基於PowerMill的工藝知識庫自動生成系統

作者：

吳居豪， 張玉婷， 宋永浩， 謝 堂，陶建華（廣州大學機械與電氣工程學院）

文章已刊載在《模具製造》月刊，版權歸作者所有，轉載請註明出處，謝謝！

【摘要】

介紹了基於PowerMILL的數控工藝知識庫自動生成系統的開發過程。該系統基於對PowerMILL平臺進行二次開發， 實現對PowerMILL工程專案的工藝策略及其引數值自動獲取與分析， 並將其建立與儲存至資料庫， 最後生成工藝知識清單。藉助該系統， 缺乏經驗的程式設計人員可透過工藝知識清單學習前輩的程式設計策略以及積累相關工藝知識， 從而減少人為的程式設計失誤， 提高程式設計質量和程式設計效率。

關鍵詞：

PowerMILL；二次開發；NC後處理；工藝策略；知識庫

1 引言

隨著經濟的發展， 我國已成為世界製造業的重要基地。我國的裝備製造業能始終能保持技術先進、 成本低廉的優勢， 這與模具的使用功不可沒， 因此， 模具專業人員的勞動力價值也愈發被關注。我國的模具製造與裝備製造依賴於大量專業化人才的智慧與努力， 模具設計、 製造、 裝配維護等方面的技能人才更是供不應求。然而， 隨著模具行業人才流動性的提高，從事該行業的人員越來越少， 模具人才更是嚴重短缺。另外， 由於經濟發展製造業對模具需求急劇膨脹、 模具工藝知識傳承的複雜性和極長的週期性以及模具技師的老齡化， 模具人才遠遠跟不上行業的發展需求， 從而也對模具經驗和技術的積累造成不利的影響。因此， 如何縮短模具人才培養週期， 傳承模具技術， 積累學習工藝知識已成為中國製造業發展的當務之急。

本文透過研究數控加工技術與工藝知識資料庫生成技術， 開發一款基於PowerMILL的數控工藝知識庫自動生成系統。該系統能從已有的程式設計專案檔案中獲取加工物件的準確資訊， 並生成相對應的工藝知識清單， 方便人員針對不同模型特徵， 學習工藝策略，在模具人才培養上具有適應性和實用價值。

2 開發思路

本 系 統 運 行 的 支 撐 環 境 為 PowerMILL。PowerMILL 軟體為使用者提供了二次開發控制元件， 如PowerSolutionDOTNetOLE。dll 控制元件。若系統安裝了PowerMILL軟體， 該控制元件便生成在系統目錄下。同時，該控制元件包含CopyCAD、 PowerMILL、 clsPowerMILLOLE、PowerShape等二次開發介面。這種開發方式是預先定義某些函式使開發人員可透過直接訪問這些介面呼叫函式來實現特定功能的技術， 有利於提高使用者的開發效率。

本系統使用Visual Basic。NET Framework框架作為二次開發框架。Visual Basic。NET Framework框架是用於WINDOWS新託管的程式碼程式設計模式， 它能夠把強大的功能與技術引入進來， 使得使用者能夠運用VB語言設計出友好的使用者介面， 並可實現跨技術邊界的無縫通訊。

本系統選用的資料庫為MySQL資料庫， MySQL資料庫效能卓越、 服務穩定， 而且其開放原始碼而且無版權制約， 自主性及使用成本相對較低， 安裝方便，易於維護。此外， MySQL支援多種作業系統， 提供多種API介面， 有利於系統開發過程中與Visual Basic。NET框架的連線。

以上是相關開發原理的介紹， 系統的整體開發思路如下：

開 發 人 員 首 先 在 Visual Studio 中 添 加PowerSolutionDOTNetOLE。dll 控 件 ，通 過 調 用clsPowerMILLOLE 類的 connect 函式與 PowerMILL 軟體建立連線， 再根據功能的需求呼叫其它類的相關介面函式， 結合 VB 語言進行介面的建立和程式的編寫。此外， 為了將相關工藝策略及其引數值建立與儲存至資料庫， 開發人員在Visual Studio平臺上呼叫資料庫控制元件， 實現與MySQL資料庫的連線， 再結合VB語言與SQL語言進行程式的編寫和介面的建立， 從而代替繁瑣的 SQL 語句命令操作。最後呼叫 MicrosoftOffice Excel等相關軟體庫生成知識清單以及使用電腦系統自帶的記事本作為NC程式後處理模組的資料儲存。如圖1、 圖2、 圖3所示。

圖1 系統總體技術路線 圖2 軟體開發技術路線

圖3 系統總體結構圖

3 關鍵模組介紹

3.1 工藝引數提取模組

該模組屬於資料提取模組。工藝引數分3部分提取， 包括大小尺寸、 元素列表、 元素資訊。其中大小尺寸包含模型尺寸與毛胚尺寸；元素列表包含該工程專案下的刀具路徑、 刀具、 邊界等相關資訊；元素資訊包含某刀具路徑下對應的刀具直徑、 刀尖半徑、 刀柄長度、 主軸轉速、 切削進給、 下切進給等相關資訊。這樣分類的目的是簡化操作介面， 方便使用者閱讀， 從而快速識別出工藝引數型別。

在大小尺寸的提取部分中， 開發人員呼叫GetEntitySize函式進行模型尺寸和大小尺寸的提取，該函式的功能是返回指定元素的最小值和最大值；在元素列表和元素資訊的提取部分中， 開發人員呼叫GetEntitySize 函式和 GetEntityParameterInfo 函式進行相關資訊的提取， GetEntitySize函式的功能是返回指定元素的資訊列表， GetEntityParameterInfo函式的功能是計算出指定元素的變數， 並返回到指定的陣列中。以下將以元素資訊提取為例介紹相關的演算法實現過程， 其餘兩部分的實現過程大致雷同， 但呼叫函式有所區別。圖4所示為元素資訊提取的演算法實現流程圖， 圖5所示為元素資訊提取介面。

圖4 元素資訊提取的演算法實現流程圖

圖5 元素資訊提取介面

3.2 資料庫儲存與操作模組

該系統的資料庫設計遵循MySQL資料庫的結構設計規範。資料庫結構設計分為邏輯設計和物理設計， 邏輯設計是根據資料實體之間的邏輯關係對錶進行設計；而物理設計則是根據所用的資料庫特點進行表結構的設計。由於存放資料的型別不同， 需要對資料的型別進行分析， 分析其需要用什麼資料型別進行存放， 這樣的型別分析劃分可以有效的減少記憶體。根據資料間的關係， 設計的資料庫ER圖如圖6所示， 其中長方體代表實體， 橢圓形代表屬性， 菱形代表關係。帶下劃線的屬性是主鍵屬性。

在資料庫儲存模組中， 針對操作流程的規範性， 開發人員設計3種類型的資料表對工藝引數資訊進行存放。其中包括毛坯模型大小資訊表 （見表1） 、 工藝策略引數資訊表 （見表2） 以及NC程式碼資訊表 （見表3） 。毛胚模型大小資訊表用於存放毛坯和模型的大小尺寸資料， 設立6個座標值欄位， 包括X_Min、 X_Max、 Y_Min、Y_Max、 Z_Min、 Z_Max；工藝策略引數資訊表用於存放工藝引數資訊， 包括刀具路徑名稱、 刀具號、 刀具型別、刀具直徑、 刀具刀尖半徑、 刀柄長度大小， 設立的欄位包括 Tool_path、 Tool_type、 Tool_diameter、 Tip_radius、Lengthe_of_hilt；NC程式碼資訊表設定NC欄位名， 採用varchar型別， 長度為30位， 用於存放字串資料。開發人員最後再結合VB語言與SQL語言編寫相關程式便可實現工藝引數資訊的存放。

圖6 資料庫設計ER圖

資料庫操作模組主要分為連線資料庫、 庫操作、表操作3大部分。使用者只需在操作介面上點選相關按鈕， 便可對資料庫進行相關的操作， 從而有效地代替MySQL資料庫中繁瑣的語句命令操作。

4 系統程式的執行流程

系統程式流程圖如圖7所示。

圖7 系統程式流程圖

5 系統部分功能演示

圖8為PowerMILL工程專案檔案下的模型圖， 透過該系統， 使用者可以迅速地獲取該工程專案對應的工藝策略及其引數資訊， 如圖9、 圖10、 圖11所示。

圖8 系統功能演示的模型圖

圖9 模型大小的資訊提取介面圖

圖10 元素列表的資訊提取介面圖

圖11 元素資訊的資訊提取介面圖

6 結束語

本文詳細概述了 PowerMILL 的二次開發過程，透過呼叫其強大的API介面功能， 選用互動介面設計更加友好的 Visual Stdio 平臺， 採用Visual Basic。NET框架進行功能設計， 開發一款基於PowerMILL的數控工藝知識庫自動生成系統。實現對PowerMILL工程專案的工藝策略及其引數值自動獲取與分析， 並將獲取的工藝策略建立資料庫， 生成相應的知識清單， 有利於缺乏經驗的程式設計人員積累和學習工藝知識， 在模具人才培養上具有廣泛適應性和實用價值；同時， 也有效地減少產品設計過程中由於人為錯誤造成的經濟損失， 為同類產品的設計提供技術支援。

—The End—