新表征在齿轮软件整合体系讯息构建的运用

　　1齿轮CAD/CAPP集成系统的功能设计

　　齿轮CAD/CAPP集成系统主要包括计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助工艺过程设计(CAPP)2部分，在应用上既可以统一使用也可以单独使用，系统可实现以下功能：齿轮参数化设计及优化设计;齿轮零件图参数化绘制;工艺规程的自动生成。

　　系统总体结构及相应模块如1所示。

　　2齿轮CAD/CAPP系统的特征信息

　　2.1基于特征的齿轮类零件信息模型

　　CAD/CAPP集成系统的关键是特征的定义、表示及其在CAD、CAPP两个模块中的统一。零件特征建模是基于零件是完成某种功能及与具体加工方法相关联的形状特征集组成的思想来实现的。设计零件的依据是其功能，功能是由一定的结构形状及技术要求来体现的，而符合工艺要求的结构形状又对应着一组或几组加工方法，这样，零件的CAD和CAPP有机结合的纽带就是特征。

　　零件信息模型采用分层特征描述法，即特征模型是面向整个设计和加工过程，它能够准确和全面地描述零件生成过程中各个环节所需的信息并以特征为知识单元。基于特征的齿轮类零件信息模型的分层结构如所示。信息模型的分层结构包括零件层、特征层和几何层。零件层主要反映零件的总体信息，特征层包含各个特征模型的组成及其相互关系，几何层反映零件的点、线、面等几何/拓扑信息。零件的几何/拓扑信息是整个模型的基础，也是零件图绘制等模块关心的对象，而特征层则是零件模型的核心，其中的各种特征子模型之间的相互联系反映了特征间的语义关系，使特征成为构造零件的基本单元，并具备高层次的工程含义。这种分层描述不仅包含零件模型中特征的几何/拓扑信息，也包含了加工所必须的工艺信息，既便于CAD模块的几何造型，也便于CAPP模块抽取所需的特征信息。

　　2.2齿轮类零件的特征

　　齿轮特征是设计者在齿轮设计、制造和加工工艺制定过程中进行通讯和交流时所用的信息传递的载体。齿轮类零件的特征分类：

　　(1)形状特征即待加工齿轮表面的形状、尺寸、几何坐标以及其他表面的相互关系。

　　(2)精度特征用于描述齿轮的尺寸公差、形位公差、运动精度公差以及表面粗糙度等的信息集合。

　　(3)总体特征描述齿轮零件整体特点的一组信息，包括零件号、零件名称、毛坯形式、总体尺寸、材料和热处理等信息。

　　2.3齿轮零件的建模过程

　　齿轮类零件的特征是分别记录的，通过组合将这些特征统一组织起来，成为一个包括全部信息的完整特征。

　　精度特征信息以链式结构描述，并作为形状特征的部分属性放在形状特征下，采用附加属性法将零件的精度信息与形状特征集成起来，并通过引用联系建立精度特征与形状特征之间的特征关系。形状特征分为主特征和副特征，采用二叉树数据结构表示，其中二叉树的左指针指向该结点的辅助特征，右指针指向它的同层结点，即相邻的主特征，其中主特征用2位代码表示，如01轮毂，02轮辐，03轮缘等，副特征用4位代码表示，前2位表示所属的主特征代码，后2位是自身代码，如0101，其中，前2位表示所属主特征01轮毂，后2位表示自身副特征倒角，说明此倒角是依附于01轮毂的。而且代码数字大小关系表示组合顺序。形状特征的主属性主要用于描述形状特征的主要属性，包括特征名、代号、特征类型等。尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等精度特征作为形状特征的附加属性，分别用指针指向相应的几何要素、精度和基准的节点，同时在几何要素、精度和基准的数据结构中也用指针指向其所对应的引用几何节点。采用这种引用几何方式，一方面，引用几何表达精度所作用的几何元素及特征，另一方面，引用几何也将精度作为几何要素的一种属性，表达作用在不同几何要素上的精度。随着精度信息的输入，系统动态地建立和维护引用几何链表，从而建立特征、几何要素与精度之间的联系，将几何与非几何属性信息集成起来，形成一个能满足集成需要完整的CAD/CAPP集成系统信息模型。

　　3实例分析

　　3.1齿轮类零件的特征模型

　　3为经过CAD模块生成的零件图，为齿轮特征信息。

　　1齿轮零件特征特征类别特征名称特征代码参数总体特征总体特征00零件号，零件名称，毛坯形式，总体尺寸，材料，热处理，批量形状特征轮毂01内径，外径，外斜度，长度，表面粗糙度，定位信息，加工精度倒角0101倒角的长度及角度，定位信息键槽0102键槽长，链槽宽，键槽深，定位信息轮辐02外径，宽度，表面粗糙度，定位信息，加工精度轮辐孔0201孔径，深度，表面粗糙度，定位信息，加工精度轮缘03齿数，压力角，齿宽，模数，螺旋角，螺旋方向，齿高，齿顶高系数，径向变位系数，齿厚，表面粗糙度，定位信息，加工精度齿顶圆柱04直径，长度，表面粗糙度，定位信息，加工精度

　　3.2特征信息模型的数据处理

　　特征模型面向整个产品设计和制造过程，能够完整地描述零件生产过程各个环节所需的信息以及这些信息之间的关系，特征建模和几何建模相比，是在更高层次上表达产品功能和形状信息，即它在设计阶段就充分考虑加工的要求。

　　特征信息模型的信息处理过程也就是CAD/CAPP集成实现的过程。采用VF公用数据库表存储特征信息。

　　(1)主特征信息数据库表的一般结构Feature(连接序号，特征名称，[径向尺寸及偏差]，[轴向尺寸及偏差]，[粗糙度，形位公差]，[其他])

　　(2)辅特征信息数据库表的一般结构Featureaux(连接序号，特征名称，[定形尺寸]，[粗糙度]，[形位公差]，[定位尺寸及其他])[定形尺寸]，[定位尺寸及其他]2项内容随着特征的不同而有所变化。

　　对应于中的每个特征名称可建立一个数据库表(.dbf)，该特征的每一个参数则作为该数据表的一个字段，如针对中的轮毂建立的数据库表结构见2.

　　2轮毂数据表结构

　　把1中的特征信息数据添加到中，是决定系统的CAD与CAPP模块集成的一个重要环节，用纯文本文件作为特征信息传递的载体，分别在CAD和CAPP模块中编写相应程序段，实现特征信息数据的传输与接收，进而达到信息共享。具体方法参见文献[3].

　　4结语

　　通过对齿轮零件各种数据加以分析，得到相应的特征名称及其参数，对每个特征名称建立一个数据库表(.dbf)，该特征的每一个参数则作为该数据库表的一个字段，分别在CAD和CAPP模块中编写程序将齿轮工作图的各种特征信息数据写入数据库表，从而实现了零件几何信息及工艺信息的数据共享。