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基于WELDSYS的焊接系统开发

在建筑、桥梁、汽车、压力容器和机械等工程领域都广泛使用焊接构件，焊接构件通常作为工程设备的主体或支撑结构，有很高的质量技术要求，这对焊接构件的设计与制造工作那末内部管理则是实现1切的基石量很大。目前使用的AutoCAD、Pro/ENGINEER和NX等工程软件并没能很好地解决焊接设计问题，设计人员任务重，效率低。而WELDSYS焊接系统的开发恰好解决了这个问题，本系统可实现焊接构件的装配设计、焊缝定义、组件工程图的输出、坡口加工或凹槽零件图的输出，自动化程度高，设计精度和设计效率都有出色的表现，可靠性高、实用性强。

一、WELDSYS焊接系统的组成

图1 焊接系统的组成

本系统主要有标准件库、公用数据库、焊接组件设计模块、焊缝定义模块、组件工程图绘图模块、加工坡口和凹槽零件的绘图模块以及数据转换接口等组成，如图1所示。它以3D 数据模型为基本数据结构，使用单一数据库，全约束、尺寸完全相关，实现了装配设计、焊接设计、零件设计、工程图输出一体化以及CAD与CAM一体化，与其他流行软件可进行数据交换，兼容性好。

二、WELDSYS功能模块及作用

1.标准件库

提脱脂剂供了焊接构件常用的型材构件，如圆钢、方钢、六角钢、板材、管材、工字钢、角钢和槽钢等型材构件，压力容器、大直径管等通用构件。它们以参数化成型件出现，可根据需要修改参数直接用于装配设计。

2.公用数据库

为系统提供了一系列设计模板，如装配设计环境模板、零件设计环境模板、组件工程图绘制模板和元件工程图绘制模板，为参数化设计提供了大量原型零件、标准材料数据库、特殊符号库等。

3.焊接组件设计模块

焊接组件是一个装配件，该模块利用Pro/ENGINEER装配技术进行装配设计。

(1)选择已经设计好的需要焊接的组件;

(2)设计焊接组件。利用装配设计的方法，可自下而上利用已有的构件、标准件完成装配设计，也可采用自上而下的方法从概念设计、原理设计再到装配设计。

4.焊缝定义模块

包括焊接环境设计：定义焊条、工艺及参数，选择焊接类型，选择实焊与轻焊表现形式，决定输出数据源是组件还是元件，定义焊缝、坡口加工或焊接凹槽的位置、形状和尺寸，设置其他任何参数或焊接工艺。

5.焊接组件绘图模块

通过焊接组件绘图和对焊接接头注释，表达焊接装配;生成材料清单(BOM表)或带有焊缝参数的Pro/REPORT表。

6.拆分元件及元件工程图输出

该模块提供了对定义有坡口或凹槽的元件从组件中分解出来，详细表达元件的结构形状、尺寸大小和技术要求等。

三、WELDSYS开发关键技术

本系统是基于Pro/ENGINEER Wildfire 3.0为平台，以Pro/TOOLKIT为开发工具，使用VC++.NET2002作为编译工具，充分利用VC++.NET语言的功能和Pro/TOOLKIT提供的C/C++函数的集合，编写出执行程序，作为Pro/ENGINEER的一个外挂插件或模块使用，以满足焊接设计需要。

o/ENGINEER参数化设计

标准构件是一系列依据国标型号的型材零件，在设计上充分利用了Pro/ENGINEER参数化设计思想，将原型件参数化，通过控制主要参数，实现组件对元件的不同设计要求。具体实现中要针对构件的结构特点设定必要的有限个参数，并与原型所有构造尺寸建立关系式，以实现整体参数化驱动造型。

BC数据库应用

标准构件的参数是由相应国标提供，本系统是使用以下步骤操作数据库。

(1)使用Microsoft Visual FoxPro6.0建立各种型材件数据库表，并通过Microsoft Wind济南新时期试金仪器有限公司陶瓷材料抗弯强度实验机主要适用于结构陶瓷、工具陶瓷、光学陶瓷、电子陶瓷、生物陶瓷等各种陶瓷材料的抗弯强度、曲折载荷、曲折负荷、曲折破坏、4点曲折、3点 曲折、 曲折拉伸、曲折冲击等 力学性能测试owsXP控制面板的管理工具，新建一个数据源。

(2)由VC++.NET对话框模板资源创建对话框及列表控件，并添加相应对话框类。

(3)建立数据表集类，使用CRecordset类来绑定数据表。

(4)设计调用函数和对话框消息响应函数，完成从数据库读取信息，显示在列表框中，以及其他操作，如图2所示。

图2 ODBC数据库应用

3.装配技术

装配设计有两种典型的方法，即自下而上和自上而下的装配设计。本系统采用自下而上的装配设计方法：引用已经构造好的零件模型、组件模型或参数化设计的模型，按组件或复合构件的结构顺序，由最低层的元件开始，再逐级向上完成装配建模。用到Pro/TOOLKIT两个主要函数。

(1)元件装配函数，其函数原型定义如下：

#include //包含头文件 ProError ProAsmcompAssemble(ProAssembly owner_assembly， //装配件的句柄

ProSolid component_model，//是需要装配进来的模型句柄

ProMatrix init_pos，//是一个转置矩阵，用于设置元件的初始位置

ProAsmcomp*feature//返回之后的元件对象)

Returns: PRO_TK_NO_ERROR //返回成功; PRO_TK_BAD_INPUTS //返回错误;

(2)重新定义装配元件的装配约束函数，其函数原型定义如下：

#include //包含头文件ProError ProAsmcompConstrRedefUI( ProAsmcomp *p_feat_handle//装配元件对象句柄)

Returns:PRO_TK_NO_ERROR//返回成功; PRO_TK_BAD_INPUTS//返回错误;PRO_TK_USER_ABORT //返回中止;

4.焊缝定义

包括焊缝、坡口加工和凹槽的参数定义、特征定义。驱动源是元件或组件，采用实焊或是轻焊几何表达。其中实焊(SOLID)指设计中创建并显示实体几何，“焊缝”或“坡口加工”特征包含了制造所需的所有必要数据，并在设计中用实焊几何表示，如图3所示。轻焊(LIGHT)指参考现有曲线或边，但没有其自身的几何。焊缝或坡口加工特征包括制造必需的所有参数，但只用其参照的几何(边、曲面)表示，如图4所示。实焊坡口加工的减少会显著减少设计的再生和图形载入时间，当模型中有大量焊缝和坡口加工时，可使用轻焊表达，在制造需要时可将它们容易得转为实焊表达。

5.元件拆分技术

在组件环境下定义的焊接特征、坡口加工切口和凹槽的几何形状及尺寸大小，需要在元件图中表达，以便在焊接前提前加工好。为此可选择元件作驱动源进行焊接定义，利用Pro/ ENGINEER模型单一数据库的特点，直接读取元件数据库的文件进行绘图输出，并实现模型、数据更新同步。

6.2D工程图绘制

Pro/ENGINEER是三维数据库，通过矩阵变换很容易输出二维图形。本系统是基于自定义2D模板实现工程图绘制。主要使用的是Pro/TOOLKIT函数，其函数原型如下：

ProError ProDrawingFromTmpltCreate( ProName name, //新的绘图名

ProName dwg_template, //绘图模板名

ProModel * model, //创建绘图时使用的实体模型名 ProDwgcreateOptions options, //绘图创建的选项 ProDrawing * drawing, //创建的绘图对象

ProDwgcreateErrs * errors ) //创建绘图引起的警告和错误列表

其中参数options的取值为：PRODWGCREATE_DISPLAY_DRAWING：在窗口显示新的绘图;

PRODWGCREATE_SHOW_ERROR_DIALOG：显示模板错误对话框;

PRODWGCREATE_WRITE_ERRORS_TO_FILE：将错误写入磁盘文件。

7.标准模板应用及自定义模板

使用Pro/ENGINEER符合国标的元件模板(mmns_part_ solid)和组件模板(mmns_asm_design)，作为实体模型文件读入。二维绘图可使用公制模板，如a0_drawing，或国标图样A0、A1、A2、A3、A4，也可自定义绘图模板，根据厂标或习惯格式定制。将所有模板文件存为一个公用数据库，便于系统调用。

8.焊接报告牛皮皮料生成

在焊接工程图中定义一个报告列表，添加重复区域，插入焊接参数(weldasm)印花胶浆，由参数变量访问绘图焊接数据，自动生成焊接报告。

四、WELDSYS应用实例

本系统的菜单体系如图5所示，可实现多种设计目的。某机架组件如图6所示，要求焊接定义并绘制带切口的元件图。使用本系统具体操作步骤如下。

(1)选择焊接系统→设计组件，从选择文件对话框中，找到该机架文件名，并打开。

(2)焊接系统→焊缝定义，选取焊接类型及参数，如图7所示，焊接定义结果，如图8所示。

(3)焊接系统→焊接元件绘图，从元件绘图对话框(见图9)中选择输出元件，结果如图10所示。其他应用限于篇幅在此省略。

五、结可靠的稳定性主要体现在论

本系统专为焊接设计工作定制，对从事焊接构件设计的技术人员来说，可从繁琐的设计中解放出来，实现焊接设计自动化、高效化，提高了焊接设计的质量和进度，在焊接工程领域具有广泛的应用价值。