汽车纵梁数控冲孔线CAM系统的通用构建方法

周丽丽，单宝德，韩学军，张宗涛，刘 亮

（济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东 济南 250022）

0 前言

目前，国际上用于冲压设备且具备数控编程功能的CAD/CAM 一体化软件主要有美国TEKSOFT公司的PROCAM 软件、台湾世新科技的NEWCAM等CAM 自动编程软件。它们虽然都集成了数控加工功能模块，但对于专用的汽车纵梁数控冲孔线来说，因为没有CAD/CAM 一体化软件支持的数控加工功能模块系统，还达不到这种特殊冲孔工艺的要求。国外汽车纵梁数控冲孔线以比利时索能为主要代表，它的编程方法是由人工把图形数据库的坐标值和直径输入以及腹面、翼面选择。

我国自2001年第一台国产汽车纵梁数控冲孔线问世以来，自动编程系统采用两种方式：①在CAD 中绘图形成图形数据库，用通用的CAM 软件加模具，生成一个中间程序，再用专用的程序进行特殊处理，然后产生专用的汽车纵梁数控冲孔线程序。即通过第三方的CAM 软件进行转换后用专用的程序进行处理生成特定的加工程序；②读取DXF 格式的图形信息进行处理以取代上述的第三方的CAM软件，其他步骤同①。

上述编程控制方法普遍存在以下缺点：①编程人员需要学习和掌握数控语言。②需要将被加工零件信息转换成文字或数字信息，不仅不直观，而且在转换过程中出错率高。③数控语言编程采用调用CAD 的库函数的方法，由于各种版本的CAD 采用的库函数不同，导致各种版本的编程软件不能兼容，其技术性能、通用性和效率比较差。

本文将介绍一种新的与CAD/CAM 系统高度集成、能够实现高效率和高质量冲孔的CAM 系统构成方法，它较好地避免了上述各种编程控制方法的缺点，能够兼容CAD2000 以上的各种版本，具有非常好的技术效果。

1 系统特点

新的CAM 系统构建方法可以满足与CAD 多种不同版本共用，是一对多的关系，对于AutoCAD 这种CAD 软件可以跨版本，可安装在AutoCAD2000、2002、2004、2005、2006、2007、2010 等各种版本中；而现有技术需要多种CAM 系统与各种版本对应，是一对一的关系。这种用于汽车纵梁冲孔加工的CAM系统的构建方法，其研制在软件开发中带来了革命性的变化，它具有以下特点：①用通用连接取代各种版本的专用连接。②舍去各种版本的类型库和函数库。③CAD 中的实体、集合、选择集等属性用通用对象实现。④涉及到的CAD 命令用通用对象的属性和对象的方法实现。⑤CAD 中的表示颜色、线型、层、选择方式等常量用通用数值取代。

表1 详细显示了新的CAM 系统构建方法在对程序进行通用性处理过程中的操作要点及与现有技术采用方法的区别。

表1 新的CAM 系统构建方法与现有技术的对比

2 系统构成

图1 为系统软硬件配置框图，图2 为CAD/CAM集成系统框图。

图1 系统软硬件配置框图

图2 CAD/CAM 集成系统框图

新的用于汽车纵梁冲孔加工的CAM 系统，其组成包括：

（1）读取CAD 文件的模块。包括计算机硬件及操作系统，CAD 系统以及删除重复子模块、获取CAD 数据子模块、筛选分离数据子模块和数据存储子模块。

（2）将CAD/CAM 系统建立起链接和图标菜单以及接口的模块。包括ActiveX Automation 技术、Visual Basic 主程序、VBA 链接程序、脚本（Scripts）以及图标菜单数据库和SETUP 安装程序。

（3）将CAD 文件中的数据转化为CAM 系统模具模型和尺寸数据的模块。包括模具数据库、板材设置子模块、公差设置子模块、数据存储子模块以及NC 程序生成子模块。

（4）模具适配以及优化和模拟运行模块。包括死区判断子模块、检测单元、报警单元、自动适配模具数学模型及算法子模块、优化的数学模型及算法子模块、模拟运行的数学模型及算法子模块。

（5）将数据生成NC 数据程序的模块。包括各种数控系统G 代码库或数控系统定义的固定加工循环代码数据库、大小主机同时冲孔的计算方法子模块、夹钳交换或夹钳死区避让的算法子模块、数控系统的M 代码库、每个加工面的冲压孔数统计以及校验子模块，双主机同时冲孔的比率统计子模块。

（6）将NC 数据程序传输给冲孔数控设备的模块。包括 CF 卡、U 盘、rs232 串口，USB 转串口连接装置以及网络。还具有参数设置、通道选择、波特率选择、奇偶校验设置、数据位设置、停止位设置、数据流控制设置等端口。

（7）数控冲孔设备。数控冲孔设备可以是以下设备的一种：U 形梁四主机三面冲；U 形梁三主机三面冲；U 形梁双主机翼面冲；U 形梁双主机腹面冲。还包括以下装置可选：上料装置；U 形梁夹紧装置；送进装置；零点检测装置；腹面前检测装置、腹面后检测装置、翼面检测装置；主机冲压装置；下料装置。

3 实现方法

基于Visual Basic 和ActiveX Automation 技术，开发汽车纵梁数控冲孔线CAM 系统，其具体方法如下。

增加菜单项以实现CAM 图标，用VBA 编写接口，使图标与ActiveX 控件相连，用VB 编写类生成DLL，它是以VB 类的形式提供的开发接口，可用于定义模型的几何、窗体，拓扑以及实现其他功能。在应用中，可直接通过类的公共（Public）数据成员和保护（Protected） 数据成员以及成员函数（Member Function）与ACIS 相互作用。开发者也可以根据特殊的需要从ACIS 类派生出自己的应用类，类接口在各版本中可能有变化。最终把菜单、VBA 工程、DLL、各种文档都封装在SETUP 中，可以安装在AutoCAD2000 以上的各版本中。

首先，创建一个CAM 系统图标菜单，编写脚本（Scripts）jmcar.mns，在 AUTOCAD 使用工具→自定义菜单→JMCAR.MNS 加载，把CAM 菜单加载到AutoCAD 系统中，以便用户像点击AutoCAD 的图标一样点击CAM 图标。

第二步，用VBA 编写jmvb1.dvb 工程，用于调用DLL 工程中类的成员。

第三步，使用Visual Basic6.0 创建工程，包括各种窗体、模块、类、过程、函数和各种功能模块并进行通用性处理（本发明阐述的方法），编译成DLL 工程，以备VBA 调用；最后集成打包封装形成SETUP安装文档。

图3 是生成NC 程序窗体。

图3 生成NC 程序窗体

新的CAM 系统构建方法实现了CAD 和CAM的一体化融合，为一种通用性强的自动编程方法。

4 效果

新的CAM 系统构建方法是我公司独创，具有独创性和新颖性：用通用连接方式取代各种版本的连接方式；去除CAD 版本的类型库type librAry，去除vbA type librAry 库，去除objectdbf 库等各种引用；用Object 类型定义变量取代各种实体，集合，选择集等中以ACAD 开始的变量类型如（ACADline、ACADEntity、ACADlinetype、ACADApplicAtion、AC -ADSelectionSet ACADDocument 等）；用数值常数取代 Ac 开始的常量类型如（Acblue、Acred 、AclinewithArrow、Acselection setAll 等）。这种 CAM 系统的构建方法其效果为：一是利用ActiveX Automation 技术开发汽车纵梁数控冲孔生产线CAM 系统的工艺过程，实现了CAD 和CAM 一体化；二是可以跨平台、跨版本的开发技术，图形设计可以运用Pro/Engineer，UGII，I-DEAS，Euclid-IS，CATIA，SolidWorks等专用CAD 软件直接设计绘制，通过DXF、I-GES、DWG 格式放入CAD 和CAM 的一体化系统，也可以用AutoCAD 直接绘制。对于AUTOCAD 这种CAD软件可以跨版本，可以安装在AutoCAD2000、2002、2004、2005、2006、2007、2010 等各种版本中。

新的CAM 系统构建方法采用了ActiveX Automation 技术，增强了CAD/CAM 系统的集成性、对各种不同版本的适应性和可维护性；使得从图形到生成NC 程序的操作、控制、使用的简便，代码生成速度快；并具有在计算机上NC 轨迹模拟功能，直观性强。

5 结束语

新的 CAM 构建方法是一种可兼容 Auto－CAD2000-2010 所有版本的构建方法，它突破了二次开发人员局限某一版本的代码在其他版本不能使用的技术瓶颈，解决了开发人员长期存在的难题，可以做到一次开发、多年受益。新的CAM 构建方法正以其无法比拟的兼容性好、通用性强等优越性，在汽车纵梁数控冲孔线中发挥着愈来愈重要的作用，实现了汽车纵梁冲孔的高效率、高质量，为各汽车厂家及其配套厂带来高的产值效益。

[1]王传标，韩学军.基于VB6.0 和ActiveX Automation 技术开发CAM 的研究[J].信息技术与信息化，2009，（1）.

[2]韩学军.汽车纵梁冲孔数控生产线自动编程系统ActiveX Automation 技术的应用 [J].CAD/CAM 与制造业信息化，2006，（12）.

[3]韩学军.汽车纵梁冲孔数控生产线自动排刀[J].锻压装备与制造技术，2007，42（3）.

[4]李长勋.AutoCAD ActiveX 二次开发技术[M].北京：国防工业出版社，2005.

[5]吴文斗，周 兵，吴兴勇.Visual Basic 程序设计教程[M].长沙：湖南教育出版社，2005.