【摘要】 介紹汽車油氣管檢具的CAD/CAM集成解決方案，詳細介紹Pro/ENGINEER裝配模型部件標識機制及坐標轉換理論，最終得到檢具的檢測坐標。
【關鍵詞】 裝配模型 Pro/ENGINEER 二次開發技術

1 引言

直的橡膠管穿在已彎成所需產品形狀的不銹鋼芯棒上，在硫化爐中對橡膠管進行硫化定型，通過水冷得到成品即油氣管。汽車油氣管檢具就是檢測油氣管是否合格的一個裝置，因此，檢具的制作精度要求較高，檢具完成后對其進行檢查，以判斷檢具是否合格，檢具一般在三坐標測量儀上進行測量，以點的形式進行檢查。油氣管的幾何圖形由兩個同心圓沿一條樣條曲線掃描而成，由于是一條空間樣條曲線，對油氣管及其檢具采用Pro/ENGINEER軟件作為產品和檢具設計、數控編程的軟件平臺，在BeiJing FANUC—450數控銑床對其進行加工，通過Pro/ENGINEER的裝配模型和二次開發技術得到所需測量點的坐標，以檢驗產品是否合格。

2 三維CAD模型

由于需進行數控加工必須得到檢具的三維CAD模型，同時要得到油氣管與檢具的裝配模型并進行干涉檢查，而采用傳統的二維圖的設計是不可能實現的。設計過程不進行具體描述，圖1是三維CAD模型。

a)油氣管



b)裝配圖
圖1

3 Pro/ENGINEER裝配模型

3.1 零部件標識

Pro/ENGINEER軟件是基于特征的實體造型軟件， 裝配模型是一個等級結構樹，它用一個數組結構對裝配體中的零部件進行唯一標識。可以對模型中的零部件進行查詢、讀取、修改和增減等編輯操作。對多層次的產品結構樹表達的裝配模型來說，要實現對結構樹中的每一個結點的信息進行操作，就必須對結構樹中的每一個結點進行從根結點到該結點的全局標識。對于一個子裝配體，如果我們只考慮其直接組成部件則是一個單層結構，可以用不重復的正整數來標識每一個零部件。對于一個成品裝配體來講，也是相同的，但由于成品裝配體是一個多層結構，所以可以通過增加層號來粗定位層信息，再用不重復的正整數來標識每一個零部件，最后形成用層數和以層數為長度的一維數組來標識的方法。如圖2所示，即為Pro/ENGINEER軟件下的部件標識示例。

圖2 部件標識

在圖2所示的裝配體中，子裝配體C在裝配體A中的部件標識值為11，零件B在裝配體AB中的部件標識值為3等。圖2中的子裝配體AB在不同的地方出現了兩次（也就是同一部件在裝配體中的不同地方裝配了兩次），它的組成部件B（也出現了兩次）的標識路徑卻不同，其具體標識如下：

Component B'
table_num = 5
comp_id_tab[0] = 2
comp_id_tab[1] = 2
comp_id_tab[2] = 5
comp_id_tab[3] = 2
comp_id_tab[4] = 3
Component B"
table_num = 4
comp_id_tab[0] = 11
comp_id_tab[1] = 6
comp_id_tab[2] = 12
comp_id_tab[3] = 3

其中，table_num為該部件在裝配體中所屬的數，也就是一維數組comp_id_tab的長度 ；comp_id_tab為長度值為table_num的一維數組，該數組是將部件各層的標識值從上到下依次標識出來，即為標識數組。

3.2 坐標轉換理論

從Pro/ENGINEER的裝配模型可以得到零部件的裝配信息，如約束關系、坐標轉換關系，而檢具在三坐標測量時必須給出檢測坐標系與原點。從圖1中可以看出，為了檢測的方便，有時產品的坐標系與檢具檢測的坐標系是不一致的，這就涉及到坐標轉換使原來坐標轉換為三坐標測量儀測量的坐標，而在Pro/ENGINEER裝配模型中，當進行零部件裝配時，零部件的坐標系就乘一個齊次變換4×4階矩陣而保存在裝配信息中，通過Pro/ENGINEER二次開發工具Pro/Toolkit提取此裝配信息。以圖3為例，如需求零件B的坐標系相對于零件C的4×4階轉換矩陣，先分別提取零件B、C坐標系在總裝配體A坐標系的4×4階轉換矩陣Mtran，即MAB 和MAC，再對MAB求逆，得到M-1AB，Mtran=M-1AB· MAC即為零件B的坐標系相對于零件C坐標系的4×4階轉換矩陣，零件B點的坐標乘以此轉換矩陣就得到在零件C坐標系的坐標，也就是產品的點坐標數值通過一個轉換矩陣變換后變成三坐標測量儀坐標系下所需檢測的點的坐標。

圖3 坐標轉換理論（Mtr=M-1AB.MAC）

圖4 點坐標轉換結果

3.3 點數據及零部件裝配關系提取

在Pro/ENGINEER的裝配模型的工程數據庫中，即包含零部件的裝配關系，也包含零部件的幾何信息，即點、線、面以及體的數據，因此，通過如下的Pro/ENGINEER的二次開發函數即可提取點的坐標。

prodb_get_feature_dtm_points(model，feature_id，&point_lists);其中Model 代表所選擇零件的ID標識，feature_id表示構建此零件中所選的特征ID號，point_lists為一個三維數組存儲此特征中的所有點的坐標（相對此零件的坐標系的坐標）。

ProAsmcomppathTrfGet()函數可得到選擇零件相對根裝配體的轉換矩陣，選擇圖3中的B、C零件，可得到B、C零件的轉換矩陣。由于關于Pro/ENGINEER的二次開發的文章很多，在本文中就不再具體描述，通過坐標轉換理論，得到如下的結果。以此圖1（b）為例，通過Pro/ENGINEER的二次開發，得到如圖4所示結果。為檢驗其轉換是否正確，通過Pro/ENGINEER中的Analysis菜單可以進行測量，最終結果與轉換的坐標結果一致。

4 結論

汽車油氣管檢具由于采用了Pro/ENGINEER三維CAD技術，使設計周期大為縮短，通過裝配模型得到的坐標轉換矩陣點坐標自動轉換，點坐標以表格的形式表示出來，解決以前在二維圖中通過標注尺寸得到坐標，減少了人為錯誤，同時通過零件的信息共享，真正實現了設計、制造、檢測一體化。