模具CAD/CAPP/CAM系统

一、项目简介

模具制造因其种类繁多、外型复杂、精度要求高而成为产品研发的主要瓶颈之一。模具CAD/CAPP/CAM系统是基于WINDOWS平台、适用于模具的CAD/CAPP/CAM集成系统，CAD/CAM系统与CAPP既可独立运行，又可通过网络技术、OLE技术和数据库技术相互集成。

该系统的开发选用了国外先进的几何平台ACIS和图形标准Open-GL，采用了先进的数据库、OLE控件、图形浏览器控件、ODBC等技术。解决了复杂模具建模的几何精度问题，提高了几何建模的方便性、稳定性和可靠性。解决了曲面系统中，复杂组合曲面多轴数控加工刀轨一次性生成困难的问题，并提出了一种适合于数控铣削仿真验证的几何误差验证算法，且以模具工艺设计为主要适用对象，CAPP子系统实现了融检索式基于特征推理的创成式及强大工艺编辑功能为一体的工艺生成方法，有效地解决了模具非标准件的工艺生成，大大提高了CAPP子系统的适用性与通用性。

二、系统模块

1、线架造型

◆提供多种创建二维图素的方式，包括点、直线、圆、自由曲线等；

◆提供图素间的操作功能，包括旋转、平移、拷贝、等距、过渡、裁剪、打断等。

2、曲面造型

◆提供创建各种平面、柱面、锥面、球面、环面、样条曲面的方式；

◆提供了曲面间的操作功能：包括旋转、平移、拷贝、等距、过渡、裁剪、延伸等；

◆提供通过一个线框或一组边生成曲面的方式：其方法包括覆盖（covering）、蒙皮（skinning）、放样（lofting）、网格曲面（net surfaces）、可变形曲面（deformable surfaces）；

◆网格曲面是对于具有突变数据平面片和海量数据平面片的ACIS曲面模型均可以用分片曲面网格多边形表示。变形曲面（deformable modeling）是一种交互定义合理、自由曲线曲面的方法，而不是一种曲线曲面的表示方法，它是一种基于能量优化策略的方法，用户可通过施加负载和约束来修改曲线或曲面的形状。

3、实体造型

◆通过体的拓扑元素（立方块、圆锥体、圆柱体、棱柱、棱锥、球体、圆环体等）来创建实体；

◆通过包围某一区域或扫掠曲面来创建实体。

◆该部分还包括以下功能：

过渡： 扩展了ACIS内含的标准过渡功能，对于具有复杂拓扑和几何关系的模型，提供了多样的过渡类型。

局部操作： 在3D模型的曲面上进行局部操作，而不会改变实体模型的拓扑结构，同时允许现有的模型特征不通过布尔运算进行操作，可以保证模型拓扑和几何的完整性。

壳体构造： 通过给定的距离和实体模型的所有曲面，可以创建或定义一薄壁的壳体，在工业造型方面具有广泛的应用。

4、求交、布尔运算和缝合

◆求交（intersect）：用于对模型的几何进行操作，可进行曲线和曲线、曲线和曲面、曲面和曲面的求交运算；通过底层的C++类实现，利用求交器（intersector）判断曲线和曲面是否相交并可求出交点。

◆布尔运算（Boolean operations）：包括并、交、差运算。

◆缝合（stitching）：通过共边或共顶点缝合两个体。

5、模型分析

ACIS的模型分析功能主要包括：对象关系（object relationship）、物理特性（physical properties）、单元拓扑（cellular topology）、几何分析（geometric analysis）和光线测试（ray testing）等。

6、显示、渲染与交互

◆ACIS的显示方式包括线框图、多面体图、多面体消隐图、光照图。可以使实体、曲面、线架造型的隐藏线消失，继续保持模型的几何性，能够更好地对3D模型进行真实感显示，更方便地发现造型的缺点或矛盾。

◆模型渲染可以极大缩小开发周期，通过光照、材质、纹理和三维裁剪创建高质量的、交互式的、具有真实感显示的ACIS 3D模型。

◆交互方面提供了拾取和过滤（picking and filtering）、橡皮线（rubberbanding）、网格管理（grid management）等功能。

7、模型管理

包括文件的存储与恢复、零件管理及回溯。　ACIS提供了两种存储模型文件的格式，即以ASCII文本格式存储文件SAT（Save As Text）和以二进制格式存储文件SAB（Save As Binary）。SAT文件的格式是开放的，为非基于ACIS的应用存取ACIS模型提供了途径。通过ACIS的零件管理组件（part management component），可把实体组织成零件，并且可以以各种方式对零件进行操作。通过回溯功能可在ACIS模型的各状态间切换，支持线性或非线性的历史流，并支持多个历史流。