0　引言

     CAD/ CAPP/ CAM 集成是當今計算機在製造科學與工程中應用的一個重要方向, 但現有的CAD、CAPP、CAM 係統是相互獨（dú）立發展（zhǎn）起來的, 它們之（zhī）間沒有（yǒu）一個完整的產品信（xìn）息模型（xíng）支持。從（cóng）目（mù）前的研究狀況看, 實現CAD/ CAPP/ CAM 集成（chéng）的最佳選擇是（shì）利（lì）用特征技術建立統一的數據模（mó）型。其實現的途徑（jìng）有兩類[ 1～3] : ( 1) 建立一個統（tǒng）一的CAD/CAPP/ CAM 信息模型（xíng）, 使產品在其生命周期各階（jiē）段都可以進行（háng）數據共（gòng）享; ( 2) 麵向現有的（de）CAD 係統, 通（tōng）過特征定義和提（tí）取（qǔ）信息, 實現間接集成。由於機械產品形式多樣, 製（zhì）造條件各（gè）異, 難於有（yǒu）一個萬能的CAPP 平台適應各種製造環境。隨著（zhe）CAD 技術的廣泛應用, 要求在不同的CAD 軟（ruǎn）件平台上, 針對企（qǐ）業技術產品開發相應的（de）專用的（de）CAPP 係統。所以這種（zhǒng）間接（jiē）集成的（de）CAPP 開發方法將逐漸成為企業的一種需求。

      MDT ( AutoCAD Mechanical Deskto p) 是在AutoCAD 基礎上開發的通用三維機械CA D 平（píng）台[ 4] , 主（zhǔ）要包括機械（xiè）CAD 參數化特征造型、曲麵造型（xíng）和裝配（pèi）造型3 大部分, 並（bìng）提（tí）供了ObjectARX 和（hé）MCAD API 等強大（dà）的二（èr）次開發工具, 在我國有著眾多的用戶。在MDT 特征造型的基礎上, 通過（guò）特征識別（bié）和提取, 並附加工藝信息, 實現間接信息集成並開發箱體（tǐ）類零件CA D/ CAPP/ CAM 係統可為有關企業的CAD/ CAPP 集成提（tí）供技術支持。

1　ObjectARX 和MCAD API 開發環境

　　ObjectARX ( AutoCAD Runt ime eXtension, AutoCAD 的運行擴展庫) 是Autodesk 公司推出的一種用以（yǐ）替代ADS 的新的AutoCAD 二次開發（fā）工具。ARX 程序實際（jì）上（shàng）是與AutoCAD 共享地址空間的Window s 動態連接庫( DLL ) , 它可以直接調用AutoCAD 內核數據和函數, 因此（cǐ）能夠獲得比AutoLISP和ADS 更快的速度。並且ObjectARX 還可以充分利（lì）用Visual C+ + 提供的Micro sof t 基礎類庫 ( MFC) , 能夠最大程度地利用MFC 所提供的方便條件。ObjectARX 由基本ARX 類庫構成（chéng）, 是典型的文檔-控製-視結構, 包括AcDb、Adsrx 、AcEd、AcRx 、AcGi、AcGe、ACIS、AcBr 等類[ 5] 。

     MCAD API( Mechanical A pplicat io n Prog rammingInterface) 是MDT 應用程序接口函數庫, 增強並擴展了ObjectARX。MCAD API 由一係列接口（kǒu）函數構成, 提供（gòng）了參數化特征編輯和高層建模技術, 並通過Object Keys 技術與ARX 類庫交互作用, 為程序（xù）員提供（gòng）了通用（yòng）的C 語言（yán）接口（kǒu）函數。MCAD API 具（jù）有統一的對象引用機製, 統一了API 函數接口, 強化了幾何抽象, 支持幾何變更事（shì）件, 為參數化模（mó）型生（shēng）成過程提供了統一（yī）的集成, 並支持屬性的創（chuàng）建、定製、附加、查（chá）詢和編輯等功能。

      同ADS 程序一樣, 利用（yòng）ObjectARX 和MCADAPI 開（kāi）發應用程序時, 必須也有類似ADS main ( )函數的入口函數acrxEnt ryPoint ( ) 和initApp ( ) 、unlo adApp( ) 等（děng）程序初始化函數。入口（kǒu）函數acrxEntrypoint ( ) 用於MDT 與應用程序進行信息（xī）交換, initApp( ) 函數用於MFC 的初始化和命令的注冊,而unlo adApp( ) 函數用於關閉應用程序時撤消注冊命令和MFC 初始化。

2　基（jī）於ObjectARX 與MCAD API 實現（xiàn）CAD/CAPP 的關鍵技術

      2. 1　MDT 環境下箱（xiāng）體類零件特征造型和特征庫的建立

      MDT 的零件特征分為3 類: 草圖特征、放置特征和陣列（liè）特征。草圖（tú）特征包（bāo）括（kuò）拉伸、旋轉、掃描生成的基本（běn）特征; 放置特征包括打孔（kǒng）、倒圓（yuán）、倒角、曲麵切割; 陣（zhèn）列特征包括有圓形陣列特（tè）征和矩形陣列特征。

     MDT 環境（jìng）下箱體類零件特（tè）征（zhēng）建（jiàn）模過程( 如圖（tú）1所示) 的一般步驟為: ( 1)零（líng）件設計構思; ( 2) 生成基本特征; ( 3) 分析零件; ( 4)生成其餘特征; ( 5) 分（fèn）析（xī）零件; ( 6) 必要時修改特征（zhēng）。基於上述基本特征,

      可以綜（zōng）合（hé）利用MDT 命令、ARX 類庫和（hé）MCAD API函數根據實際（jì）需要創（chuàng）建箱體（tǐ）類零件形狀特征庫。特征庫中的（de）各（gè）特征類包括幾何形（xíng）狀特征（zhēng）屬（shǔ）性和精度特征屬性等。從加工角度看,箱體類（lèi）零件形狀特征（zhēng）可分為基本特征和複合特征[ 6] 。

     2. 2　箱體類零件特征信

     息模型的表達（dá）根據需要建（jiàn）立基（jī）本特征和複合特征信息（xī）的框架表達, 即建立特征數（shù）據庫和知識庫, 然後利（lì）用MDT的屬性和對（duì）象鍵( Object Keys) 機製建立工藝信息與零件形狀特征模（mó）型（xíng）的（de）動態關聯關係[ 5] 。

     用戶應用程序和MCAD API 之間的交互大部分是通過對象鍵( Object Key s) 進行的, 在API 函數中使用Keys 來引用實體, 如幾何鍵( Geometr yKeys) 用來引用幾何對象( 曲麵、曲線（xiàn）、點) ; 使用零件鍵( Part Keys) 和特征鍵( Featur e Keys) 來引用零件（jiàn）和特征對象。而引用對象的必要信息全部存儲在Key 對象中, 當（dāng）Key 傳遞給API 函（hán）數時, MDT 係統就會知道是哪個程序創建該Key, 從而執行相應的代碼, 完成相應的功能。Key 是一個（gè）持久的引用對象, 他可（kě）保護應用程序不隨（suí）對象的改變而改變。屬性( At t ributes) 是與（yǔ）實體相關聯的數據。屬性可通過對象鍵( Object Keys) 機製附加到任何（hé）幾何體（tǐ）上（shàng）, 所附加的屬性在（zài）模型的生成過程中始終保持有效。屬性的創建一般有兩（liǎng）種方法: 可實例化屬性( Attribute class) 和繼承屬性( Derived class) 。屬（shǔ）性的操作有: 定義, 創建（jiàn）, 實例化; 附加（jiā）, 查詢, 存儲（chǔ）和讀入等。

     應用程序的數據既可通過屬性附加等方法隨同MDT 數據（jù）庫( . dw g 文件) 一起存儲, 也可以存儲（chǔ）在（zài）外部數據文件中。對於零件總體特征信息通過屬性機製與特（tè）定（dìng）零件之（zhī）間建立動態關聯關係, 而與特征（zhēng）有關的工藝信息, 如精度特征等則（zé）與相（xiàng）應的特征或特（tè）征麵之間建立動態關聯關係。對於所需的外部數

     據如加工鏈決策庫、刀具資源庫、加（jiā）工餘量數據庫,可（kě）利用ODBC( 開發式數據庫互聯) 建立外部（bù）數據庫或數據文（wén）件（jiàn）。

      在MDT 零件特征造（zào）型的過程中, 利用MDT屬性和對象（xiàng）鍵( Object Keys) 機製編製的應用（yòng）程序以交（jiāo）互方式由用戶分別定義總體特征和特征工藝信息（xī）, 從而建立麵向（xiàng）CAD/ CAPP 的箱體類零件完整特征信息模型。

     2. 3　特征識別和信息提（tí）取

     建（jiàn）立零件特征信息模型之後, 就（jiù）可以對特征進行信息提（tí）取, 最後（hòu）輸出為以麵向對象框架描述（shù）的零件特征信息, 作為後續CAPP 的（de）輸入信息。特征信息提取主（zhǔ）要包（bāo）括特征描述信息的（de）提取和特征工藝信息( 特征附加屬性) 的（de）提取。

     特征描述信息的提（tí）取是通過特（tè）征描述器進行的。特征描述器( Featur e Descripto rs) 包含構造特（tè）征的所有信息（xī）, 內容主（zhǔ）要有: ( 1) 特征（zhēng）的一（yī）般信息, 如孔的直徑、倒圓的半徑等; ( 2) 特征的定位信息( Locator); ( 3) 特征終止信息( T erminator) 。

     特征（zhēng）工藝信息作為特征附加屬性是利用MDT的屬性機製實現的（de）。零件（jiàn）特征提取算法的一般步驟（zhòu）如下: ( 1) 選擇零件, 獲取零件Key, 建立零件對象CPart ; ( 2) 取零件總體特征數據; ( 3) 取所有加（jiā）工特征; ( 4) 選擇一個（gè）特征, 獲（huò）取特征Key , 建立特征對象CFeat ; ( 5) 取特征描（miáo）述數據, 包括（kuò）特征名稱、特征類（lèi）型、特征尺寸參數信息、特征的定位信息、特征終止信息等; ( 6) 取特征工藝數（shù）據; ( 7) 重複步驟4 至6, 直到掃描（miáo）完零件的所有加工特征（zhēng）。

     在程（chéng）序中, 對於某一幾何形狀特征而言, 必須提取表示該形狀特征的基本參數。例如, 對於形狀特征盲孔通孔而言, 必須提取其兩個基本參數, 即半徑和孔長。該特（tè）征通過父類槽繼承預先建立的孔類框架FHole 的屬性數據、規則（zé）和方法, 作為（wéi）後續特（tè）征單元排序和工藝規程生成（chéng）的推理依據。

3 　箱體類（lèi）零件CAD/CAPP 集成係統的框架結構　　

     零件信息（xī）的描述和處理是箱體類零件CAPP 係統的（de）關鍵之一, 其描（miáo）述方法常受係統工（gōng）藝設計原理和零件幾何特征等因素的影響。采用MDT 環（huán）境下的特征（zhēng）技術則會很（hěn）好地解決這個問題: 在MDT 環境（jìng）下對箱（xiāng）體（tǐ）類（lèi）零件進行特征造型, 並通過人機交互方式輸入工藝信息, 這樣在工藝分析時（shí）就可以通過特征（zhēng）識別和信息提取技術來獲得（dé）必要的幾何信息和工藝信息。工藝設計是CAPP 係統（tǒng）的核心, 根據特征的麵（miàn）向對象性（xìng）質, 采用工藝知識（shí）的框架形式的表示方法可以建立起工（gōng）藝信息與零件特征的動態關聯, 從而進行工藝推理。

     本CAD/ CAPP 集（jí）成係統是作為計算機輔助生產線設（shè）計係統中一個子係（xì）統而開發的, 其工作流程是: 在MDT 特征造型基礎上, 提取特征幾何信息,通過人機接口界麵添加工藝信息, 而後輸入到CAPP 係統中, 通過推理生成加（jiā）工路線, 為計算機輔助生產線設計提供設計基礎（chǔ）。係統的結構如圖2 所示, 主要包括有控製模塊, 零件工藝輸入模塊, MDT特征造型模塊, 特征識別與信息提（tí）取模塊（kuài）, 工藝設計模塊, 輸出模塊和零件特征（zhēng）工藝庫（kù）等模塊[ 3, 7] 。

     在應用層主要包括麵向用戶的（de）操作界麵、加工鏈決策庫、刀具資源庫（kù）、加工餘量數據庫和切削用量庫等數（shù）據（jù）庫的操作。由於加工鏈決策庫、刀具資（zī）源庫、加工餘量數據庫和切削用量庫是外部規則庫, 不同的生產環境會有不同的選擇結果, 因此麵向用戶開放, 用戶可以進行增加、刪除和修改。

4　運（yùn）行實例與結論

     以某變速箱殼體為例, 該零件圖如圖3 所示, 其主要加工特征為孔、麵和凸台。通過（guò）如圖4 所（suǒ）示的（de）特征信息輸入（rù）界（jiè）麵輸入工藝信息, 並保存在程（chéng）序內部的數據結構中, 從該數據結構中可（kě）以提取工（gōng）藝（yì）排序所需的所有特征信息, 輸出（chū）到工藝排序的應用程序中, 通過CAPP 係（xì）統的推理決（jué）策, 可得到加工路（lù）線如圖5 所示。

     通過天津第（dì）一機床廠柔性自動線快速響應設計係（xì）統開發過程對MDT 的二次開發工具ObjectARX和MCAD API 的（de）實際使用表明: 它（tā）可以使CAD 與CAPP 間接信息集成; 同時（shí）, 以Window s 95 或Windows NT 為操作係統, 利用MS Visual C+ + 、ARX類庫、MFC 類庫、MCAD API 函數等構建（jiàn）的應用程序功能強大（dà）, 運行速（sù）度快, 而（ér）且程序分明（míng）、代碼簡潔,具有良好的可（kě）維護性和可重用性。