檢具設(shè)計(jì)智能程序開發(fā)

圖1 功能儀表設(shè)計(jì)模塊操作界面

功能量規(guī)、光度限規(guī)、可變螺紋量規(guī)、錐度芯棒等常用檢測(cè)工具的設(shè)計(jì)過程需要大量數(shù)據(jù)和計(jì)算，容易出錯(cuò)且效率低下。我們使用Visual軟件進(jìn)行程序開發(fā)，使用數(shù)組技術(shù)，總結(jié)傳統(tǒng)檢具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，編譯出檢具設(shè)計(jì)智能程序，使用簡(jiǎn)單方便，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，界面美觀大方，這是檢具設(shè)計(jì)在方法上的創(chuàng)新突破。

功能量規(guī)、光滑限位量規(guī)、變螺距螺紋??量規(guī)和錐度芯棒常用于工裝設(shè)計(jì)，如常用檢驗(yàn)工具的設(shè)計(jì)。這些檢測(cè)工具通常是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工廠標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。它們有一定的共同遵循的設(shè)計(jì)原則和計(jì)算規(guī)則，但這些標(biāo)準(zhǔn)都比較復(fù)雜，計(jì)算過程也很復(fù)雜，而且很容易出錯(cuò)，尤其是變螺桿力矩。螺紋量規(guī)設(shè)計(jì)的齒輪副計(jì)算是一項(xiàng)非常耗時(shí)的任務(wù)。開發(fā)本檢測(cè)儀智能化設(shè)計(jì)方案正是基于以上原因。

量身定制的功能軟件

該軟件為工程計(jì)算軟件智能檢具，涉及的數(shù)據(jù)量較大，但考慮到程序的可移植性，我們都使用數(shù)組代替?zhèn)鹘y(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，所以不需要額外的支持文件?？蓤?zhí)行程序編譯成單個(gè)文件Mechanic，大小為Around，在合適的系統(tǒng)環(huán)境下，無需安裝和復(fù)制即可運(yùn)行，是一款中小型“綠色”應(yīng)用軟件。這套軟件是利用微軟高級(jí)開發(fā)工具Visual套件中的微軟Visual軟件開發(fā)的，采用模塊化結(jié)構(gòu)，按照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和廠家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本科室設(shè)計(jì)師多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和工廠工裝制造水平。

在編程過程中，我們靈活運(yùn)用了Visual引入的各種新技術(shù)，使程序界面更加生動(dòng)，使用起來更加方便。比如ErrorProvider就是一個(gè)錯(cuò)誤提示控件，用于檢測(cè)每個(gè)文本框的輸入是否符合要求，并及時(shí)給出閃爍的提示符號(hào)，使程序運(yùn)行更加簡(jiǎn)潔，避免了像平時(shí)彈窗那樣煩人的消息窗口。并且通過編程來控制ErrorProvider的行為，用它來識(shí)別一些控件的狀態(tài)，比如在radiobutton控件上用它來識(shí)別它的點(diǎn)擊狀態(tài)，改善了默認(rèn)設(shè)置在藍(lán)色上不清晰的弊端背景。另外為了配合整體的界面方案，使用了LinkLabel和Group控件，

軟件運(yùn)行環(huán)境為Windows2000、WindowsXP及以上，需要安裝Franework通用框架。程序運(yùn)行時(shí)，會(huì)占用20M左右的內(nèi)存，具體取決于打開的子窗口變化多少。程序說明及特點(diǎn)：

1、軟件名為“aboy解決方案：Mechanic Solution”，程序采用MDI框架集成模式，打開子窗口數(shù)量不限；

2. 包含功能量規(guī)設(shè)計(jì)、平滑限規(guī)設(shè)計(jì)、變螺距螺紋??量規(guī)設(shè)計(jì)的齒輪匹配計(jì)算、錐度芯軸設(shè)計(jì)四大模塊，分別對(duì)應(yīng)工具欄左側(cè)的4個(gè)按鈕圖標(biāo)；

3、中間的四個(gè)按鈕用于子窗口排列：縱橫排列、堆疊和恢復(fù)窗口大小。最后一個(gè)關(guān)閉按鈕具有關(guān)閉子窗口和退出整個(gè)程序、收集內(nèi)存垃圾的功能。它的關(guān)閉原理是先關(guān)閉當(dāng)前活動(dòng)的子窗口，當(dāng)子窗口關(guān)閉時(shí)，退出整個(gè)程序；

4、為滿足不同人群的需求，軟件特別設(shè)計(jì)了功能相同的英文菜單；

5.狀態(tài)欄有版本信息，方便軟件更新升級(jí)。當(dāng)前版本為V1.3；

6、程序各功能的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了人性化的設(shè)計(jì)理念。

軟件模塊功能

由于檢具設(shè)計(jì)比較專業(yè)，設(shè)計(jì)原理比較復(fù)雜，特別是功能規(guī)的設(shè)計(jì)，為了避免輸入錯(cuò)誤，本軟件采用了.NET的異常處理機(jī)制和大量的聯(lián)動(dòng)和輸入錯(cuò)誤——打樣設(shè)計(jì)，使軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。不會(huì)有“運(yùn)行時(shí)”錯(cuò)誤。框架結(jié)構(gòu)也便于日后添加新功能而不破壞程序界面的完整性，因此其功能具有可擴(kuò)展性。下面是每個(gè)模塊的詳細(xì)說明：

1、功能量規(guī)設(shè)計(jì)（GB/T 8069-98）

功能量規(guī)是整個(gè)軟件中最復(fù)雜的部分，主要是因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)原理比較復(fù)雜，很多人搞不清楚它的線索，比如聯(lián)檢和分檢的選擇智能檢具，各種公差的含義和目的，以及正確選擇基準(zhǔn)類型。過去，技術(shù)人員在設(shè)計(jì)的計(jì)算過程中通常會(huì)寫一頁16K的稿紙，因此這項(xiàng)工作非常頭疼和費(fèi)時(shí)。該軟件很好地解決了此類問題。只要做出適當(dāng)?shù)倪x擇并輸入各種數(shù)據(jù)，就可以自動(dòng)生成檢測(cè)部分、定位部分、導(dǎo)向部分的尺寸和磨損極限。

該模塊大致有兩頁操作界面，可以隨時(shí)切換。第一步是選擇合適的基準(zhǔn)類型。操作界面如圖1所示。基準(zhǔn)選擇為“一個(gè)平面和一個(gè)中心元素”。程序最終運(yùn)行界面如圖2所示。

圖2 功能儀表設(shè)計(jì)模塊最終操作界面

圖2中，待測(cè)孔為一組帶φ的螺栓孔，選用出廠標(biāo)準(zhǔn)的自由公差。程序根據(jù)我廠技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)生成為+。被測(cè)位置為φ，其定位基準(zhǔn)為φ的定位。洞和一架飛機(jī)。在這個(gè)例子中，我們首先在“數(shù)據(jù)選擇”頁面選擇“一個(gè)平面和一個(gè)中心元素”，然后切換到“數(shù)據(jù)&選項(xiàng)”選項(xiàng)卡。由于檢測(cè)過程中已經(jīng)分別對(duì)定位孔進(jìn)行了檢測(cè)，我們可以選擇“順序檢測(cè)”，檢測(cè)部分通常采用螺栓的形式，方便操作。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，我們采用階梯式導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。由于待測(cè)元件和定位元件為孔洞，我們選擇“

2. 平滑限位規(guī)（Q/WC 6）

光滑限位規(guī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用更為廣泛，包括常用的止端塞規(guī)、卡尺和模板，甚至一些測(cè)量桿也適用于此類計(jì)算規(guī)則。

該軟件模塊采用新的國(guó)家公差和配合標(biāo)準(zhǔn)。常用的錐柄圓柱塞規(guī)除了提供通端擋塊的尺寸和磨損極限外，還按照國(guó)標(biāo)結(jié)構(gòu)提供了詳細(xì)尺寸。過去，這些任務(wù)使用手動(dòng)查表計(jì)算，相當(dāng)繁瑣。要查詢的數(shù)據(jù)有20多個(gè)。由于通常的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)只給出了標(biāo)準(zhǔn)公差帶的參考查詢數(shù)據(jù)，對(duì)于適用于非標(biāo)準(zhǔn)公差的光滑限位規(guī)，只能用差分法計(jì)算出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，而且這項(xiàng)工作很容易的電腦。

在這個(gè)模塊的編程中遇到了很多數(shù)據(jù)處理的問題。由于數(shù)據(jù)基于國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)量大，這些數(shù)據(jù)在使用過程中不需要更改，只需正確錄入一次即可。因此，為了保證程序的可移植性，我們沒有使用數(shù)據(jù)庫(kù)，使得軟件的使用更加簡(jiǎn)潔。運(yùn)行界面如圖3所示。

圖3 平滑限位規(guī)操作界面

從圖3可以看出，軟件分為輸入?yún)^(qū)（左）和輸出區(qū)（右）兩部分。數(shù)據(jù)輸入也很簡(jiǎn)單。通常只需要基本尺寸和公差帶代號(hào)，上下偏差可由國(guó)標(biāo)或廠標(biāo)自動(dòng)生成。, 但非標(biāo)準(zhǔn)公差需要手動(dòng)輸入，其他選項(xiàng)有默認(rèn)設(shè)置。這也是這個(gè)軟件的一般風(fēng)格，用戶可以根據(jù)需要做一些改動(dòng)。該軟件還提供了對(duì)輸入數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤檢測(cè)，其他模塊同樣齊全。輸出結(jié)果為通端尺寸、通端磨損極限、錐柄圓柱塞規(guī)選用的手柄類型和標(biāo)準(zhǔn)。我們?cè)谟?jì)算非標(biāo)準(zhǔn)公差的塞規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇插值法，只需在“計(jì)算選項(xiàng)”中選擇“使用插值法”選項(xiàng)，比人工計(jì)算更方便準(zhǔn)確。輸出區(qū)儀表結(jié)構(gòu)示意圖隨儀表用途不同而變化。用戶可以選擇孔或軸。對(duì)應(yīng)的示意圖為塞規(guī)或卡板。對(duì)于最常用的錐柄圓柱塞規(guī)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)給出了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)尺寸以供參考。此外，對(duì)于有特殊精度要求的用戶，軟件允許改變輸出結(jié)果的精度，這通常適用于非標(biāo)準(zhǔn)公差的量規(guī)設(shè)計(jì)。

3. 可變螺距螺紋??規(guī)的齒輪副計(jì)算

螺紋量規(guī)的設(shè)計(jì)通常需要消除間隙。為此，一般設(shè)計(jì)成變螺距螺紋??量規(guī)，在制造過程中需要提供一套嚙合齒輪的匹配參數(shù)。齒輪匹配計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜。它是一種濾波計(jì)算，就是根據(jù)給定的理想傳動(dòng)比精確匹配齒輪，找到合適的齒輪齒數(shù)。每組有4個(gè)（Z1、Z2、Z3 and Z4），傳動(dòng)比的計(jì)算公式為z=(Z1×Z2)/(Z3×Z 4)，濾波器計(jì)算公式為：

︱Z-理想傳動(dòng)比︱≤容差

容差是匹配計(jì)算的精度，默認(rèn)由程序或人工控制設(shè)置。注意，如果程序沒有匹配任何結(jié)果，則容差設(shè)置太小，應(yīng)在重新計(jì)算之前適當(dāng)增加。該模塊的運(yùn)行界面如圖4所示。

圖4 齒輪匹配計(jì)算模塊操作界面

圖4選擇快速計(jì)算，在549081組數(shù)據(jù)中共找到40組符合要求的匹配數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)的傳輸比不超過設(shè)定值。程序推薦最準(zhǔn)確的一組數(shù)據(jù)，具體選擇需要考慮實(shí)際情況，例如現(xiàn)有的加工條件無法提供所需的齒輪齒數(shù)。計(jì)算結(jié)束后，用戶雙擊任意一行數(shù)據(jù)，程序?qū)@示該組數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果。程序完成的工作量非常大。如果是人工計(jì)算的話，大概需要半天時(shí)間，不可能做到這么精確。該軟件模塊已應(yīng)用于工裝設(shè)計(jì)工作，

4.錐形心軸設(shè)計(jì)

帶錐度的心軸常被用作輔助零件檢驗(yàn)中的輔助量具。因?yàn)楣ぜ兄行目?，不能直接固定在頂針上。它位于工作臺(tái)上，用于旋轉(zhuǎn)檢測(cè)。錐度芯棒必須有幾個(gè)特點(diǎn)：第一，芯棒必須具有良好的制造精度，特別是對(duì)兩端中心孔的跳動(dòng)；其次，必須與工件精確匹配，消除匹配間隙，提高測(cè)量精度。芯棒的設(shè)計(jì)原理并不復(fù)雜，但人工計(jì)算通常令人眼花繚亂，而使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的計(jì)算具有很大的優(yōu)勢(shì)。該程序模塊的運(yùn)行界面如圖5所示。

圖5 芯棒設(shè)計(jì)模塊操作界面

從圖5可以看出，程序是根據(jù)被測(cè)孔的尺寸、被測(cè)孔可能的錐度、孔的深度來設(shè)計(jì)的。該程序有3種設(shè)計(jì)模式，按錐度、總長(zhǎng)度或錐度和總長(zhǎng)度。優(yōu)化設(shè)計(jì)。圖中顯示了選定的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。它匹配1：3000至1：500之間的錐度和150至300mm的長(zhǎng)度。計(jì)算結(jié)果為錐度為1:2200、總長(zhǎng)度為200mm 心軸符合要求。輸出窗口給出了一些必要的尺寸，例如距大端 10mm 處的尺寸、芯軸的長(zhǎng)度和錐度。制造出來的芯棒就是要檢測(cè)這三個(gè)尺寸以保證精度。芯棒的制造公差以我廠實(shí)際情況為準(zhǔn)。這取決于制造水平。程序還提供了一些參考輔助尺寸，如大端余量尺寸10和倒角，以及兩端中心孔的推薦型號(hào)。這些尺寸可以更改，但總長(zhǎng)度應(yīng)相應(yīng)縮短或延長(zhǎng)。值得注意的是，用戶可以利用軟件計(jì)算的便利，不斷調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，直到計(jì)算結(jié)果更加合理。

結(jié)束語

綜上所述，檢具設(shè)計(jì)智能軟件是為我司工裝設(shè)計(jì)工作量身打造的一套實(shí)用軟件。該軟件不僅滿足了我們?cè)O(shè)計(jì)工作的要求，而且在很多技術(shù)方面融合了公司的實(shí)際情況和制造水平，也融合了我們多年的工裝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。目前，該軟件已在相關(guān)部門推廣使用，受到好評(píng)。