CN100357844C - Cad系统 - Google Patents
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Abstract
一种CAD系统,包括:存储器单元,具有加工信息组和加工定义组,前者包括加工形状体数据部分和加工内容部分,后者包括多个系列加工操作的定义;显示装置,显示图像;输入装置;控制器,其中,根据通过输入装置从多个系列加工操作中对系列加工操作的选择和对要从原始产品形状体中去除部分的选择,从原始产品形状体中提取所选部分的形状参数,根据所选系列加工操作和所提取形状参数确定加工用工具参数,基于所选系列加工操作和所提取形状参数,独立于原始产品形状体信息地生成表示要去除部分的形状且与所选部分相对应的加工形状体,加工形状体存储在加工形状体数据部分,工具参数存储在加工内容部分,加工形状体显示在显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及CAD系统、用于操作该系统的程序和包括该程序的记录介质。
背景技术
在传统的CAD(计算机辅助设计)系统中,例如JP-A10-207523中公开的“自动编程设备和方法”,当生成图形时,同时指定加工信息。根据该技术,提前登记多个基本形状,并且通过向这些基本形状输入参数值,生成要删除的实形状体模型的形状体数据。然后,通过执行运算操作,从原始形状体形状中删除该形状体数据,生成产品形状。
然而,从设计者传送给工厂操作者的CAD数据经常只包括产品形状。在该情况下,在如上所述的CAD系统上工作的操作者必须首先生成形状体形状,然后输入各种参数等以进行加工。在CAD/CAM(计算机辅助制造)系统的运行中,这使得工厂的工作效率降低。
另外,根据传统的CAD系统,形状体只能从已经登记的基本形状中形成。当生成要加工的任何非登记部分的形状数据,必须生成新的基本形状。因此,在形状频繁变化的情况下,该系统不适合复杂的加工。
而且,传统的CAD系统只设计已有结果的产品形状,而没有关于加工的清楚信息。例如,已经执行的加工操作仅作为备注来显示。由此,在复杂的操作加工之后,难以表明生成形状的具体步骤。这导致错误操作和执行不必要的操作的问题。
为了参考,这里列出了传统技术和它们的限制。
首先,JP-A7-182019公开了“加工信息生成装置”。这涉及执行集合操作的模拟器,该集合操作涉及删除的形状和由删除过程生成的产品形状,从而恢复原始的形状体形状。从公报的0024段中的陈述“不显示删除的形状”中很清楚,本发明不试图存储作为CAD数据的删除的部分或显示用于使用的部分。
JP-A2001-121383和JP-A2001-117616公开的技术,其中相互对比加工后的形状和原始形状,用于删除部分的识别和N C数据的生成。这些技术均未试图生成被删除部分的实形状体数据,使得该实形状体数据可用于对加工操作的校正/指示。
JP-A6-266427公开了一种技术,其中只设置加工路径,并且该发明对领会加工操作本身的内容没有帮助。
根据上述情况,本发明的第一目的在于提供一种CAD系统、用于操作该系统的程序和记录介质,能从仅包括产品形状的CAD数据中自动识别要加工的部分,并生成要加工形状体的形状及其加工内容。
本发明的第二目的在于提供一种CAD系统、用于操作该系统的程序和记录介质,其中操作者可以直观、清楚的识别加工操作。
发明内容
为了实现上述目的,根据本发明的CAD系统包括包括加工信息组和加工定义组。该加工信息组包括:加工形状体部分,该加工形状体部分存储一个部分,该部分的材料由单一或一系列加工操作去除,作为预定义的加工指令的每个加工操作的形状体(形状体),该指令由输入装置提供;和加工内容部分,该加工内容部分存储有关每个加工操作的加工内容,该加工操作与形状体相关。该加工定义组包括多个加工操作的定义。根据通过输入装置对加工操作的选择,以及通过输入装置对原始产品形状体中作为CAD数据的待加工部分的选择,根据加工指令从原始产品形状体中提取每个所选择的待加工部分的形状信息,根据所选择的加工操作和提取的形状信息来确定用来加工该提取的形状的工具和参数。作为CAD数据的加工形状体独立于待加工部分而生成。该生成的加工形状体存储在加工形状体部分中,该确定的工具和参数存储在加工内容部分中。
本发明提供另一种CAD系统,包括加工信息组和加工定义组。该加工信息组包括:加工形状体部分,该加工形状体部分存储一个部分,该部分的材料由单一或一系列加工操作去除,作为预定义的加工指令的每个加工操作的形状体(形状体),该指令由输入装置提供;和加工内容部分,该加工内容部分存储有关每个加工操作的加工内容,该加工操作与形状体相关。该加工定义组包括多个加工操作的定义。根据通过输入装置对加工操作的选择,以及通过输入装置对原始产品形状体中作为CAD数据的待加工部分的选择,根据加工指令从原始产品形状体中提取每个所选择的待加工部分的形状信息,根据所选择的加工操作和提取的形状信息来确定用来加工该提取的形状的工具和参数。由于轮廓操作或其它加工操作后形状不匹配,作为CAD数据的加工形状体独立于待加工部分而生成。该生成的加工形状体存储在加工形状体部分中,该确定的工具和参数存储在加工内容部分中。
除了上述特性外,通过使用工具定义组的组合来定义各种形状。
对于每种形状体,多个工具的组合可以存储在可选工具组中,作为预定义的加工指令。而且,可以对每个形状体形成预定义的加工指令,并且该指令可以包括多个步骤。
以指定给加工种类的颜色或图案显示每个形状体,将有助于视觉识别加工内容。
优选的,在加工内容部分中存储的每个形状体的加工内容数据是在加工形状体部分中存储的相应形状体数据的属性数据。根据该特性,与传统的每个加工单元存储形状体数据和加工属性不同,加工内容数据作为形状体数据的一部分进行存储。这能便于参考加工内容,使快速、有效加工成为可能。
优选的,该CAD系统还包括形状体显示控制单元,该形状体显示控制单元根据对显示的加工形状体的选择,显示与该加工形状体有关的加工内容。
而且,优选的,如果在原始产品形状体与对应于待加工部分生成的加工形状体之间存在任何区域差,或者如果在加工形状体之间存在干涉区域,该系统显示区域差或干涉区域。而且,优选的,区域差和干涉区域根据其种类以各自的颜色或图案显示。这能够直观的掌握设计错误、加工错误等。
在加工内容部分中存储的每个加工内容信息相当于CAM中的一加工指令,删除任何形状体会导致删除相关的加工内容。
该CAD系统进一步包括形状体数据控制单元,该形状体数据控制单元通过将该形状体指定和复制到另一位置,存储与该形状体的副本有关的该另一位置的加工内容。
该形状体数据控制单元工作如下:特别的,加工定义组包括多个加工操作,形状体数据控制单元在指定区域生成和显示形状体,该形状体对应于根据图上的位置指示从加工定义组中选择的加工操作。
本发明可实施于三维CAD系统和二维CAD系统。三维显示易于识别形状体。本发明也能实施于执行任何上述CAD系统的计算机程序或记录介质中,该记录介质包括计算机用来执行任何上述CAD系统的程序。
根据本发明提供的CAD系统的这些特性,选择要加工的部分,然后从原始产品形状的CAD数据中提取形状体。因此,形状体的输入操作变得容易。而且,基于选择的加工操作和被加工的部分,即使对于复杂的形状,生成要移除的部分的加工操作数据。这显著减小了输入数据的负担。因此,CAD/CAM系统的操作变得非常有效。
而且,通过选择任何一个加工形状体,操作者易于了解对于形状体进行的加工操作的内容,即加工指令。能方便的改变加工内容,例如使用的工具和切削量。这能生成更合适的加工指令。
根据下面的描述,本发明的其他目的、配置和优点将变得更清楚。
附图说明
图1是三维CAD系统的硬件配置图。
图2是三维CAD系统的软件配置图。
图3是加工定义组的配置图。
图4是在监视器上的显示示例:图4(a)是透视图;图4(b)是侧视图;和图4(c)是主视图。
图5是显示示例;加工操作要移除的原始材料的部分作为形状体显示,具有原始材料的轮廓。
图6是显示示例;没有显示材料的轮廓,并且显示了输入窗口。
图7显示了工具列表窗口。
图8显示了选择的工具列表窗口,其列出了所选择的用于使用的工具。
图9显示了如何用图8中的工具来钻一个通孔;图9(a)显示了3毫米直径中心钻;图9(b)显示了9毫米直径钻;图9(c)显示了9.5毫米直径钻;图9(d)显示了10毫米直径扩孔钻。
图10显示了在轮廓加工中的加工操作过程窗口。
图11显示了对每个加工操作如何进行加工:图11(a)显示了起始孔钻孔;图11(b)显示了凹处的形成;图11(c)显示了细节去除加工;图11(d)显示了外形加工。
图12是显示加工形状体和加工内容的生成过程的流程图。
图13显示了孔完成工具选择窗口。
图14显示了选择的工具列表窗口,在图13中的孔完成工具选择窗口之后显示该窗口。
图15显示了彩色显示的区域差和干涉区域。
具形状体实施方式
下面,将参考附图更详细的描述本发明。
图1显示了三维CAD系统1。这包括具有地址总线和数据总线的总线2,并且该总线与监视器3、CPU4、存储器5和用于操作者的输入设备6连接。该输入设备包括键盘6a、鼠标6b和数字化转换器6c。通过硬盘、RAM等提供的存储器5,存储图2和图3中显示的软件。由CPU4执行来自输入设备6的命令,并且在监视器3上显示操作的结果。为了加工操作,通过网络适配器7a、7b、存储元件等,将由CAD生成的数据作为CAM数据传送给NC设备8。
图2和图3显示了由根据本发明的三维CAD系统执行的软件的软件配置10。该软件配置10包括存储主要数据的对象数据存储装置14、15、18。由显示控制单元12和参数输入控制单元13来控制这些对象数据存储装置14、15、18,并在监视器13上进行显示。对象数据包括单个图形数据17和加工定义组18。该单个图形数据17包括原始产品形状体组14和加工信息组15。对于每个被移除的形状体,该加工信息组15具有存储加工形状体的CAD数据的加工形状体部分15a,和存储有关加工操作的内容的数据的加工内容部分15b。
原始产品形状体组14和加工信息组15都是CAD数据的集合,因此包括多个形状体。当在基于实形状体的对象上作业时,“形状体(形状体)”包括三种外壳:实形状体外壳、表面外壳和线外壳,线外壳不具有任何表面,只由线组成。因此,形状体涉及由这些外壳构成的任何2D/3D(平面/立形状体)图形。当对象基于表面时,形状体涉及由表面或线构成的任何2D/3D(平面/立形状体)图形。
该原始产品形状体组14涉及在被加工为图4所示的最终产品之前的原始产品形状体50′。在图4中,附图标记51′至59′表示在被加工之前的原始产品形状体50′的部分。这些部分对应于在图5和6中显示的被加工后的部分,并且分别由不具有撇号的附图标记51至59来表示。
该加工形状体部分15a是被加工操作移除的形状体的集合。例如,在图5中,每个形状体显示为大孔51,横孔52、纵孔53、角切54、轮廓部分55等。在加工形状体部分15a中的形状体显示了物质材料被除去的位置,因此,如果它是实形状体模型,它主要由实形状体外壳或表面外壳组成。
例如,加工内容部分15b是作为形状体的属性数据存储的数据集合,并且包括多个加工内容。每个加工的内容与存储在加工形状体部分15a中的相应的一个形状体有关。通常,将该加工形状体部分15a和加工内容部分15b作为单个CAD文件的加工信息组15的一部分进行存储,并且通过有关的形状体很容易访问,以查看加工内容。
加工定义组18是加工内容部分15b的原始数据,并且包括用于多种加工的一组定义。在加工定义组18中,例如,操作者能选择“镗孔”、“钻孔”或“压型”,并且定义参数以指定该加工的方法。如图3所示,该加工定义组18包括用于每个加工的参数,包括例如可选工具组19、操作顺序、相对位置参数、显示颜色参数和形状体数据生成器20。
该可选工具组19是从工具定义组21中选择的单个或多个工具的一组工具数据。该工具定义组21包括以参数形式表示的工具标识和由工具形成的加工量,该标识包括工具尺寸。在钻孔情况下,这些参数的示例是尺寸参数,例如钻孔直径和孔深。在“通孔钻孔”的情况下,如图8中所示的可用工具菜单73,包括三种钻孔加工和一个扩孔加工,因此四种工具包括在可选工具组19的数据中,或记录为“预定义加工指令”。
在加工定义组18的参数中,操作顺序表示由可选工具组19中列出的工具加工的顺序。相对位置参数确定多个工具之间的相对位置关系。
该形状体数据生成器20具有绝对位置参数。一旦使用输入设备6选择了形状体的特定部分,识别在三维空间中的绝对加工位置,并且基于上述的其他参数生成形状体数据。在钻孔的情况下,最终使用钻头的直径、孔的深度和位置定义了空间中的绝对形状,基于这些生成形状体数据仅是要执行的任务。例如,如果选择镗孔操作,然后指定图4中的纵孔53′,从作为原始产品形状体50′的一部分的纵孔53′中可获得各种参数,并且同时,生成图5、图6中纵孔的形状体或圆柱形状体。换句话说,在加工定义组18中的加工定义是一种库,其包括了根据该加工形成的最终形状生成的定义,并由此使利用工具定义组21的组合来定义各种形状成为可能。在此应当注意,可以首先指定对象或纵孔53′,然后选择加工内容或“镗孔”。
通过参数输入控制单元13能访问在加工形状体部分15a中的每个数据:通过选择对象和新的位置,形状体数据控制单元11将在指定位置上生成副本。在该过程中,从加工内容部分15b中复制用于新位置的相应加工内容,并且根据新位置修改该加工内容。同样的,当通过参数输入控制单元13删除形状体数据时,该形状体数据控制单元11删除加工内容部分15b中的相应加工内容。
图4显示了已经被加工的最终产品的形状。显示方法是传统的。在镗孔或切削中,大孔51、横孔52、纵孔53和角切54都是相对容易的加工操作。从上面观察,轮廓部分55通常形成为角切56,具有第一拉长了的圆形岛57和位于左侧的第三圆形岛59,以及高度稍微下降的第二岛58。由附图标记51至59表示的部分,其每个显示为图5和图6中所示的形状体。该显示控制单元12和参数输入控制单元13控制加工内容部分15b、加工定义组18和工具定义组21,显示为监视器上的显示窗口,例如图7中的工具列表窗口70,或图8和图10中的显示窗口。根据加工定义组18中的显示颜色参数的指定,显示控制单元12对每个加工形状体51、52、53、54和55使用不同的显示颜色。尤其是,根据加工内容和尺寸容差,以不同的显示颜色显示每个形状体。
图7显示了工具列表窗口70,例如,图6中由附图标记V表示的虚线框。该工具列表窗口70通过“工具名称”和“工具直径”显示了在加工定义组21中存储的工具列表,操作者可以使用滚动条滚动该列表并从中进行选择。一旦选择了一种工具,在窗口70的底部显示通过该工具可完成的加工内容。在该图中的示例显示了一种情况,其中对于编号12粗加工密耳进行选择,并且该显示给出了该粗加工密耳工具用于形成凹处的信息,并且显示一个表格,该表格列出了各种数据,包括在岛上生成的台阶的尺寸、钻孔的深度等。通过点击“登记”按钮或“删除”按钮,操作者能登记或删除工具数据。后面讨论的显示在图8和图10的窗口也可显示在图6中相同的方框区域V中,由此易于检查加工内容并且给出加工指令。
图8显示了在加工定义组18中定义的示例,用于钻孔加工,例如大孔51和纵孔53。一旦选择了用于完成该孔的工具,在未图示的孔完成工具选择窗口中,可用工具菜单73列出了用于该操作过程的可用工具的“工具名称”、“钻孔直径”和“钻孔深度”。数字1至4表示钻孔加工的顺序,其分别对应于图9(a)至9(d)显示的加工操作。在该特定镗孔中,首先使用3毫米直径的中心钻来形成小孔。然后,依次使用9毫米高速钢钻和9.5毫米钻,最后使用10毫米高速钢扩孔钻最终完成加工操作。如举例说明的,根据本发明,通过为每个钻孔操作指定加工深度,使执行适当的加工成为可能。如果修改该加工内容,例如,操作者能点击“添加”或“删除”按钮以对工具进行适当的改变。
图10显示了加工顺序列表窗口74,其与用于轮廓部分55的加工指令的内容有关。在该图中的“初步加工”、“凹处加工”、“细节去除加工”和“外形加工”对应于图11(a)至11(d)中显示的加工操作。在轮廓加工中,如图11(b)所示,如果使用大直径工具用于凹处加工,留下特定部分未切除,例如在切割部分和岛之间的、呈角或弯曲状的边界。因此,如图11(c)所示,使用小直径工具以执行细节去除加工。而且,如图11(d)所示,通过外形加工,使在切割部分和岛之间的边界区域变得光滑。通过为每个加工操作指定工具和各种参数,有可能进行精确的轮廓加工。这里还有另一个窗口,称为轮廓定义窗口,显示已经进行了加工指令的部分,即切割部分56、第一岛57、第二岛58的高度差和加工深度。而且,为每个岛定义轮廓形状。
现在,参考图12至14,描述如何使用根据本发明的CAD系统。首先,操作者从未图示的菜单中进行选择;从加工定义组18中的“镗孔”(包括通孔和底孔)、“轮廓加工”、“表面加工”和其他加工定义中选择(S1),然后选择如图4所示的加工区域51′至55′,该加工区域是进行加工操作的区域(S2)。在此进行的选择表示在形状体数据生成器20中绝对位置参数的输入。根据需要,图4以及图5和图6中显示的显示屏幕可以来回切换。
如果为纵孔53′进行选择,除了已在加工定义组18中设置的参数,不需要其他参数(S3)。因此,使用图13中的孔完成工具选择窗口75来选择加工开始按钮75a(S6)。基于该选择,显示图14中所示的可用工具列表窗口76,并且选择OK按钮76a生成图5和图6中所示的形状体51至59(S7)。而且,该加工内容部分15b存储了图8、10、14等所示的内容(S8)。
另一方面,当必须输入其他参数时,例如对轮廓部分55′(S3),在图4中轮廓部分55′的外形上进行点击。通过该点击,指定了轮廓加工的范围。在图13中所示的轮廓加工选择窗口74中,选择未图示的加工顺序编辑按钮74b,并且通过鼠标或通过数字输入对例如切割部分56′、第一岛57′和第二岛58′的位置(S5)进行输入。在加工指令之后的步骤(S6)与上述镗孔的情况相同;特别的,在加工形状体部分15a中存储自动生成的加工形状体55(S7),并且以图11(a)至(d)中所示的顺序在加工内容部分15b中存储加工操作的内容(S8)。
基于图5和图6中加工形状体的选择,从加工内容部分15b中选择与所选择的形状体有关的加工内容,并且显示控制单元12在监视器3上显示该内容。例如,在图5和图6中,如果通过输入设备6选择横孔52、纵孔53等,该系统将给出如图8所示的显示。
而且,如果对轮廓部分55中由附图标记56至59表示的区域部分进行选择,生成如图10所示的屏幕,其将有助于确认所执行的加工操作的内容。而且,相反,基于在图7中所示的工具列表窗口70中指定工具,通过与工具定义组21、可选工具组19、加工定义组18、加工内容部分15b和加工形状体部分15a的相关连接,该显示控制单元12将显示与指定工具的加工相对应的形状体。
在图5和6中,存在多个横孔52和纵孔53,这些孔在它们各自分类中具有相同形状。因此,该操作者可以只放置一个,然后对于其他的进行复制。通过使用形状体数据控制单元11和显示控制单元12,生成加工形状体和加工内容。
当检查加工时,在原始产品形状体50′上需要安装所有加工形状体51至59。如果不存在加工错误,并且安装完成,则结果是原始形状体40。例如,如图15(a)中所示,假设原始产品形状具有待加工部分或纵孔53′,并且其直径小于纵孔53或加工形状体部分15a的形状体的直径。在该情况下,可以特殊颜色表示在两个孔53、53′之间的区域差A1。这样易于察觉加工错误,并且防止实际加工错误。同样,在如图15(b)所示的情况下,如果加工形状体或纵孔53具有比原始产品形状体50′的纵孔53′小的直径,可以进行颜色编码显示。在该情况下,用颜色强调表示材料去除不充分的区域A2。而且,如图15(c)所示,如果两个纵孔53、53互相干涉,也应当以特定颜色显示该干涉区域A3。这三种情况,即区域差A1、A2和干涉区域A3中的每个可以相互不同的特定颜色显示,这有可能马上识别设计错误和加工错误的原因。
最后,提供其他实施方式的可能性。
在上述实施例中,根据本发明的系统在单个计算机中实施。然而,该系统可以是包括多个计算机的网络系统。而且,每个加工形状体的颜色编码可以由不同的阴影图案或其他表面图案进行代替。
在上述实施例中,加工形状体部分15a和加工内容部分15b作为CAD数据记录在单个文件中;然而它们也可以存储在分开的文件中。在该情况下,可以定义加工形状体部分15a和加工内容部分15b之间的关系,使得对形状体的选择能够立刻显示加工内容。
在上述实施例中,本发明作为三维CAD系统实施。然而,该系统以可以是二维CAD系统,尽管由于操作直观和自动输入完整制造数据,三维CAD系统更为高级。
在上述实施例中,当通过输入设备6选择原始产品形状体50′的特定形状体部分时,形状体数据生成器20获得参数并生成形状体数据。可替代的,可以直接输入参数而不指定形状体部分。
在上述实施例中,每个加工形状体51至59不必与由附图标记51′和59′表示的、其各自的原始形状体一致。例如,如果原始形状体是锥形钻孔,并且由圆柱形加工形状体表示该孔,则显示的加工形状体的外形大于具有锥形尖顶的原始形状体的外形。在该情况下,在实际加工中不除去加工形状体的所有形状体积。另一方面,如果原始形状体显示为锥形孔,并且通过铣削操作将该孔形成圆柱形孔,则显示的加工形状体的外形同样大于原始形状体的外形,但是在后面的情况中,除去加工形状体的所有形状体积。
权利要求中的附图标记仅为了便于参考附图,这些标记不能将本发明限制在附图所示的配置中。
工业实用性
本发明可用作能存储和显示加工内容的CAD系统或CAD/CAM系统。
Claims (9)
1、一种CAD系统,其特征在于,包括:
存储器单元,其具有加工信息组和加工定义组,该加工信息组包括加工形状体数据部分和加工内容部分,该加工定义组包括多个系列加工操作的定义;
显示装置,其显示图像;
输入装置;以及
控制器,在该控制器中,根据通过该输入装置从该多个系列加工操作中对系列加工操作的选择,以及对要从原始产品形状体中去除的部分的选择,从原始产品形状体中提取所选择的部分的形状参数,根据所选择的系列加工操作和所提取的形状参数来确定用来加工的工具参数,并且基于所选择的系列加工操作和所提取的形状参数,独立于原始产品形状体信息地生成表示要去除的部分的形状且与所选择的部分相对应的加工形状体,
该加工形状体存储在加工形状体数据部分中,
该工具参数存储在加工内容部分中,以及
该加工形状体显示在显示装置上。
2、根据权利要求1所述的CAD系统,其特征在于:所选择的系列加工操作包括轮廓操作。
3、根据权利要求1所述的CAD系统,其特征在于:通过使用工具定义组的组合来定义各种形状。
4、根据权利要求1所述的CAD系统,其特征在于:还包括显示控制单元,该显示控制单元根据从原始产品形状体对所述部分的选择,显示与该加工形状体有关的加工内容。
5、根据权利要求1所述的CAD系统,其特征在于:如果在加工形状体的形状与对应于加工形状体的所选择部分的形状之间存在任何区域差,或者如果在上述形状之间存在干涉区域,则该显示装置显示区域差或干涉区域。
6、根据权利要求1所述的CAD系统,其特征在于:在加工内容部分中存储的每个加工内容信息相当于加工指令,删除任何形状体会导致删除相关的加工内容。
7、根据权利要求1所述的CAD系统,其特征在于:进一步包括形状体数据控制单元,该形状体数据控制单元根据将加工形状体指定和复制到另一位置,存储与该形状体的副本有关的该另一位置的加工内容。
8、根据权利要求1所述的CAD系统,其特征在于:还包括形状体数据控制单元,该形状体数据控制单元根据对所述部分的选择,在显示装置的指定区域生成和显示所选择的系列加工操作的信息。
9、根据权利要求1所述的CAD系统,其特征在于:加工形状体以三维显示在显示装置上。
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