滚动轴承CAD/CAM集成系统的开发

来源：网络作者：发布时间：2008-01-25

1引言

滚动轴承为常用的标准件，其设计与制造具有特有的特点:①轴承产品设计与工艺设计复杂，计算工作量极大，易出错，但其数学模型相对统一，设计流程标准化程度高，特别适合于应用计算机辅助设计。② 轴承制造为大批量流水式生产，同一种型号的产品一次投产几万套、几十万套，生产中重复环节较多，易于实现计算机辅助管理;③轴承制造过程中，由于生产工序多、工艺流程复杂，且每一种工序都有严格的规定和检验记录，信息交换量大，因此特别需要计算机辅助管理。开发滚动轴承的CAD/CAM集成系统，对提升企业的生产技术与管理水平，缩短产品开发周期具有积极的促进作用。

本文基于某企业轴承产品开发实际流程，以计算机辅助为手段，开展轴承CAD/CAM集成系统的开发研究。首先对系统结构进行了探讨;其次介绍了该系统的产品开发流程;最后就对系统的具体软件开发中关键技术进行了研讨。

2 系统功能与结构

2.1系统功能要求

根据轴承产品开发实际，滚动轴承CAD/CAM集成系统应能满足以下产品开发功能要求:

(1) 可完成标准或非标准滚动轴承产品的设计。自动完成新产品的结构设计计算，并依据相关技术标准自动查询各零件的尺寸公差、表面粗糙度和形位公差的数据;依据计算和查询结果自动生成产品装配与零件设计图纸，且设计的图纸必要时可人工修改，并保持图纸与数据库内的数据统一。

(2)可根据各类零件加工工艺技术标准，自动查询工艺数据，设计轴承加工工艺;自动生成各零件加工工艺图纸文件，且设计的图纸必要时可人工修改，并保持数据的唯一性。

(3)应具有功能完备的产品数据管理功能。依据产品设计和工艺设计需要建立数据库系统;并具有功能完备的数据库管理系统，可方便进行数据查询、修改、增删等操作。

(4)系统要有良好的人机界面，可方便地进行滚动轴承产品的集成设计。

2.2系统结构

根据上述要求，滚动轴承CAD/CAM集成系统采用如图1所示的结构。系统主要由控制模块、设计功能模块、数据库管理模块和数据库系统组成。

2.2.1 系统控制模块

通过系统的人机界面，依据企业产品开发过程，协调各模块运行，统一管理各模块数据流，以完成产品CAD/CAM过程。

2.2.2 设计功能模块

设计功能模块，由初始化、CAD和CAM三个子模块组成，其中CAD模块和cAM模块分别完成轴承产品设计和加工工艺设计，是产品开发系统的核心。

2.2.3 编辑功能模块

编辑功能模块是提供集成产品设计和工艺编辑环境。当产品完成CAD设计与加工工艺设计结束后，若需要对部分数据进行修改，可通过编辑模块所提供的基于设计图模板的用户接口，对数据进行修改，所修改的数据可直接存人数据库。

2.2.4 数据库管理模块和数据库系统轴承

CAD/CAM集成系统包括:实际产品数据库、轴承设计标准数据库、轴承工艺标准数据库。数据库管理模块用于各数据库的数据查询、增加、删除和修改等功能。

3 产品开发流程

基于上述系统结构设计，同时考虑与企业现有产品设计及工艺设计模式的衔接，系统采用如图2、图3所示的产品开发流程。当企业工程技术人员接到一个产品开发任务后，可将CAD/CAM集成系统启动，首先通过系统的CAD模块，按图2流程完成产品结构设计，其次利用系统的CAM模块，按图3流程进行工艺设计。所有产品开发工作均在集成系统内完成，从而实现了轴承产品开发的过程集成与信息集成，提高了产品开发效率和组织管理水平。系统产品开发流程具体分述如下。

3.1 CAD模块工作流程

首先，设计人员要查询待设计产品是否企业己设计过，若已设计过，则需再判断原设计产品是否符合待设计产品的要求，从而决定是否重新设计。要完成这个功能，系统提供了相应的输人界面和产品数据库。输人界面可输人要设计产品的型号及精度等级。系统将输入的轴承型号和精度等级组合，形成产品ID号，查询产品数据库，若产品数据库没有该产品的相关记录，则转人输入设计参数界面，开始新的产品设计;若产品数据库有该产品的相关记录，则反馈该产品已存在信息，并将该产品的主要参数列表，以供产品设计人员核对，决定是否修改，若产品设计人员确定不修改，则此产品设计结束转人产品参数输出，否则转人的参数输入界面，进行产品修改设计。在此阶段系统根据输入的参数、结构设计计算模型，以及调用相关的产品标准数据库的数据(标准结构参数、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等)自动进行计算需要的其它参数，计算完后转入验算阶段，系统根据产品设计人员输入的约束条件对计算后的结果进行验算，并返回验算结果，若不合格则转回参数输入界面，对产品部分参数进行修改。验算合格后，就完成产品设计计算的任务，就可将该产品的所有相关参数存入产品数据库，并输出设计结果(设计说明书输出、产品图纸绘制)。经产品设计人员核对后，若还需对产品做局部的修改，可在系统的编辑模块进行修改，以满足特殊客户的要求。至此产品设计人员就完成了滚动轴承产品的