2 组合机床CAD应用现状

3 开发组合机床CAD系统专用软件

4 开发软件的技术基础

5 组合机床CAD系统软件

1. 组合机床夹具CAD系统
   利用机械CAD参数化图形信息管理技术和交互设计方法，开发组合机床夹具CAD系统，其适用面广、实用性强、推广应用前景广阔。组合机床夹具CAD系统按照其主要功能可分为四大模块：定位支撑系统CAD系统、夹紧机构CAD系统、导向装置CAD系统和典型夹具夹紧力的计算机辅助分析与计算。

   1. 定位支撑系统CAD系统
      定位支撑系统主要由定位支撑、辅助支撑和限位元件组成。定位支撑是指在加工过程中维持工件有一定位置的元件；辅助支撑是仅用作加工过程中的刚度及稳定性的一种活动式支撑元件。建立支撑板、支撑块、辅助支撑、固定式定位销、伸缩式定位销参数化图形库及其性能数据库，通过查询定位支撑系统性能数据库、修改定位支撑参数化图形参数，利用交互设计方法，实现定位支撑系统CAD。
   2. 夹紧机构CAD系统
      夹紧机构通常由夹紧力部分、中间传动机构和夹紧元件三部分组成。夹紧力部分用于产生动力源，并将作用力传给中间传动机构；中间传动机构即作为增力机构，能改变作用力的方向和大小，能产生自锁作用，以保证在加工过程中或动力源消失时，工件在切削力作用下仍能可靠夹紧；夹紧元件用以承受由中间传动机构传递的夹紧力，并与工件直接接触而执行夹紧动作。建立夹紧油缸、夹紧元件、直接夹紧机构、自锁夹紧机构参数化图形库及其性能数据库，通过查询夹紧机构性能数据库、修改夹紧机构参数化图形参数，利用交互设计方法，实现夹紧机构CAD。
   3. 导向装置CAD系统
      导向装置的作用在于保证刀具与工件及刀具相互间的正确位置，提高刀具系统的支承刚性。正确选择、设计导向装置，对保证加工精度和机床的可靠工作有着重要作用。建立固定式导向套、“内滚式”导向装置、“外滚式”导向装置参数化图形库及其性能数据库，通过查询导向装置性能数据库、修改导向装置参数化图形参数，利用交互设计方法，实现导向装置CAD。
   4. 典型夹具夹紧力计算机辅助分析与计算
      在保证机床正常、可靠工作的条件下，夹紧力愈小愈好。如果盲目地加大夹紧力，就会造成如下恶果：加大了夹具驱动机构的尺寸；为提高与夹紧力相关联的夹具刚性而使夹具过于庞大；增加了工件在夹紧时的变形而影响加工精度。因此，正确确定夹紧力显得十分重要。典型夹具夹紧力计算机辅助分析与计算包括：螺旋夹紧机构的夹紧力分析与计算、楔铁夹紧机构的夹紧力分析与计算、偏心夹紧机构的夹紧力分析与计算、其它夹紧机构的夹紧力分析与计算。
      组合机床夹具CAD系统采用交互设计方法，使用灵活，适用面广，能满足各种加工工艺要求。系统通过建立夹具各组成部件的图形库、特征零件的参数化图形库，利用参数图形信息管理系统，实现交互绘制组合机床夹具。
2. 组合机床自动线方案三维图形CAD系统、组合机床总图CAD系统、组合机床加工示意图CAD系统
   
   
   0.轴上已有齿轮 1.新设计齿轮
   图1 二轴齿轮设计优化
   1. 组合机床自动线方案三维图形CAD系统
      该CAD系统能确定组合机床自动线方案、绘制组合机床自动线三维图形、管理组合机床通用部件结构和性能数据库。这三部分由三个独立的进程实现，利用Windows环境下多进程间的动态数据交换技术(DDE)，实现三个独立的进程动态交换数据，完成如下机床配置型式的组合机床方案设计：多轴箱卧式加工、多轴箱立式加工、多轴箱倾斜式加工、镗削头卧式加工、镗削头立式加工、镗削头倾斜式加工、钻削头卧式加工、钻削头立式加工、钻削头倾斜式加工、攻丝头卧式加工、攻丝头立式加工、攻丝头倾斜式加工、铣削头卧式加工、铣削头立式加工、铣削头倾斜式加工。
   2. 组合机床总图CAD系统
      组合机床总图计算机辅助设计有自动设计和人机交互设计两种方法。自动设计是从结构方案到最后出图一次性完成，而交互设计则是用户参与，交互地选择部件、确定型号及定位的一种方法。组合机床是用按系列化、标准化的通用部件和按工件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床，因而组合机床的特点即决定了其计算机辅助设计的方法。其通用性由计算机来完成，而专用性则由用户借助于计算机来实现，即避免了自动设计的适用性差、设计面窄的局限性。组合机床总图参数化图形信息管理系统是在Windows环境下开发的一种人机交互式设计系统，它集成了Windows的SDK技术、数据库技术及图形软件二次开发的ADS技术，为工程设计人员提供了极为方便、高效的设计机床总图的工具。该系统适用钻、扩、铰、锪、镗、铣、攻螺纹等机床加工工艺，机床配置形式为单工位卧、立、倾斜及复合式组合机床、移动工作台式组合机床、回转工作台式组合机床。
      
      0.轴上已有齿轮 1.新设计齿轮
      图2 三轴齿轮设计优化
   3. 组合机床加工示意图CAD系统
      组合机床加工示意图是设计刀具和调整组合机床的重要工作图纸之一，是确定组合机床联系尺寸、绘制组合机床总图的基础。要完成钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、铣削和攻螺纹等工艺，组合机床加工示意图纷繁复杂。根据近十几年开发组合机床CAD的经验，采用自动设计，仅输入几个参数便完成组合机床加工示意图软件，但该示意图适用面小，有局限性。组合机床加工示意图参数化图形信息管理系统软件，采用交互设计方法，使用灵活，适用面广，能满足各种加工工艺要求。组合机床加工示意图参数化图形信息管理系统主要由主轴、接杆、导向套、刀具数据库操作系统，参数图形库操作系统，交互绘图系统和确定组合机床切削用量模块四部分组成。
3. 多轴箱CAD系统
   多轴箱CAD系统是一个专业性应用软件，可用于钻、扩、铰、镗、攻螺纹以及钻攻复合的组合机床多轴箱的设计。系统所需的原始数据来源于组合机床总体设计，即三图一卡(工件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡)，如主轴坐标、转速等，在此基础上，系统能够交互或自动地从事各项工作。

   1. 多轴箱传动系统设计
      组合机床多轴箱传动系统是一个多轴、多齿轮、多排次的复杂齿轮传动系统。我们采取了二轴、三轴齿轮传动的基本方法，传动系统的生成就是这两种基本连接方法的不断组合、调用。本模块完成传动轴坐标计算、各种几何干涉校核、传动部件的强度校核。为了达到传动系统优化目的(传动轴数尽可能少，传动齿轮个数尽可能少)，采用了如下设计方案，如图1、图2所示。
      
      图3
   2. 数据后处理
      传动系统设计完成后，此模块应立即运行，以便为图形生成作数据准备。按照屏幕对话框提示输入图纸的图号(见图3)，方框中的值为缺项值。对于齿轮图号只需输入前一部分，后两位数字由系统自动添加。
   3. 自动生成多轴箱图形
      多轴箱CAD自动绘制多轴箱装配总图、箱体补充加工图、前后侧盖补充加工图、专用零件图，如图4所示。
      图形文件是AUTOCAD的DWG格式，可直接为AUTOCAD调用。
      WBCAD00.DWG——WBCAD03.DWG为多轴箱装配总图。
      WBCAD11.DWG为多轴箱箱体补充加工图。
      WBCAD12.DWG为多轴箱前盖补充加工图。
      WBCAD13.DWG为多轴箱后盖补充加工图。
      WBCAD14.DWG为多轴箱侧盖补充加工图。
      GEAR01.DWG—GEARnn.DWG为齿轮加工图。
      其中nn为齿轮的总数，如齿轮个数为3，则齿轮图形为GEAR01.DWG——GEAR03.DWG。
      TABLE01.DWG——TABLEnn.DWG为多轴箱明细表。

6 组合机床CAD软件运行环境

7 组合机床CAD软件已通过专家鉴定并已经推向市场