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STEP-NC文件在閥門零件設計加工中的應用

2013-3-7 來源：作者（zhě）：哈爾濱工程大學機電工程學院呂元元（yuán）

1 概述

STEP-NC ( 形成於ISO 14649 和ISO 10303AP 238) 是一種麵向CAD-CAM-CNC 鏈的新（xīn）接口（kǒu） ( 語言) 標準, 目前正在ISO TC184 SC1 和SC4 的建（jiàn）立當中, 本文提出將其應用於閥門零（líng）件的設計加工中, 可做到形象、直觀地表現閥（fá）門零件從設計到加工的過程。這樣不僅提高（gāo）了設（shè）計效（xiào）率和準確率,還（hái）可以定製某些專業化的模塊和菜單, 縮（suō）短產品的開發周期, 使（shǐ）新（xīn）產品快（kuài）速、大批量地進入市場。

2 特點

STEP-NC 是ST EP 向數字化製（zhì）造領域的擴展,是設計模塊和製造模（mó）塊之間（jiān）基於ST EP 建立的新的接（jiē）口標（biāo）準。它要求CNC 係統直接使用符合STEP標準( ISO 10303 part s 21 and 42/ 43) 的CAD 三維產品數據模型( 加上工藝信息和（hé）刀具信息) 工步來驅動機（jī）床, 選擇數據模型以製造特征( 如孔、型腔、螺紋、倒角等) 進行編程。加工過程以”工步” 作為基本模塊, 工步是對機床（chuáng）具體動作的（de）概括（kuò）性描（miáo）述, 內容（róng）涉及三維幾何信息、刀具信息、製造特征與工藝（yì）信息。這為（wéi）機床的智（zhì）能化提供了發展空間（jiān）, 機床在完全”了解” 產品的條件下可以根據具（jù）體情（qíng）況調整或優化具體的操作。

STEP-NC 定義了一種（zhǒng）稱為AP-238 的（de）應用協議, AP-238 基（jī）於STEP 規（guī）定了CAM 係統與CNC係統（tǒng）的接口, AP-238 格式的數據包（bāo）括CAD 模型和工藝信息。根據ISO 10303 PART 21, STEP 文件按數據功能分為兩部分即頭段部分和數據段部分,分別以HEADER 和DATA 開始, 以ENDSEC 結（jié）束( 圖1) 。

STEP-NC 文件為實現機械產品輔助設計、輔助分析、輔（fǔ）助加（jiā）工和快速成型等（děng）提供了基礎, 為機械設計人（rén）員提供了一套完整的從設計到生（shēng）產的解決方案。

3 設計加工實例

以複合密（mì）封式（shì）平板閘閥的閘板( 圖2) 為例,介紹（shào）其設計加工的方法。閘板的表麵光潔度要求較高, 材質為45# 鋼, 在加工中采用銑削磨等工序。

3.1 創建設計模型

在閥門產品的設計中, 可以采用參數化設計,在AutoCAD 2002 中, 使用（yòng）開發工（gōng）具ObjectARX、VBA 和VisualLISP 等, 完成閥門產品零件及主（zhǔ）要尺寸的設計。完成設計（jì）後（hòu）將零件在AutoCAD 2002中轉化成DXF 文件, 利用（yòng）ObjectARX 編程環境提供的（de）一個麵向對象的C+ + 編程接口（kǒu）, 使得用戶（hù）可以（yǐ）直（zhí）接將DXF 文件存入數據庫, 這樣（yàng）數據可封裝、可（kě）繼續形成設計的數據（jù）模塊。

3.2 設計加工模（mó）型

在（zài）零件圖形成（chéng）數據模塊後, 將其數據庫通過VC+ + 6.0 的程序接口寫成STEP-NC 文件（jiàn）, 該文件具（jù）有其幾何信息（xī）、刀具信息及（jí）相關工藝信息, 進而形成完整的加工信息。

STEP-NC 文件具體如下:

STEP-NC 文件形成後最關鍵的就是送入機床數據庫中, 本文采用的方法是（shì）在CNC 控製器內嵌入一個STEP-NC 的解釋器, 將STEP-NC 代（dài）碼轉換為NC 指令。用這種方法, 傳統的或不用改裝（zhuāng）的就可以使（shǐ）用。根（gēn）據（jù）對STEP-NC 代碼利用（yòng）的多少,按照STEP-NC 文件所指定的加工順序和加工路徑進行加工。

STEP-NC 解釋器負責讀取STEP-NC 文件,並與STEP-NC 數據庫和機床數據庫內的數（shù）據進行比（bǐ）較分析, 解釋STEP-NC 文件判定哪些工序可（kě）以在此NC 上加工, 以及如何加工。NC 控製器（qì）根據解釋器下達的加工指（zhǐ）令控製機床運動。其設計加工流（liú）程（chéng）如圖3 所示（shì）。