本文探討研究了對WELDSYS焊接系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)內(nèi)容。

　　在建筑、橋梁、汽車、壓力容器和機(jī)械等工程領(lǐng)域都廣泛使用焊接構(gòu)件，焊接構(gòu)件通常作為工程設(shè)備的主體或支撐結(jié)構(gòu)，有很高的質(zhì)量技術(shù)要求，這對焊接構(gòu)件的設(shè)計(jì)與制造工作量很大。目前使用的AutoCAD、Pro/ENGINEER和NX等工程軟件并沒能很好地解決焊接設(shè)計(jì)問題，設(shè)計(jì)人員任務(wù)重，效率低。而WELDSYS焊接系統(tǒng)的開發(fā)恰好解決了這個問題，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)焊接構(gòu)件的裝配設(shè)計(jì)、焊縫定義、組件工程圖的輸出、坡口加工或凹槽零件圖的輸出，自動化程度高，設(shè)計(jì)精度和設(shè)計(jì)效率都有出色的表現(xiàn)，可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)。

　　一、WELDSYS焊接系統(tǒng)的組成

圖1 焊接系統(tǒng)的組成

　　本系統(tǒng)主要有標(biāo)準(zhǔn)件庫、公用數(shù)據(jù)庫、焊接組件設(shè)計(jì)模塊、焊縫定義模塊、組件工程圖繪圖模塊、加工坡口和凹槽零件的繪圖模塊以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口等組成，如圖1所示。它以3D 數(shù)據(jù)模型為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用單一數(shù)據(jù)庫，全約束、尺寸完全相關(guān)，實(shí)現(xiàn)了裝配設(shè)計(jì)、焊接設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、工程圖輸出一體化以及CAD與CAM一體化，與其他流行軟件可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，兼容性好。

　　二、WELDSYS功能模塊及作用

　　1.標(biāo)準(zhǔn)件庫

　　提供了焊接構(gòu)件常用的型材構(gòu)件，如圓鋼、方鋼、六角鋼、板材、管材、工字鋼、角鋼和槽鋼等型材構(gòu)件，壓力容器、大直徑管等通用構(gòu)件。它們以參數(shù)化成型件出現(xiàn)，可根據(jù)需要修改參數(shù)直接用于裝配設(shè)計(jì)。

　　2.公用數(shù)據(jù)庫

　　為系統(tǒng)提供了一系列設(shè)計(jì)模板，如裝配設(shè)計(jì)環(huán)境模板、零件設(shè)計(jì)環(huán)境模板、組件工程圖繪制模板和元件工程圖繪制模板，為參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了大量原型零件、標(biāo)準(zhǔn)材料數(shù)據(jù)庫、特殊符號庫等。

　　3.焊接組件設(shè)計(jì)模塊

　　焊接組件是一個裝配件，該模塊利用Pro/ENGINEER裝配技術(shù)進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)。

　　(1)選擇已經(jīng)設(shè)計(jì)好的需要焊接的組件;

　　(2)設(shè)計(jì)焊接組件。利用裝配設(shè)計(jì)的方法，可自下而上利用已有的構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件完成裝配設(shè)計(jì)，也可采用自上而下的方法從概念設(shè)計(jì)、原理設(shè)計(jì)再到裝配設(shè)計(jì)。

　　4.焊縫定義模塊

　　包括焊接環(huán)境設(shè)計(jì)：定義焊條、工藝及參數(shù)，選擇焊接類型，選擇實(shí)焊與輕焊表現(xiàn)形式，決定輸出數(shù)據(jù)源是組件還是元件，定義焊縫、坡口加工或焊接凹槽的位置、形狀和尺寸，設(shè)置其他任何參數(shù)或焊接工藝。

　　5.焊接組件繪圖模塊

　　通過焊接組件繪圖和對焊接接頭注釋，表達(dá)焊接裝配;生成材料清單(BOM表)或帶有焊縫參數(shù)的Pro/REPORT表。

　　6.拆分元件及元件工程圖輸出

　　該模塊提供了對定義有坡口或凹槽的元件從組件中分解出來，詳細(xì)表達(dá)元件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和技術(shù)要求等。

　　三、WELDSYS開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

　　本系統(tǒng)是基于Pro/ENGINEER Wildfire 3.0為平臺，以Pro/TOOLKIT為開發(fā)工具，使用VC++.NET2002作為編譯工具，充分利用VC++.NET語言的功能和Pro/TOOLKIT提供的C/C++函數(shù)的集合，編寫出執(zhí)行程序，作為Pro/ENGINEER的一個外掛插件或模塊使用，以滿足焊接設(shè)計(jì)需要。

　　1.Pro/ENGINEER參數(shù)化設(shè)計(jì)

　　標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件是一系列依據(jù)國標(biāo)型號的型材零件，在設(shè)計(jì)上充分利用了Pro/ENGINEER參數(shù)化設(shè)計(jì)思想，將原型件參數(shù)化，通過控制主要參數(shù)，實(shí)現(xiàn)組件對元件的不同設(shè)計(jì)要求。具體實(shí)現(xiàn)中要針對構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)定必要的有限個參數(shù)，并與原型所有構(gòu)造尺寸建立關(guān)系式，以實(shí)現(xiàn)整體參數(shù)化驅(qū)動造型。

　　2.ODBC數(shù)據(jù)庫應(yīng)用

　　標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的參數(shù)是由相應(yīng)國標(biāo)提供，本系統(tǒng)是使用以下步驟操作數(shù)據(jù)庫。

　　(1)使用Microsoft Visual FoxPro6.0建立各種型材件數(shù)據(jù)庫表，并通過Microsoft WindowsXP控制面板的管理工具，新建一個數(shù)據(jù)源。

　　(2)由VC++.NET對話框模板資源創(chuàng)建對話框及列表控件，并添加相應(yīng)對話框類。

　　(3)建立數(shù)據(jù)表集類，使用CRecordset類來綁定數(shù)據(jù)表。

　　(4)設(shè)計(jì)調(diào)用函數(shù)和對話框消息響應(yīng)函數(shù)，完成從數(shù)據(jù)庫讀取信息，顯示在列表框中，以及其他操作，如圖2所示。

圖2 ODBC數(shù)據(jù)庫應(yīng)用

　　3.裝配技術(shù)

　　裝配設(shè)計(jì)有兩種典型的方法，即自下而上和自上而下的裝配設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用自下而上的裝配設(shè)計(jì)方法：引用已經(jīng)構(gòu)造好的零件模型、組件模型或參數(shù)化設(shè)計(jì)的模型，按組件或復(fù)合構(gòu)件的結(jié)構(gòu)順序，由最低層的元件開始，再逐級向上完成裝配建模。用到Pro/TOOLKIT兩個主要函數(shù)。

　　(1)元件裝配函數(shù)，其函數(shù)原型定義如下：

　　#include //包含頭文件 ProError ProAsmcompAssemble(ProAssembly owner_assembly， //裝配件的句柄

　　ProSolid component_model，//是需要裝配進(jìn)來的模型句柄

　　ProMatrix init_pos，//是一個轉(zhuǎn)置矩陣，用于設(shè)置元件的初始位置

　　ProAsmcomp*feature//返回之后的元件對象)

　　Returns: PRO_TK_NO_ERROR //返回成功; PRO_TK_BAD_INPUTS //返回錯誤;

　　(2)重新定義裝配元件的裝配約束函數(shù)，其函數(shù)原型定義如下：

　　#include //包含頭文件ProError ProAsmcompConstrRedefUI( ProAsmcomp *p_feat_handle//裝配元件對象句柄)

　　Returns:PRO_TK_NO_ERROR//返回成功; PRO_TK_BAD_INPUTS//返回錯誤;PRO_TK_USER_ABORT //返回中止;

　　4.焊縫定義

　　包括焊縫、坡口加工和凹槽的參數(shù)定義、特征定義。驅(qū)動源是元件或組件，采用實(shí)焊或是輕焊幾何表達(dá)。其中實(shí)焊(SOLID)指設(shè)計(jì)中創(chuàng)建并顯示實(shí)體幾何，“焊縫”或“坡口加工”特征包含了制造所需的所有必要數(shù)據(jù)，并在設(shè)計(jì)中用實(shí)焊幾何表示，如圖3所示。輕焊(LIGHT)指參考現(xiàn)有曲線或邊，但沒有其自身的幾何。焊縫或坡口加工特征包括制造必需的所有參數(shù)，但只用其參照的幾何(邊、曲面)表示，如圖4所示。實(shí)焊坡口加工的減少會顯著減少設(shè)計(jì)的再生和圖形載入時間，當(dāng)模型中有大量焊縫和坡口加工時，可使用輕焊表達(dá)，在制造需要時可將它們?nèi)菀椎棉D(zhuǎn)為實(shí)焊表達(dá)。

　　5.元件拆分技術(shù)

　　在組件環(huán)境下定義的焊接特征、坡口加工切口和凹槽的幾何形狀及尺寸大小，需要在元件圖中表達(dá)，以便在焊接前提前加工好。為此可選擇元件作驅(qū)動源進(jìn)行焊接定義，利用Pro/ ENGINEER模型單一數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)，直接讀取元件數(shù)據(jù)庫的文件進(jìn)行繪圖輸出，并實(shí)現(xiàn)模型編輯、數(shù)據(jù)更新同步。

　　6.2D工程圖繪制

　　Pro/ENGINEER是三維數(shù)據(jù)庫，通過矩陣變換很容易輸出二維圖形。本系統(tǒng)是基于自定義2D模板實(shí)現(xiàn)工程圖繪制。主要使用的是Pro/TOOLKIT函數(shù)，其函數(shù)原型如下：

　　ProError ProDrawingFromTmpltCreate( ProName name, //新的繪圖名

　　ProName dwg_template, //繪圖模板名

　　ProModel * model, //創(chuàng)建繪圖時使用的實(shí)體模型名 ProDwgcreateOptions options, //繪圖創(chuàng)建的選項(xiàng) ProDrawing * drawing, //創(chuàng)建的繪圖對象

　　ProDwgcreateErrs * errors ) //創(chuàng)建繪圖引起的警告和錯誤列表

　　其中參數(shù)options的取值為：PRODWGCREATE_DISPLAY_DRAWING：在窗口顯示新的繪圖;

　　PRODWGCREATE_SHOW_ERROR_DIALOG：顯示模板錯誤對話框;

　　PRODWGCREATE_WRITE_ERRORS_TO_FILE：將錯誤寫入磁盤文件。

　　7.標(biāo)準(zhǔn)模板應(yīng)用及自定義模板

　　使用Pro/ENGINEER符合國標(biāo)的元件模板(mmns_part_ solid)和組件模板(mmns_asm_design)，作為實(shí)體模型文件讀入。二維繪圖可使用公制模板，如a0_drawing，或國標(biāo)圖樣A0、A1、A2、A3、A4，也可自定義繪圖模板，根據(jù)廠標(biāo)或習(xí)慣格式定制。將所有模板文件存為一個公用數(shù)據(jù)庫，便于系統(tǒng)調(diào)用。

　　8.焊接報(bào)告生成

　　在焊接工程圖中定義一個報(bào)告列表，添加重復(fù)區(qū)域，插入焊接參數(shù)(weldasm)，由參數(shù)變量訪問繪圖焊接數(shù)據(jù)，自動生成焊接報(bào)告。

　　四、WELDSYS應(yīng)用實(shí)例

　　本系統(tǒng)的菜單體系如圖5所示，可實(shí)現(xiàn)多種設(shè)計(jì)目的。某機(jī)架組件如圖6所示，要求焊接定義并繪制帶切口的元件圖。使用本系統(tǒng)具體操作步驟如下。

　　(1)選擇焊接系統(tǒng)→設(shè)計(jì)組件，從選擇文件對話框中，找到該機(jī)架文件名，并打開。

　　(2)焊接系統(tǒng)→焊縫定義，選取焊接類型及參數(shù)，如圖7所示，焊接定義結(jié)果，如圖8所示。

　　(3)焊接系統(tǒng)→焊接元件繪圖，從元件繪圖對話框(見圖9)中選擇輸出元件，結(jié)果如圖10所示。其他應(yīng)用限于篇幅在此省略。

　　五、結(jié)論

　　本系統(tǒng)專為焊接設(shè)計(jì)工作定制，對從事焊接構(gòu)件設(shè)計(jì)的技術(shù)人員來說，可從繁瑣的設(shè)計(jì)中解放出來，實(shí)現(xiàn)焊接設(shè)計(jì)自動化、高效化，提高了焊接設(shè)計(jì)的質(zhì)量和進(jìn)度，在焊接工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。