1、畢業設計基于AutoCAD的APT語言自動編程學生姓名： 學號： 機械工程系系 部： 機械工程系機械電子工程專 業： 機械電子工程指導教師： 二零一五年六月誠信聲明本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。 本人簽名： 年 月 日畢業設計任務書設計題目： 基于AutoCAD的APT語言自動編程 系部： 機械工程系 專業： 機械電子工程 學號： 學生： 指導教師（含職稱）： 1課題意義及目標本設計在AutoCAD環境下設計零件圖形。以IGES文件作為數據接口，以數據文件作為轉換方式，用計算機語言（可自行選擇，如C語言）開

2、發自動生成APT源程序的數控加工輔助編程系統，實現CAD與NC的連接，以提高編程效率和準確性。2主要內容該課題要求學生熟練掌握AutoCAD各項功能，并熟練完成各種二維、三維圖形的繪制；了解掌握APT語言的特點及其基本組成；了解掌握IGES文件接口程序，做出IGES文件接口程序流程圖；編制AutoCAD圖形到APT文件的轉換程序，完成AutoCAD圖形到APT文件的轉換。3主要參考資料1 蔡穎，薛慶，徐弘山.CAD/CAM原理與應用M.北京：機械工業出版社，20072 吳靜.在塑料模具設計中CADCAMCAE的應用J.家用電器，20033 白森.采用CADCAM 系統進行模具設計和制造J.電子

3、技術應用，19934進度安排設計各階段名稱起 止 日 期1擬定并論證總體方案3月32了解掌握IGES文件接口程序3月243IGES文件接口程序流程圖4月144編制AutoCAD圖形到APT文件的轉換程序5月55完成畢業論文及答辯工作6月2審核人： 年 月 日 基于AutoCAD的APT語言自動編程摘 要：數控編程是現代裝備制造業和其它制造業重要技術之一。數控編程的智能化、網絡化、自動化等趨勢越來越明顯，各行各業對先進的制造技術需求越來越大，開發更高效的數控自動編程技術有巨大的前景。本文在了解了數控編程、自動編程的發展、現狀及趨勢的基礎上，深入探討了AutoCAD的二次開發、IGES文件接口、A

4、PT自動編程語言等問題，并以此為基礎，進行了在AutoCAD中繪制零件圖、通過IGES數據接口文件、編制C語言接口程序等工作，最終實現了基于AutoCAD的APT語言自動編程。關鍵詞：數控編程，APT語言，IGES文件接口，AutoCADAutomatic Programming of the APT Language on the basic of AutoCADAbstract：NC programming is one of the important technologies of modern equipment manufacturing industry and other ma

5、nufacturing industries. The trends of intelligence, networking, automation in NC programming is becomes more and more obvious. all walks of life increasingly demand advanced manufacturing technology, so to develop more efficient NC automatic programming technology has great prospects.Based on the un

6、derstanding of the numerical control programming, development , the present situation and trend of automatic programming, the paper further discussed the secondary development of AutoCAD, IGES file interface, APT problems of automatic programming language, and also drawn the part drawing in AutoCAD,

7、 finally realizing the APT automatic programming on the basis of AutoCAD language through IGES data interface file and C language interface program.Keywords：NC programming，APT Language，IGES File interface，AutoCAD目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc421821264 1 緒論 PAGEREF _Toc421821264 h 1 HYPERLINK l

8、 _Toc421821265 1.1 數控自動編程概況 PAGEREF _Toc421821265 h 1 HYPERLINK l _Toc421821266 1.2 數控編程的發展 PAGEREF _Toc421821266 h 2 HYPERLINK l _Toc421821267 1.3 基于Aut0CAD的數控加工自動編程現狀 PAGEREF _Toc421821267 h 2 HYPERLINK l _Toc421821268 1.4 本課題主要研究內容及意義 PAGEREF _Toc421821268 h 2 HYPERLINK l _Toc421821269 2 數控編程 PAG

9、EREF _Toc421821269 h 4 HYPERLINK l _Toc421821270 2.1 自動編程的主要特點 PAGEREF _Toc421821270 h 4 HYPERLINK l _Toc421821271 2.2 數控編程的四種方式 PAGEREF _Toc421821271 h 4 HYPERLINK l _Toc421821272 2.3 CAD/CAM在自動編程中的應用 PAGEREF _Toc421821272 h 6 HYPERLINK l _Toc421821273 3 AutoCAD的二次開發 PAGEREF _Toc421821273 h 7 HYPER

10、LINK l _Toc421821274 3.1 AutoCAD軟件簡介 PAGEREF _Toc421821274 h 7 HYPERLINK l _Toc421821275 3.2 AutoCAD二次開發原則問題 PAGEREF _Toc421821275 h 7 HYPERLINK l _Toc421821276 3.3 幾種二次開發技術的特點及比較 PAGEREF _Toc421821276 h 8 HYPERLINK l _Toc421821277 3.4 AutoCAD圖形數據庫 PAGEREF _Toc421821277 h 10 HYPERLINK l _Toc42182127

11、8 3.5 小結 PAGEREF _Toc421821278 h 10 HYPERLINK l _Toc421821279 4 IGES文件接口 PAGEREF _Toc421821279 h 11 HYPERLINK l _Toc421821280 4.1 數據交換標準 PAGEREF _Toc421821280 h 11 HYPERLINK l _Toc421821281 4.1.1 文件結構 PAGEREF _Toc421821281 h 12 HYPERLINK l _Toc421821282 4.1.2 元素說明 PAGEREF _Toc421821282 h 16 HYPERLIN

12、K l _Toc421821283 4.1.3 IGES數據文件記錄格式 PAGEREF _Toc421821283 h 16 HYPERLINK l _Toc421821284 4.2 元素提取 PAGEREF _Toc421821284 h 17 HYPERLINK l _Toc421821285 4.3 存在的問題及解決方法 PAGEREF _Toc421821285 h 18 HYPERLINK l _Toc421821286 5 APT語言自動編程概述 PAGEREF _Toc421821286 h 19 HYPERLINK l _Toc421821287 5.1 APT自動編程語言

13、特點 PAGEREF _Toc421821287 h 19 HYPERLINK l _Toc421821288 5.2 APT數控編程步驟 PAGEREF _Toc421821288 h 20 HYPERLINK l _Toc421821289 5.3 基于本課題研究方法 PAGEREF _Toc421821289 h 21 HYPERLINK l _Toc421821290 6 基于AutoCAD的APT語言自動編程的最終實現 PAGEREF _Toc421821290 h 22 HYPERLINK l _Toc421821291 6.1 AutoCAD環境下設計零件 PAGEREF _To

14、c421821291 h 22 HYPERLINK l _Toc421821292 6.2 IGES文件接口程序流程 PAGEREF _Toc421821292 h 22 HYPERLINK l _Toc421821293 6.3 將AutoCAD圖形轉換生成APT加工代碼 PAGEREF _Toc421821293 h 25 HYPERLINK l _Toc421821294 7 總結 PAGEREF _Toc421821294 h 27 HYPERLINK l _Toc421821295 參考文獻 PAGEREF _Toc421821295 h 28 HYPERLINK l _Toc421

15、821296 致 謝 PAGEREF _Toc421821296 h 29太原工業學院畢業設計1 緒論數控編程就是用數字化語言控制機床刀具或導軌的按加工零件軌跡運動并最后加工出零件的一種先進的機床加工方法，在數控編程以前，簡易的普通機床加工零件都是用紙帶穿孔等方法來編制加工程序，這種方法操作復雜、效率低、通用性差，已基本被淘汰。20世紀50/60年代大規模集成電路板及微電子技術等計算機技術的發展，為數控編程的發展奠定了基礎，隨后數控編程進入快速發展時代，先后經歷了數控編程時代NCP（Numerical Control Programming）和當代的計算機數控編程時代CNCP（computer

16、 Numerical Control Programming），隨著各種專業軟件及夸平臺的CAD/CAM系統的大量出現，數控編程已成為當代制造業基本的技術之一。同時,為適應高速加工、CIMS、并行工程和敏捷制造等先進制造技術的發展,縮短產品研制生產周期以柔性，數控編程在未來的發展趨勢是面向車間編程、易使用化、自動化、智能化和集成化等。1.1 數控自動編程概況自動編程是數控機床編程的一種，也是現代化的趨勢，是相對于手工編程而言的，簡單而言，他就是利用計算機軟件來進行數控加工程序的編制，比數控手動編程更高效快捷，因為其充分利用了計算機的數字處理運算能力及專業軟件的開發，為以后數控行業的發展趨勢和方

17、向。自動編程技術最早起源于美國，最早是在美國的麻省理工學院實驗室開始研究的，最初稱為APT系統，即Automatically programmed Tools System，隨著CNC的發展及計算機集成制造系統CIMs,(Computer Integrated Manufeaturing Systems)的提出，APT語言的到了廣泛的發展，自動編程技術也得到了快速發展。隨后幾經修改，融入了更新的GNC技術，得到了進一步充實和發展推動了CAD/CAM、一體化方向發展。APT語言數控自動編程,具有程序簡練、易于控制走刀等優點,但必須借助零件圖或紙質圖紙來傳遞數據,這些工作中的工作都有工藝人來完成,

18、不能對刀具軌跡進行驗證,所以易發生人為編程錯誤和造成重復工作等將無法避免的錯誤。1.2 數控編程的發展我國從“七五”開始有計劃有組織地研究和應用CAD/CAM技術,引進成套的CAD/CAM系統,雖然價格昂輝，但慢慢在軍工和航天領域應用，我國在引用CAD/CAM系統的同時,也開展了研制工作。20世紀90年代,為了響應開發自主產權的CAD/CAM的號召,開始了自行研制CAD/CAM軟件的工作,我國比較有影響力的CAD/CAM軟件有CAXA電子圖板等，與我們熟悉的國外CAD/CAM軟件（Pro/E、UG、SolidWorks）等既有差距也有自己的特點，我國的這些方面的研究比較落后，還有很大的提升空間

19、。我國的數控加工自動編程還在初級階段，還有很大的發展空間，還需要好幾代人不斷地努力，最終達到世界先進水平。1.3 基于Aut0CAD的數控加工自動編程現狀AutoCAD是一個通用的計算機輔助設計軟件，應用比較廣泛，目前，國內外在這方面的研究工作已經比較成熟，并且已經推出了商品化的軟件系統。我國的自動編程軟件開發較晚，有代表性的是清華天河開發的PCAutoCAM軟件，國外發展比較成熟，國內發展起步晚。隨著 CAD/CAM 技術的廣泛應用 , 基于CAD/CAM 一體化技術的 APT 系統的應用開發成為重要的研究內容之一 。以 APT(Automatic Program-ming Tool)為代表

20、的自動編程語言解決了手工編程的一些缺點,但也有滋生的缺點，如，對硬件要求較高、不容易實現跨平臺交流，學習和掌握困難，還有編程過程比較復雜，用到的現代信息技術比較多，對基礎要求較高，不容易掌握等等。1.4 本課題主要研究內容及意義我國數控技術開展較晚，但較大突破不多，成效不顯著，和發達國家有較大的差距，主要表現在以下方面：數控技術的硬件基礎落后，CAD/CAM支撐的軟件體系尚未形成，CAD/CAM軟件關鍵技術落后等。本課題主要內容是在AutoCAD環境下設計零件，以IGES文件作為數據接口，以數據文件作為轉換方式，用C語言開發自動生成APT源程序的數控加工輔助編程系統，實現CAD與NC的連接，以

21、提高編程效率和準確性。本文在熟練掌握AutoCAD，熟練繪制二維、三維圖形的基礎上，研究了APT語言的特點及其基本組成，研究了IGES文件接口程序，做出IGES文件接口程序流程圖，編制AutoCAD圖形到APT文件的轉換程序，完成AutoCAD圖形到APT文件的轉換。2 數控編程數控加工自動編程是CIMS的主要內容，主要的發展趨勢有：集成化、可視化、網絡化、自動化、智能化等，其中，集成化，集成化指的是數控編程在CAD/CAM/CAE/CAPP系統中的集成；可視化，可視化成與仿真驗證、生產準備.材料運輸到加工提供了廣闊的都用圖形或圖像來表現,多媒體技術的迅速發展, 促進數控加工的為進一步提高和可

22、視化程度前景；網絡化，用計算機將CAE、CAD、CAM、和CAPP以及管理決策系統互聯起來,實現數據交換、共享和集成； 智能化，智能化是當代計算機及互聯網高峰發展的時代背景下的發展主題，是各個行業尤其是裝備制造業的必然趨勢。日本、德國等發達國家在這方面都已經展開里激烈的競爭和研發，是我國學習和超越的對象。2.1 自動編程的主要特點1.數字處理能力強2.能快速、自動生成數控程序3.后置處理程序靈活多變4.程序自檢、糾錯能力強5.便與實現與數控系統的通訊2.2 數控編程的四種方式1.手工編程手工編程就是根據零件圖紙、加工經驗即技巧，由人工編寫的數控加工程序。手工編程的主要步驟如下：（1）根據零件圖

23、紙對零件進行工藝分析；（2）確定工藝參數和加工路線；（3）確定刀具移動軌跡（起點、終點、運動形式）；（4）計算機床運動所需要數據；（5）書寫零件加工程序單；（6）紙帶穿孔；2.數控語言編程數控語言編程并不是自動化的編程工具，只是比手工編程前進一步，相當于高級編程語言一樣，就像計算機編程語言中的匯編語言一樣，進一步提高了編程的效率，其中比較常見的是美國的自動數控程序APT（Automatically Programmed Tool），本課題就是在此基礎上進一步研究的。用數控語言編寫的程序稱為源程序，世界范圍內應用較廣的是美國的初始化圖形交換規范IGES（The Initial Graphics

24、Exchange Specification）和美國的自動數控程序APT（Automatically programmed Tool）。APT語言由詞匯、數值、標識符等組成，便于人理解學習和掌握，不容易忘記，其組成如下：1）幾何定義語句2）刀具運動語句3）工藝數據語句4）初始語句和終止語句3.CAD/CAM系統編程CAD/CAM系統編程又進一步提高了數控編程的效率，是數控編程時上結合微電子技術的重大進展，采用數控語言編程雖，但仍，仍比較費時。為此，CAD/CAM編程技術比手工編程簡化許多，而且不要編寫源程序。一次得到了更廣發的應用，這種編程需要從CAD/CAM中調取零件圖或者工藝流程等加工信息

25、要素，且有菜單等適合人機操作的界面，更加容易上手學習。這種方式一般包括的步奏：1）查詢被加工部位圖形元素的幾何信息；2）對設計信息進行工藝處理；3）刀具中心軌跡計算；定義刀具類型；4）定義刀位文件數據。一些功能強大的CAD/CAM編程系統還包括數據后置處理器，還能自動生成數控加工源程序、進行加工模擬、檢驗數控程序的正確性等，為自動編程的發展奠定了基礎和實習的可能性。4.自動編程自動編程在CAD/CAM系統編程上發展起來，并且比CAD/CAM系統編程進一步提高了數控編程的效率，從CAPP數據庫獲取零件加工過程的工藝信息，然后調用NC源程序生成數控源程序。CAD/CAM系統編程需要過多地干預才能生

26、成數控源程序。而自動編程不會出現相似的問題，而且CAPP技術的發展。使數控自動編程成為可能，系統從CAD數據庫獲取零件的幾何信息。對源程序進行動態仿真并將指令送到機床進行加工，大大提高了數控編程的效率。其一般不走如下：1）零件的源程序采用專門的語言和符號來描述零件圖的幾何形狀及運動的軌跡、順序和其它工藝參數的程序。2）數控自動編程的過程數控自動編程是數控機床編程的一種，也是現在化的趨勢，是相對于手工編程而言的，簡單而言，他就是利用計算機軟件來進行數控加工程序的編制，比數控手動編程更高效快捷，因為其充分利用了計算機的數字處理運算能力及專業軟件的開發，為以后數控行業的發展趨勢和方向。主要有兩步：計

27、算刀具中心相對于零件運動的軌跡，后置處理。2.3 CAD/CAM在自動編程中的應用集成專業應用軟件的開放特征造型的大型集成化軟件系統,比較著名的有UGll、ProE、CATIA、I一DEAS和CIMATRON等。開發平臺也在從通用的機械CAD/CAM平臺朝著能式平臺方向發展。在CADC/AM技術本身,己經逐漸在幾何設計、數控加工編程和工程分析等重要方面取得了許多巨大突破。幾何設計從二維繪圖、三維線架、三維曲面、實體造型而逐步發展到參數化特征造型:數控加工編程則朝著提高加工效率和精度為目的、基于復合幾何建模并能生成各種粗、精加工方式刀具軌跡的方向發展。CAD/CAM/CAPP/CAE技術與工業自

28、動化和現代化密切相關，通過數控機床加工零件, 與數控編程聯系尤為密切，高難度、高精度，廣泛地應用于建筑、機械、汽車、航空、造船等領域。3 AutoCAD的二次開發3.1 AutoCAD軟件簡介AutoCAD是美國歐特克（Autodesk）公司開發的計算機軟件，再設計之初就有開放性的理念指導，經過多年的發展，到現在已經是應用非常廣泛的、兼容性好、支持平臺多的軟件，其二次開發也較廣受歡迎，為大多數國內外企業所采用，是很好的計算機一體化平臺，其應用于數控加工行業最早是由數控編程NC（numerical control）發展而來，因此具有傳統數控機床及編程的通用性及平臺型等特點，后來發展成為計算機數控

29、編程CNC（Computer numerical control），以及微電子、電子技術的發展，CNC已具有了與現代電子信息技術相結合的功能，并能與AutoCAD、Pro/E、UG等計算機輔助設計、制造（CAD/CAM/CAPP/CAE）等軟件互通交流,非常好的支持CAD平臺，為AutoCAD的二次開發準備了條件。用戶能通過對AutoCAD的開發來實現更多各自的專業功能，不僅可以豐富AutoCAD的計算機輔助設計能力，又能解決一些特殊的用戶專業需求，此過程成為AutoCAD的二次開發。程序開發方式是指利用提供的編程環境和開發工具即應用程序接口,通過編寫程序來實現對開發。他們也可以創建一些預制了

30、各種層、文字式樣、尺寸式樣、線型等的樣圖來使操作簡化和更有效率。以上每一種都是定制的好例子。3.2 AutoCAD二次開發原則問題依據工程化的思想，AutoCAD的二次開發要遵循模塊化,標準化和繼承性等原則，具體如表3.1所示表3.1 AutoCAD二次開發原則工程化原則AutoCAD的二次開發應按照軟件工程學的方法和步驟進行,突出工程化的思想。模塊化原則AutoCAD的二次開發模塊化的原則即要貫穿于二次開發的全過程。繼承性原則AutoCAD的二次開發不同于一般從底層做起的軟件設計, 有很強的依賴性和繼承性。它是在己有軟件基礎上根據實際需要而進行的在開發,標準化原則AutoCAD的二次開發標準

31、化是開發軟件的基礎。3.3 幾種二次開發技術的特點及比較1.ADS( Advanced Development System)編程ADS編程與AutoLISP程序并沒有區別不大，與AutoCAD進行通信，而需要通IPC(inter-process communication)和LISP來進行。l)刀具軌跡干涉處理功能。2)刀具軌跡編輯。3)投影法加工編程。4)參數線法加工編程。5)三維曲面加工編程:按線框(Wierframe)和曲面兩種方法進行編程。6)三維曲線工編程。7)截平面法加工編程。8) 二維型腔加工編程。9)二維輪廓加工編程。10)點位加工編程。2.VisuaLISP編程VisuaI

32、LISP，是AutoLISP開發環境的延伸，它克服了AutoLISP開發環境的缺點，比ADS( Advanced Development System)編程增強了許多功能，其部分編程過程如下：void SelDepthText() ads name enAcGePoint3d pt;if(acedEntSel(fin: ,en,asDblArray(pt)!=RTNORM) acutPrintf(fin”); return;AcDbObjectId eId;acdbGetObjectId(eId,en);AcDbObject *pObj;acdbOpenObject(pObj,eId,AcDb

33、:kForRead);if(pObj一isKindOf(AcDbMText:desc()pObj一close();idCommonArray.append(eId);/把ID值加入到dCommonArray中AutoLISP編程是基于AutoCAD的、易于交互的、主要由ASCII碼儲存的文本編程方法，簡單易學，并最終用ASCII碼AutoCAD解釋。3.ActiveX自動控制ActiveX自動控制是從AutoCAD 提供的一次二次開發方法 (API)和規范，并以客戶/服務器的方式運行，其基礎是Microsoft的構件對象模型COM (Component Object Model) ，程序間進行

34、控制和集成的一組應用接口。4.ARX (AutoCAD Run-Time Extension)編程ARX是AutoCAD R13的一個完全面向對象的二次開發技術。通過制定可以擴充AutoCAD的功能，部分編程方法如下:void GetCutDepth(AcDbObjectId ptextId) CString mystring,getstr; int strLen,i; acdbOpenObject(pMText,ptextId,AcDb:kForRead); mychar=pMText-contents(); mystring=mychar; acutPrintf(1n字符串為:%3 s,m

35、ystring); strLen=mystring. GetLength(); acutPrintf(1n字符串長為:%d,strLen); acutPrintf(fin”); SelDepthText(); 3.4 AutoCAD圖形數據庫AutoCAD的圖形數據庫是圖形記錄庫和實例記錄庫，對IGES數據文件接口程序的元素提取的重要環節，因此有必要了解和熟悉一下。AutoCAD的圖形數據庫是由一組指導對象存儲在圖形數據庫。一個AutoCAD圖形數據庫一般組成如下:符號表:MODELesSP ACE, *PAPEResSP ACE和*PAPEReSP ACED，這三個記錄對應于三個可以直接由A

36、utoCAD用戶編輯的初始圖紙空間。層表(AcDbLayerTable)，文本類型表(AeDbTextStyleTable)、線型表(AcDbLinetypeTable)、視圖(AcDbViewTable),UCS表(AcDbUCSTable)、視口表(AcDbViewportTable)，注冊應用程序458表(AcDbDimStyleTable)。3.5 小結AutoCAD的二次開發可以定義AutoCAD命令，主要的幾種開發方法AutoCAD的比較可以看出，對AutoCAD圖形數據庫的速度。ARX應用程序本身是AutoCAD的一部分，這被稱為動態鏈接庫acad.exe。它具有相同的內存地址空

37、間，包括命令可以執行透明。這些命令可以被廣告和auolisp，AutoCAD的命令。可以自定義AutoCAD圖形數據庫的對象，或用戶對象，包括有形的實體和無形的字典.這些對象的行為是由程序規定。 4 IGES文件接口美國的初始化圖形交換規范IGES（The Initial Graphics Exchange Specification）于1951年正式成為美國的國家標準，隨后逐漸發展，得到歐美西方日本等的標準認可，現已成為國際認可的數據交換標準之一，作為較早頒布的標準,IGES被許多大多CAD/CAM系統接受,并成為應用最廣泛的數據交換標準之一。4.1 數據交換標準隨著CAD/CAM在制造業中

38、的廣泛應用，世界上許多國家制定了數據交換標準及規范，如美國的nXF,IGES,ESP,法國的sET,德國的VDAIS,VDAFS,150的STEP等等;而目前絕大多數的CAD/CAM系統都配有DXF,IGES等接口。造成了CAD,CAM系統之間由于數據格式不一致,接口不統一,數據庫信息不能共享,出現了“自動化孤島”。比較常見的常用的數據交換標準有圖形數據交換標準DXF（Drawing Interchange Format）、美國初始化圖形交換規范IGES（The Initial Graphics Exchange Specification）、產品模型數據交換規范STEP（Standard f

39、or the Exchange of Product Model Data），IGES已發展成為通用的作為不同的CAD系統之間交換信息的一種標準數據格式,已經成為美國及國際的標準。1.DXF數據結構DXF,采用組碼和組值的格式存儲著圖形信息,如果要處理更多的DXF的原始信息。,在ENTITIES段中有塊的名稱和插入點,DXF文件中的實體部分的投影圖的圖形元素數據，點（點）：點的X，Y坐標值。分段線性（直線）：線性，端點y，x坐標。圓（圓線，X，Y坐標，圓的半徑的中心價值。圓?。ˋRC）：直線，圓弧的中心點，在兩端點的角度值，半徑剖面輪廓中定義的塊，可以定義一個抓階級。保存在信息的橫截面積的讀。

40、DXF（交換格式圖）是一種ASCII文本文件，它包含對應的DWG文件的所有信息，形成圖形的速度。可以從第三方文件數據讀取，如3DMAX，MATLAB，等你可以閱讀的ID文件直接。2.STEP基本信息模型STEP基本信息模型(Basis Information Mode)定義了多種形狀模型，它是各種應用如機械、電子、造船的基礎。STEP基本模型又分為三部分信息模型:(l)幾何模型(Geometry model)。包括坐標系,點,插值的曲線和曲面，它定義T線和面的幾何元素。 (2)拓撲模型(Topology model)。拓撲定義元素有殼,面,環,邊和頂點等。(3)幾何形狀模型。應用模型分一般應用

41、模型和專門應用模型。它包含了在基本模型上的附加信息。4.1.1 文件結構在工程實際中,IGES有3個不同的含義:IGES標準本身、IGES格式的圖形數據文件簡稱(IGES文件)和實現IGES格式文件和圖形系統內部數據結構的轉換軟件。使用IGES標準作為中間圖形數據格式的進行數據交換的系統結構見圖4.1圖4.1 IGES數據交換系統IGES文件的基本單元是實體,實體又分為幾何實體和非幾何實體。幾何實體表達物理形狀的定義,包括點、線、圓弧、曲面等,非幾何實體用特性或特征進一步充實幾何實體,如標注、尺寸標準等。IGES文件由五或六段組成: (l)標志(FLAG)段;(2)開始(START)段;(3)

42、全局(GLOBAL)段;(4)元素索引(DIRECTORYENTRY)段;(5)參數數據(PARAMTERDATA)段;(6)結束(TERMINATE)段1.開始段(StartSeetion)一個開始段例子如下:文件開始段是可供人閱讀的有關該文件的一些前言性質的說明,在第1、72列上可以寫入任何的內容的ASCH碼字符,如表4.1表4.1 開始段開始段內容172列序列7380這里是一些可以被人讀懂的數據的序言信息，它可以為任意多行，但這些信息必須寫在172列位置上.S000 0001S000 0002S000 0003S000 0004S000 000N2.全局段(GlobalSection)文

43、件的全局段包含由前置處理器寫入、后置處理器處理的該文件所需的信息。它描述了IGES文件在使用的參數分隔符、記錄分隔符、文件名、IGES版本、直線顏色、單位、建立該文件的時間、作者等信息。詳細說明見表4.2表4.2 全局段全局段索引類型描述備注1字符串參數分隔符（缺省為逗號）全局段的部分介紹2字符串參數分隔符（缺省為逗號）3字符串發送系統產品ID4字符串文件名續表4.25字符串系統ISD全局段的部分介紹6字符串前處理器版本7整數整數的二進制表示位數8整數發送系統單精度浮點數十進制最大冪次9整數發送系統單精度浮點數有效位數10整數發送系統單精度浮點數十進制最大冪次11整數發送系統單精度浮點數有效位

44、數12字符串接受系統產品13實數模型空間比例14整數單位標志15字符串單位16整數直線線寬的最大等級17實數最大直線線寬18字符串交換文件生成的日期和時間，格式13HYYMMDD.HHNNSS,其中13表示字符串長度，“H”表示字符串，YY年數的末兩位MM小時（00-23）DD日（01-31）HH小時（00-23）NN分鐘（00-59）SS秒（00-59）19實數用戶設定的模型等級的最小值20實數模型的近似最大坐標值21字符串作者名22字符串作者單位23整數對于創建本文件的IGES標準本號的整數24整數繪圖標準25字符串創建最近或修改模型的時間和日期3.元素索引段(Direetion Entr

45、y Seetion)在每個域中數據都是右對齊的,目錄條目段的目的是為文件提供一個索引,并含每個實體的屬性信息。目錄條目段包括20個域,各域的作用見表4.3表4.3 元素索引段110域編號域類型說明1#實體類型（如110,100,126等）2P參數指針（指向實體對應得參數行首行）3#, p結構（或版本號）續表4.31104#, p線形模式，1-實踐，2-虛線，3-雙點線，4-中心線5#, p層序數（按各層出現的先后次序計之）6#, p視圖指針7P變換矩陣指針8P標號顯示相關性9#狀態數：格式為“aabbccdd”10D(序數)目錄條目段的行序數，指明該實體目錄條目段中的位置112011#實體類型

46、12#線寬數：線寬=（Global參數17/Global參數16）*Global參數1213#, p筆號或顏色代號（0-缺省，1-Black，2-red，3-green.）14#參數行計數器（表明該實體在參數段中占有的行數）15#實體格式號（同一實體內不同類別的分類號）16X未用（保留）17X未用（保留）18Text實體標記符（AutoCAD部分支持）19#與標記相對應的下標20D(序數)目錄條目段的序數4.參數數據段(Parameter Data Seetion)該段記錄了每個元素的幾何數據,其格式是不固定的。根據每個元素參數數據的多少,決定它在參數數據段中有幾行。格式如下圖所示,其中DE為

47、該元素在元素索引段中的元素索引的開始行號,具體見表4.4表4.4 參數數據段參數數據段(Parameter Data Seetion)（部分）1-646566-7273-80元素類型號和由參數分隔符分隔的參數列空白DE指針P0000001參數列的結束有記錄分隔符表示空白DE指針P00000025.結束段(Terminate Seetion)4.1.2 元素說明IGES數據交換中基本單位元素,每種元素都有唯一的元素類型號與之對應。元素類型號0000到05999不等，元素類型號0600到0699和10000到99999作為宏元素。此處例舉部分IGES標準中定義的幾何元素100圓弧(Cireular

48、Aie)102組合曲線(CompositeCurve)104二次曲線(ConieAr。)106數據集(CopiousData)108平面(Plane)110直線(Line)112參數樣條曲線(parametriesplineCtirve)114參數樣條曲面(parametriesplinesurfaee)116點(Poini)100圓弧(CireularAie)102組合曲線(CompositeCurve)104二次曲線(ConieAr。)106數據集(CopiousData)108平面(Plane)110直線(Line)112參數樣條曲線(parametriesplineCtirve)114

49、參數樣條曲面(parametriesplinesurfaee)116點(Poini)4.1.3 IGES數據文件記錄格式IGES的數據文件記錄格式建立在AutoCAD的圖形數據庫上，有以下幾種：l)刀具軌跡干涉處理功能。2)刀具軌跡編輯。3)投影法加工編程。4)參數線法加工編程。5)三維曲面加工編程:按線框(Wierframe)和曲面兩種方法進行編程。6)三維曲線工編程。7)截平面法加工編程。8) 二維型腔加工編程。9)二維輪廓加工編程。10)點位加工編程。其定義如下:110 1432 1 1 0 9 0000020 001D 2747110 0 0 1 0 OD 27484.2 元素提取IG

50、ES中元素的提取分為結構元素的提取和實體元素的提取，下面例舉部分機構元素的提取分類號，以便對IGES在數據文件交換過程中的元素提取有進步的理解和認識。結構元素IGES中結構元素（部分）:0空元素(Null)132連接點(ConneetPoint)134有限元結點(Node)136有限元元素(FiniteElement)138結點的位移或旋轉(NodalnisplacementandRotation)IGES中元素的提取分為結構元素的提取和實體元素的提取，下面例舉部分機構元素的提取分類號，以便對IGES在數據文件交換過程中的元素提取有進步的理解和認識。結構元素IGES中結構元素（部分）:0空元素

51、(Null)132連接點(ConneetPoint)134有限元結點(Node)136有限元元素(FiniteElement)138結點的位移或旋轉(NodalnisplacementandRotation)4.3 存在的問題及解決方法IGES在數據交換過程中經常出現一些問題，下面是幾種常見問題及解決辦法，見表4.5表4.5 IGES交換數據常見問題存在問題解決辦法數據丟失現象,最差的情況是因一個或幾個實體無法轉換,。如僅因一個B樣條曲線無法轉換,導致全部不能轉換這時可通過另一個以D/CAM系統來進行轉換,如欲把某IGES文件轉換成CATIA,可先把該IGES文件轉換成UGll,再通過UGll

52、的IGES轉換器轉換成工GES格式,然后經CATIA的后處理器轉換成CATIA的數據格式在轉換數據的過程中經常發生某個或某幾個小曲面丟失的情況這時可利用原有曲面邊界重新生成曲面某些小曲面(Face)在轉換過程中變成大曲面(Surface)這時可利用原有曲面邊界重新生成曲面5 APT語言自動編程概述APT語言是最具有代表性的自動編程語言，它類似于計算機編程語言中的匯編語言，它以英語的形式把加工過程用通俗、接近人們常用語的形式描述出來，便于人們理解、記憶、編寫和使用，該語言編寫的數控加工零件的源程序由APT處理系統能識別的語句和數據組成。自20世紀50年代美國最早研制成APT(Automatica

53、lly Programmed Tools)系統以來，現在許多工業發達國家也已研制了很多的數控自動編程系統。如：德國的EXAPT1(點位)、EXAPT2(車削)、EXAFF3(銑削)等。5.1 APT自動編程語言特點APT自動編程語言由基本符號、詞匯和語句組成，與計算機編程語言相似，用APT語言編制的加工程序是由一系列語句所構成的，每個語句由一些關鍵詞匯和基本符號組成，APT語言的特點見下表5.1表5.1 APT自動編程語言特點APT自動編程語言特點優點(1) APT語言源程序接近自然語言，易為工藝人員接受，工藝人員不用學習數學方法和計算機編程技巧即可掌握，為大眾所喜愛。(2)軟件資源豐富，如其

54、中有點位、2-5坐標加工、繪制模線、后置處理等。(3)程序成熟，診斷能力強（用戶易查錯）。缺點(1)無法實現設計制造一體化。(2) 不直觀：無圖形顯示，聯通性不好。(3) APT自動編程語言發展較計算機微電子技術發展較早，沒有及時接入最新的基于計算機的當代的CAD/CAM入口，有些復雜問題和兼容問題有待進一步提高解決效率。(4) 源程序書寫、編輯和修改不如圖像編程系統方便。 (5) 相對圖像編程系統來講，易出問題。5.2 APT數控編程步驟1.分析零件圖分析零件圖是每種編程方法的第一步，即在編制零件源程序之前，要詳細分析數控加工的零件圖，以熟悉布局和明確確定出零件的幾何元素與和參數的關系。2.

55、選擇坐標系程序開發方式是指利用提供的編程環境和開發工具即應用程序接口,通過編寫程序來實現對開發。他們也可以創建一些預制了各種層、文字式樣、尺寸式樣、線型等的樣圖來使操作簡化和更有效率。以上每一種都是定制的好例子。3.確定幾何元素標示符CAD/CAM系統編程又進一步提高了數控編程的效率，是數控編程時上結合微電子技術的重大進展，采用數控語言編程雖，但仍，仍比較費時。為此，CAD/CAM編程技術比手工編程簡化許多，而且不要編寫源程序。一次得到了更廣發的應用，這種編程需要從CAD/CAM中調取零件圖或者工藝流程等加工信息要素，且有菜單等適合人機操作的界面，更加容易上手學習。 4.進行工藝分析顧名思義，

56、這一過程與手工編程非常相似，就像手工編程和自動編程都需要分析數控加工零件圖一樣，進行工藝分析也是必要的步奏，具體要依據一些加工條件，選擇加工起刀點、加工路線等，并選擇工裝夾具等。5.確定對刀點和對刀方法走刀路線的確定原則是保證加工的類型及特點，并要與對到點和祈禱點一起綜合考慮。對到點系到重復加工精度的重要環節，是程序的起點，因而要根據刀具類型和加工路線等因素合理選擇。6.選擇容差等工藝參數7.編寫幾何定義語句根據數控加工零件輪廓分析的結果和以上步奏的結果分析幾何元素之間的幾何關系，編寫幾何定義語句，8. 編寫刀具定義語句根句走到錄像編寫刀具運動定義語句。9.插入其他語句這類語句主要包括后置處理

57、指令及程序結束指令。10.檢驗零件源程序5.3 基于本課題研究方法基于本課題，利用IGES進行CAD系統間的數據交換，再將APT語言編寫的零件加工程序輸入計算機，經過計算機的APT語言編程系統編譯生成零件數控加工程序。6 基于AutoCAD的APT語言自動編程的最終實現6.1 AutoCAD環境下設計零件如下圖6.1，為一個AutoCAD零件圖，將其用本課題編程方法生成數控加工代碼。圖6.1 CAD零件圖將CAD零件圖轉換為IGES數據交換文件在AutoCAD中，將畫好的零件圖用IGESEXPORT命令另存為后綴為（.igs）的IGES數據交換文件。6.2 IGES文件接口程序流程本課題采用C

58、語言編寫IGES文件接口程序，提取IGES數據交換文件的幾何元素，程序如下String myReadByLine擔uteredReader reader)/讀取臨時存取的字符String tempString=null;/Try是用來檢測異常情況的塊處理段try temp String=reader.readLineU; return tempString;catch (Exception e) / TODO: handle exception return tempString;void BpNetNew:aearnbp() int iSample=1; double dblTotal; M

59、SG msg; if ( m_ IsStop ) m_ IsStop=false;/數據正規化處理normalize();while(dblErrordblMse&!m_IsStop)dblTotal=0.0;for(iSample=1;iSample1.04 ) /提取幾何元素 dblLearnRate 1 *=0.7; dblLearnRate2*=0.7; else dblLearnRate 1 *= I .05; dblLearnRate2 *=1.05; IEpochs+; dblError-dblTotal;if(dblError=dblMse ) m isOK=true;else m isOK=false;IGES文件接口流程圖如下圖6.2圖圖6.2 IGES文件接口