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[摘 要]钣金构件在机械产品中占有很大的比重，广泛应用于日常生活和生产的各个领域。但是在传统的生产方式中，钣金构件的设计从展开图的绘制到排样下料都是通过手工完的。随着CAD技术的发展，传统钣金生产模式也迎来了数字化自动生产模式的挑战。在制造业信息化发展趋势的影响下，钣金计算机辅助工艺规划是缩短产品生产周期，提高工艺人员工作效率，增强企业竞争力的有效方法之一。所以钣金展开技术和计算机辅助工艺规划技术的研究具有重要的意义和价值。
[关键词]钣金三维参数化设计 信息化
中图分类号：TG38 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0003-01
制造行业的信息化发展促进了市场竞争激励化发展。对钣金计算机辅助工艺规划能够提升钣金三维参数化设计的需求。在产品生产过程中能够使技术与产品更加的紧密联系在一起。钣金计算机辅助工艺规划设计直接影响产品的最终质量、工艺人员的工作效率以及企业的效益。
一、系统功能模块的设计
1.钣金三維参数化展开模块
在OpenCASCADE三维造型内核的开发模式和数据结构的基础上，将钣金展开方法与该三维几何造型内核相结合，使用VC++开发工具设计钣金三维参数化展开模块。针对常见的钣金构件展开方法建立相应的展开数学模型，以三维造型内核提供的模型数据和算法为基础，调用造型函数，实现了钣金件的三维参数化展开。
2.钣金计算机辅助工艺规划模块
钣金计算机辅助工艺规划模块是整个系统的一个子模块。在本论文中，该模块只是用来作为工艺人员的“辅助工具”，结合CAPP技术、数据库管理与应用技术、计算机技术以及人机交互接口的设计，平衡“智能、实用、辅助”三者的关系，保证所幵发的钣金计算机辅助工艺规划模块能够很好的为工艺人员服务，代替传统的纸和笔，提高企业的整体效益。在该部分内容研究中，主要是面向钣金制造企业，开发出经济实用性较强的钣金计算机辅助工艺规划模块。在本论文中，对钣金工艺规划的特点、难点进行了分析总结，同时结合钣金零件工艺决策过程和加工过程，对各子功能模块、工作流程、钣金工艺决策方案等进行了具体研究，建立相应的数据库并利用VC++开发工具来实现的。下图为系统功能结构图
二、Open CASCADE内核的开发研究
1.OpenCASCADE 造型内核
OpenCASCADE是一款三维造型软件的内核系统，也是制作三维造型软件的工具。市场上有很多三维造型软件，比如PRO/E、UG、国内自主研发的金银花系统、CATIA等，我们使用这些软件可以在电脑上如实地（尺寸、颜色、材质等）搭建一个虚拟的模型，这些模型可以用于一系列的虚拟现实技术相关的行业，也可以用来做一些仿真实验的模型构建。这些软件的工作的底层就是几何造型内核系统。目前主要由三大几何造型内核系统，分别是ACIS， Parasolid和本文介绍的OpenCASCADE等造型内核系统。市场上出现的大部分CAD软件的底层都是采用以上三种造型内核系统的其中一种或者是某两种的混合。比如我们熟知的AutoCAD软件的底层采用的是ACIS造型内核，UG软件的底层采用的是Parasolid内核，国内幵发的CAXA软件的底层要用到ACIS和Parasolid两种造型内核。OpenCASCADE是一种源代码完全开放的几何造型内核系统，进一步的开发不会涉及到商用版权问题。大多三维应用程序的开发都是利用OpenCASCADE技术实现的，目前拥有自身研发团队的部分企业能通过对OpenCASCADE几何造型内核发出自己需要的软件产品。
OpenCASCADE对象库是一个面向对象的C++类库，它是为尖端的某些领域所设计应用的快速制作而设计的。OpenCASCADE类库被分成六大模块：基类、建模数据类、建模运算类、可视化类、数据转换类以及应用程序框架。这些模块的功能作用如下：基类主要是用来声明数据类型；建模数据类主要是为2D、3D、几何工具和拓扑结构定义数据结构；建模运算类主要是对几何体进行布尔操作；可视化类主要是对模型的显示和选取，数据结构的图形描述以及应用程序的交互服务；数据转换类是模型的数据接口，它允许不同的CAD系统互相利用对方的模型数据；应用程序框架是为用户提供一个快速的开发环境，让用户可以快速开发自己的应用程序。这些内容可以被开发者利用C++语言幵发的系统所调用来建立特定用途的二维或者三维环境，也可以利用更高级别的开发工具实现制造、仿真等应用。开发人员可以通过这些类库实现钣金三维参数化展开模块的开发工作。基于OpenCASCADE造型内核开发钣金三维参数化展幵模块，开发效率高、实用性好并具有较高的灵活性和交互性。
2.OpenCASCADE的开发模式
OpenCASCADE造型内核主要包括基类、建模数据类、建模运算类、可视化类、数据转换类以及应用程序框架等六大模块。图形用户接口是一系列的工具，图形用户接口就是通过它并结合应用程序框架共同开发实现的，建立钣金三维参数化展开模块。该图形用户接口包括了支持多文档、多视图结构的文档机制，可以显示三维视图的模型或对该模f进行相关的操作，还可以在三维环境中进行选择交互操作。建模数据类主要包括2D、3D、几何工具和拓扑结构定义数据结构，通过建模数据类可以定义钣金零件的模型数据结构。建模运算类主要是对几何体进行相关的布尔操作来快速构建模型。可视化类主要是用来管理模型的显示和选取，数据结构的图形描述以及应用程序的交互服务，可以对钣金零件模型进行再优化和设计。
三、钣金三维参数化展开模块的实现
钣金展开实现流程钣金展开主要包括以下内容：计算钣金零件展开数学模型的数据、传递相关的参数和构建显示三维模型等。由于常用钣金件的种类很多，要对其进行合理的分类，然后从每一类中选取代表型的钣金构件，建立该构件的展开数学模型。根据构件的展开数学模型计算构件展开后的几何尺寸或相关参数，将这些计算求得的数据存放到相应的数据结构中。钣金三维参数化展幵模块根据传递参数的改变，动态更新三维模型，这就需要在vc++中建立钣金构件的参数设置对话框，用来和用户进行交互操作。在钣金三维参数化展幵模块中实现这些构件展开数学模型中的运算和数据，最后，根据建模数据类中提供的拓扑关系，由用户输入的几何建模参数实现展开后的钣金零件模型，并将其显示在三维场景中。
结束语
本文对钣金三维参数化展开与计算机辅助工艺规划系统的功能目标进行了开发与实现，对过程中存在的一些重点问题进行分析，希望能够提升系统的有效性。
参考文献
[1] 陈金花.基于实例的飞机钣金工艺设计系统关键技术研究[D].西安：西北工业大学，2012.
[2] 王红涛，廖敏，基于网络的钣金件展开排样系统设计[J].机械设计与制造，2011，（5）：36-38.
[3] 武文义，张广沛编著.钣金自动展开计算机程序设计[M]北京：中国建材工业出版社，2012.
[关键词]钣金三维参数化设计 信息化
中图分类号：TG38 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0003-01
制造行业的信息化发展促进了市场竞争激励化发展。对钣金计算机辅助工艺规划能够提升钣金三维参数化设计的需求。在产品生产过程中能够使技术与产品更加的紧密联系在一起。钣金计算机辅助工艺规划设计直接影响产品的最终质量、工艺人员的工作效率以及企业的效益。
一、系统功能模块的设计
1.钣金三維参数化展开模块
在OpenCASCADE三维造型内核的开发模式和数据结构的基础上，将钣金展开方法与该三维几何造型内核相结合，使用VC++开发工具设计钣金三维参数化展开模块。针对常见的钣金构件展开方法建立相应的展开数学模型，以三维造型内核提供的模型数据和算法为基础，调用造型函数，实现了钣金件的三维参数化展开。
2.钣金计算机辅助工艺规划模块
钣金计算机辅助工艺规划模块是整个系统的一个子模块。在本论文中，该模块只是用来作为工艺人员的“辅助工具”，结合CAPP技术、数据库管理与应用技术、计算机技术以及人机交互接口的设计，平衡“智能、实用、辅助”三者的关系，保证所幵发的钣金计算机辅助工艺规划模块能够很好的为工艺人员服务，代替传统的纸和笔，提高企业的整体效益。在该部分内容研究中，主要是面向钣金制造企业，开发出经济实用性较强的钣金计算机辅助工艺规划模块。在本论文中，对钣金工艺规划的特点、难点进行了分析总结，同时结合钣金零件工艺决策过程和加工过程，对各子功能模块、工作流程、钣金工艺决策方案等进行了具体研究，建立相应的数据库并利用VC++开发工具来实现的。下图为系统功能结构图
二、Open CASCADE内核的开发研究
1.OpenCASCADE 造型内核
OpenCASCADE是一款三维造型软件的内核系统，也是制作三维造型软件的工具。市场上有很多三维造型软件，比如PRO/E、UG、国内自主研发的金银花系统、CATIA等，我们使用这些软件可以在电脑上如实地（尺寸、颜色、材质等）搭建一个虚拟的模型，这些模型可以用于一系列的虚拟现实技术相关的行业，也可以用来做一些仿真实验的模型构建。这些软件的工作的底层就是几何造型内核系统。目前主要由三大几何造型内核系统，分别是ACIS， Parasolid和本文介绍的OpenCASCADE等造型内核系统。市场上出现的大部分CAD软件的底层都是采用以上三种造型内核系统的其中一种或者是某两种的混合。比如我们熟知的AutoCAD软件的底层采用的是ACIS造型内核，UG软件的底层采用的是Parasolid内核，国内幵发的CAXA软件的底层要用到ACIS和Parasolid两种造型内核。OpenCASCADE是一种源代码完全开放的几何造型内核系统，进一步的开发不会涉及到商用版权问题。大多三维应用程序的开发都是利用OpenCASCADE技术实现的，目前拥有自身研发团队的部分企业能通过对OpenCASCADE几何造型内核发出自己需要的软件产品。
OpenCASCADE对象库是一个面向对象的C++类库，它是为尖端的某些领域所设计应用的快速制作而设计的。OpenCASCADE类库被分成六大模块：基类、建模数据类、建模运算类、可视化类、数据转换类以及应用程序框架。这些模块的功能作用如下：基类主要是用来声明数据类型；建模数据类主要是为2D、3D、几何工具和拓扑结构定义数据结构；建模运算类主要是对几何体进行布尔操作；可视化类主要是对模型的显示和选取，数据结构的图形描述以及应用程序的交互服务；数据转换类是模型的数据接口，它允许不同的CAD系统互相利用对方的模型数据；应用程序框架是为用户提供一个快速的开发环境，让用户可以快速开发自己的应用程序。这些内容可以被开发者利用C++语言幵发的系统所调用来建立特定用途的二维或者三维环境，也可以利用更高级别的开发工具实现制造、仿真等应用。开发人员可以通过这些类库实现钣金三维参数化展开模块的开发工作。基于OpenCASCADE造型内核开发钣金三维参数化展幵模块，开发效率高、实用性好并具有较高的灵活性和交互性。
2.OpenCASCADE的开发模式
OpenCASCADE造型内核主要包括基类、建模数据类、建模运算类、可视化类、数据转换类以及应用程序框架等六大模块。图形用户接口是一系列的工具，图形用户接口就是通过它并结合应用程序框架共同开发实现的，建立钣金三维参数化展开模块。该图形用户接口包括了支持多文档、多视图结构的文档机制，可以显示三维视图的模型或对该模f进行相关的操作，还可以在三维环境中进行选择交互操作。建模数据类主要包括2D、3D、几何工具和拓扑结构定义数据结构，通过建模数据类可以定义钣金零件的模型数据结构。建模运算类主要是对几何体进行相关的布尔操作来快速构建模型。可视化类主要是用来管理模型的显示和选取，数据结构的图形描述以及应用程序的交互服务，可以对钣金零件模型进行再优化和设计。
三、钣金三维参数化展开模块的实现
钣金展开实现流程钣金展开主要包括以下内容：计算钣金零件展开数学模型的数据、传递相关的参数和构建显示三维模型等。由于常用钣金件的种类很多，要对其进行合理的分类，然后从每一类中选取代表型的钣金构件，建立该构件的展开数学模型。根据构件的展开数学模型计算构件展开后的几何尺寸或相关参数，将这些计算求得的数据存放到相应的数据结构中。钣金三维参数化展幵模块根据传递参数的改变，动态更新三维模型，这就需要在vc++中建立钣金构件的参数设置对话框，用来和用户进行交互操作。在钣金三维参数化展幵模块中实现这些构件展开数学模型中的运算和数据，最后，根据建模数据类中提供的拓扑关系，由用户输入的几何建模参数实现展开后的钣金零件模型，并将其显示在三维场景中。
结束语
本文对钣金三维参数化展开与计算机辅助工艺规划系统的功能目标进行了开发与实现，对过程中存在的一些重点问题进行分析，希望能够提升系统的有效性。
参考文献
[1] 陈金花.基于实例的飞机钣金工艺设计系统关键技术研究[D].西安：西北工业大学，2012.
[2] 王红涛，廖敏，基于网络的钣金件展开排样系统设计[J].机械设计与制造，2011，（5）：36-38.
[3] 武文义，张广沛编著.钣金自动展开计算机程序设计[M]北京：中国建材工业出版社，2012.