汽車縱梁數控沖孔線CAM系統的通用構建方法

周麗麗，單寶德，韓學軍，張宗濤，劉 亮

（濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東 濟南 250022）

0 前言

目前，國際上用于沖壓設備且具備數控編程功能的CAD/CAM 一體化軟件主要有美國TEKSOFT公司的PROCAM 軟件、臺灣世新科技的NEWCAM等CAM 自動編程軟件。它們雖然都集成了數控加工功能模塊，但對于專用的汽車縱梁數控沖孔線來說，因為沒有CAD/CAM 一體化軟件支持的數控加工功能模塊系統，還達不到這種特殊沖孔工藝的要求。國外汽車縱梁數控沖孔線以比利時索能為主要代表，它的編程方法是由人工把圖形數據庫的坐標值和直徑輸入以及腹面、翼面選擇。

我國自2001年第一臺國產汽車縱梁數控沖孔線問世以來，自動編程系統采用兩種方式：①在CAD 中繪圖形成圖形數據庫，用通用的CAM 軟件加模具，生成一個中間程序，再用專用的程序進行特殊處理，然后產生專用的汽車縱梁數控沖孔線程序。即通過第三方的CAM 軟件進行轉換后用專用的程序進行處理生成特定的加工程序；②讀取DXF 格式的圖形信息進行處理以取代上述的第三方的CAM軟件，其他步驟同①。

上述編程控制方法普遍存在以下缺點：①編程人員需要學習和掌握數控語言。②需要將被加工零件信息轉換成文字或數字信息，不僅不直觀，而且在轉換過程中出錯率高。③數控語言編程采用調用CAD 的庫函數的方法，由于各種版本的CAD 采用的庫函數不同，導致各種版本的編程軟件不能兼容，其技術性能、通用性和效率比較差。

本文將介紹一種新的與CAD/CAM 系統高度集成、能夠實現高效率和高質量沖孔的CAM 系統構成方法，它較好地避免了上述各種編程控制方法的缺點，能夠兼容CAD2000 以上的各種版本，具有非常好的技術效果。

1 系統特點

新的CAM 系統構建方法可以滿足與CAD 多種不同版本共用，是一對多的關系，對于AutoCAD 這種CAD 軟件可以跨版本，可安裝在AutoCAD2000、2002、2004、2005、2006、2007、2010 等各種版本中；而現有技術需要多種CAM 系統與各種版本對應，是一對一的關系。這種用于汽車縱梁沖孔加工的CAM系統的構建方法，其研制在軟件開發中帶來了革命性的變化，它具有以下特點：①用通用連接取代各種版本的專用連接。②舍去各種版本的類型庫和函數庫。③CAD 中的實體、集合、選擇集等屬性用通用對象實現。④涉及到的CAD 命令用通用對象的屬性和對象的方法實現。⑤CAD 中的表示顏色、線型、層、選擇方式等常量用通用數值取代。

表1 詳細顯示了新的CAM 系統構建方法在對程序進行通用性處理過程中的操作要點及與現有技術采用方法的區別。

表1 新的CAM 系統構建方法與現有技術的對比

2 系統構成

圖1 為系統軟硬件配置框圖，圖2 為CAD/CAM集成系統框圖。

圖1 系統軟硬件配置框圖

圖2 CAD/CAM 集成系統框圖

新的用于汽車縱梁沖孔加工的CAM 系統，其組成包括：

（1）讀取CAD 文件的模塊。包括計算機硬件及操作系統，CAD 系統以及刪除重復子模塊、獲取CAD 數據子模塊、篩選分離數據子模塊和數據存儲子模塊。

（2）將CAD/CAM 系統建立起鏈接和圖標菜單以及接口的模塊。包括ActiveX Automation 技術、Visual Basic 主程序、VBA 鏈接程序、腳本（Scripts）以及圖標菜單數據庫和SETUP 安裝程序。

（3）將CAD 文件中的數據轉化為CAM 系統模具模型和尺寸數據的模塊。包括模具數據庫、板材設置子模塊、公差設置子模塊、數據存儲子模塊以及NC 程序生成子模塊。

（4）模具適配以及優化和模擬運行模塊。包括死區判斷子模塊、檢測單元、報警單元、自動適配模具數學模型及算法子模塊、優化的數學模型及算法子模塊、模擬運行的數學模型及算法子模塊。

（5）將數據生成NC 數據程序的模塊。包括各種數控系統G 代碼庫或數控系統定義的固定加工循環代碼數據庫、大小主機同時沖孔的計算方法子模塊、夾鉗交換或夾鉗死區避讓的算法子模塊、數控系統的M 代碼庫、每個加工面的沖壓孔數統計以及校驗子模塊，雙主機同時沖孔的比率統計子模塊。

（6）將NC 數據程序傳輸給沖孔數控設備的模塊。包括 CF 卡、U 盤、rs232 串口，USB 轉串口連接裝置以及網絡。還具有參數設置、通道選擇、波特率選擇、奇偶校驗設置、數據位設置、停止位設置、數據流控制設置等端口。

（7）數控沖孔設備。數控沖孔設備可以是以下設備的一種：U 形梁四主機三面沖；U 形梁三主機三面沖；U 形梁雙主機翼面沖；U 形梁雙主機腹面沖。還包括以下裝置可選：上料裝置；U 形梁夾緊裝置；送進裝置；零點檢測裝置；腹面前檢測裝置、腹面后檢測裝置、翼面檢測裝置；主機沖壓裝置；下料裝置。

3 實現方法

基于Visual Basic 和ActiveX Automation 技術，開發汽車縱梁數控沖孔線CAM 系統，其具體方法如下。

增加菜單項以實現CAM 圖標，用VBA 編寫接口，使圖標與ActiveX 控件相連，用VB 編寫類生成DLL，它是以VB 類的形式提供的開發接口，可用于定義模型的幾何、窗體，拓撲以及實現其他功能。在應用中，可直接通過類的公共（Public）數據成員和保護（Protected） 數據成員以及成員函數（Member Function）與ACIS 相互作用。開發者也可以根據特殊的需要從ACIS 類派生出自己的應用類，類接口在各版本中可能有變化。最終把菜單、VBA 工程、DLL、各種文檔都封裝在SETUP 中，可以安裝在AutoCAD2000 以上的各版本中。

首先，創建一個CAM 系統圖標菜單，編寫腳本（Scripts）jmcar.mns，在 AUTOCAD 使用工具→自定義菜單→JMCAR.MNS 加載，把CAM 菜單加載到AutoCAD 系統中，以便用戶像點擊AutoCAD 的圖標一樣點擊CAM 圖標。

第二步，用VBA 編寫jmvb1.dvb 工程，用于調用DLL 工程中類的成員。

第三步，使用Visual Basic6.0 創建工程，包括各種窗體、模塊、類、過程、函數和各種功能模塊并進行通用性處理（本發明闡述的方法），編譯成DLL 工程，以備VBA 調用；最后集成打包封裝形成SETUP安裝文檔。

圖3 是生成NC 程序窗體。

圖3 生成NC 程序窗體

新的CAM 系統構建方法實現了CAD 和CAM的一體化融合，為一種通用性強的自動編程方法。

4 效果

新的CAM 系統構建方法是我公司獨創，具有獨創性和新穎性：用通用連接方式取代各種版本的連接方式；去除CAD 版本的類型庫type librAry，去除vbA type librAry 庫，去除objectdbf 庫等各種引用；用Object 類型定義變量取代各種實體，集合，選擇集等中以ACAD 開始的變量類型如（ACADline、ACADEntity、ACADlinetype、ACADApplicAtion、AC -ADSelectionSet ACADDocument 等）；用數值常數取代 Ac 開始的常量類型如（Acblue、Acred 、AclinewithArrow、Acselection setAll 等）。這種 CAM 系統的構建方法其效果為：一是利用ActiveX Automation 技術開發汽車縱梁數控沖孔生產線CAM 系統的工藝過程，實現了CAD 和CAM 一體化；二是可以跨平臺、跨版本的開發技術，圖形設計可以運用Pro/Engineer，UGII，I-DEAS，Euclid-IS，CATIA，SolidWorks等專用CAD 軟件直接設計繪制，通過DXF、I-GES、DWG 格式放入CAD 和CAM 的一體化系統，也可以用AutoCAD 直接繪制。對于AUTOCAD 這種CAD軟件可以跨版本，可以安裝在AutoCAD2000、2002、2004、2005、2006、2007、2010 等各種版本中。

新的CAM 系統構建方法采用了ActiveX Automation 技術，增強了CAD/CAM 系統的集成性、對各種不同版本的適應性和可維護性；使得從圖形到生成NC 程序的操作、控制、使用的簡便，代碼生成速度快；并具有在計算機上NC 軌跡模擬功能，直觀性強。

5 結束語

新的 CAM 構建方法是一種可兼容 Auto－CAD2000-2010 所有版本的構建方法，它突破了二次開發人員局限某一版本的代碼在其他版本不能使用的技術瓶頸，解決了開發人員長期存在的難題，可以做到一次開發、多年受益。新的CAM 構建方法正以其無法比擬的兼容性好、通用性強等優越性，在汽車縱梁數控沖孔線中發揮著愈來愈重要的作用，實現了汽車縱梁沖孔的高效率、高質量，為各汽車廠家及其配套廠帶來高的產值效益。

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