及切削功率的计算。同一加工方式，切削力、切削功率的影响因素较多，不同材料硬度、切削速度、刀具角度对切削力切削功率有不同的影响，因而计算公式亦不同，需输入输出较多数据，计算较为复杂。为此，在文档/视窗架构的基础上，由ClassWizard定义一系列新类：对话类(Chexueli、Xixueli、Zuanxueli，用于各加工方式的原始参数和切削用量的输入)、计算结果输出类(Chexueresult、Xixueresult、Zuanxueresult,为便于文档类和对话类数据对应、交换，在这些类中定义各加工方式的切削用量、原始参数和成员函数Drawresult()、Serialize())。为方便不同切削用量和原始参数输入后所得计算结果的比较，采用多文档类型。在文档类中定义各计算结果类的对象，以便文档类可访问计算结果类中各成员数据和成员函数。用文档类中的成员函数Serialize()来调用不同结果类中的Serialize()函数，实现不同加工方式的数据写到持久存储介质中［1］，以后再从持久存储介质中读该对象状态来重新构造该对象，从而可大大方便文档类数据的管理和操作。视图类通过GetDocument()函数，获得指向文档指针来访问文档类数据，可调用各计算结果类中的Drawresult()函数，来实现各种加工方式在屏幕上的显示。此软件系统框架如图3所示。

图3　动力参数计算程序框架图

3.2　主轴箱三维实体图形库的建立3.2.1　标识唯一性、分类性　　——零部件的名称唯一，主轴箱总装配体中各子装配体的分类。　　主轴箱是用来联系运动源(电机)和机床的执行器官(主轴)。其功能是：①把一定的功率从运动源传递给执行器官。②保证执行器官一定的转速和一定的调速范围。③根据需要，能方便地进行运动的启动、停止、换向和制动。根据数控镗(铣)床TK6410主轴箱功能

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