1 引言

    在目前的企业中数控加工及计算机辅助编程技术已经得到普遍运用，而NX中的数控加工模块在制造业中更是得到广泛的应用，其NC程序设计环节操作复杂，特别是需要设置大量的参数，工作量大，从而降低了NX软件的使用效率。不仅如此，软件仅是一种辅助工具，人在生产中仍处于主导地位，人的知识与经验是任何软件无法替代的。致使掌握并熟练CAM系统编制出适合企业生产实际的数控程序需要经历相当长的知识积累和实践锻炼过程，对CNC工程师的知识水平有相当高的要求。由此可见，数控编程是一项知识密集型工作，其存在着易出错、工作量大、重复性劳动多、自动化程度低、难以实施并行工程以及数控程序的质量完全依赖于CNC工程师的知识积累等缺陷。

    针对上述情况，我们以NX4.0制造模块为基础，以本单位长期积累的数据为研究验证平台，采用NX4.0的二次开发工具NX/Open API、VC++6.0等研究开发了数字化制造信息系统，实现了对数控加工中刀具和工艺信息的有效管理。

2 系统平台的体系结

    本系统本着实现一个比较实用的数字化制造信息系统，根据飞机系统零件件的加工过程，采用模块化、结构化及自顶向下的设计思路、按照软件工程规范进行框架设计，使其具有良好的开放性、可移植性和可扩充性。整个软件系统含有以下模块，软件结构如图1所示。

图1 系统总体设计结构

    本文研究的基于NX4.0数字化制造信息系统由工艺资源库、制造资源库、NXV接口（数控仿真）、车间工艺文档、帮助等五部分组成的人机交互主界面系统。

    其人机交互界面的主要任务是提供方便、直观的人机界面，包括数控编程的要求、数字化制造信息系统参数智能获取和设置后的确认和微调，刀位轨迹的仿真及交互式修改，NC 程序输出等。

    系统中的机床库、工装库、刀具库、切削参数库、典型工艺模板库、后处理器库，是数字化制造信息系统的核心和智能的源泉，存储着大量的工程数据手册、领域专家的经验知识等。

3 系统代码实现

    NX与数字化制造信息系统的应用接口，即通过NX/Open API和C++高级编程语言实现与Access数据库的接口，完成数字化制造信息系统在NXX 环境下的数控编程应用与管理功能，其应用接口实现的框架如图2所示，以切削参数库为例，仅给出获取数控加工进给速度参数的接口程序设计源代码，其他子库与Access数据库的接口实现方式与此类似。

图2 系统应用接口实现框架

    利用 NX/Open API 设计获取数控加工进给速度参数的设计源代码：

   
   
   

    在利用 NX/Open API设计源代码时，同时用到了若干引用的NX头文件，主要有：

   

    及数据结构的声明

   
  

4 系统在NXX平台中的集成

    为了满足用户的定制需求，实现对NX4.0中CAM 模块功能的扩展，NX提供了先进的编程工具集，这组工具集称之为NX/Open，是一系列NX 开发工具的总称，它们随NX 一起发布，以开放性架构面向不同的软件平台提供灵活的开发支持，NX/Open 套件主要由四个开发工具组成，如图3 所示。利用NX/Open 提供的应用程序和开发工具，用户可以在其提供的平台上开发出适合自己需要的应用程序界面

图3 NX/Open 二次开发工具集

    编写系统菜单并菜单注册

    首先，在用户确定要存放开发文件的路径下，建立一个用户开发文件夹CAM_Pro.(文件名可任取)，并在其下建立两个特定的startup和application专用子文件夹(文件名不可任取),再建立一个文件夹Document，用于存放说明性文档。

    其次，在电脑系统NX安装路径下的custom—dir.dat文件中，删除最后一行的#号，并输入用户开发文件夹CAM_Pro.的全路径，保存后退出．

    最后，在上述建立的startup目录下，定义一个内容如下的cam.men文件(文件名可任取)，由该文件所定义的菜单如图4所示．

图4 用户应用程序菜单开发

    界面编制程序如下：

   

   

    编制对话框

    UlStyler是开发NX对话框的可视化工具．生成的对话框能与NX集成，让用户更方便、更高效地与NX进行交互操作。利用这个工具可以避免复杂的图形用户接口GUI的编程．直接将对话框中的基本控件组合和布局。生成功能不同的NX风格的对话框。在NX4.0下,从“起始”->“用户界面样式编辑器”直接进行对话框的设计。设计界面如图5所示。

图5 对话框设计界面

    界面设计完成后．保存UIStyler编写的对话框时生成3个文件：TOOL.dlg、TOOL_template.C及TOOL.h文件，保存在Application文件夹下。其中，*.dlg是保存对话框图形界面的文件。MenuScript通过ACTION命令调用*.dig，直接激活对话框，这种方式无法完成一些判断功能来控制对话框是否显示。缺少灵活性。另一种方式是在ACTION后面直接跟应用程序的名称，这样用户选择菜单时，可以对是否显示对话框可以在程序中加以判断，使程序灵活执行。*.h文件是UIStyler对话框C语言的头文件．包含对话框及其控件的标识符和函数原型的申明。*_template.C是UIStyler对话框C语言的模板文件．包含template所有回调函数的定义和各种命令，对话框和控件自身所带的回调函数以及Open API封装的函数，可以实现自身以及对话框之间的调用。在*_template.C模板文件中添加代码．可以确定对话框被调用的形式及其所能实现的功能。在VC中对模板文件进行修改，然后和.h文件编译、连接生成*.dll文件，保存在Startup文件夹。

5 创建工程过程

    ⑴使用UIStyler生成用户界面资源文件；

    ⑵在C/C++语言开发平台（如Visual C++）中创建一个DLL或控制台应用程序工程；

    ⑶链接Open API函数库文件LIB，设置工程属性；

    ⑷编写程序；

    ⑸编译成DLL或可执行程序；

    ⑹使用MenuScript编写菜单或工具条文件，将程序集成到NXNX环境中；

6 应用实例

    一般加工过程：加工参数都由操作人员根据他们的经验确定。由于此零件形状较复杂，对于缺少加工经验的操作人员来说，如何在加工质量和加工效率之间找到一个最优平衡点就十分困难，而如果操作人员在加工过程中又会不断改变加工参数，这样就会影响零件的加工质量和效率。使用本系统：分析零件，根据所得到的信息，在典型特征工艺库和知识库的基础上，可方便快速的编制出合理的数控程序，并可根据系统切削参数库快速的得到优化数控加工参数推荐值，在保证加工质量的基础上，提高了加工效率，并应用于实际加工。

    这里以数控编程时刀具增加与调用的应用为实例，说明数字化制造信息系统的应用。

    管理人员或设计人员可以根据刀具的分类分别添加到相应的数据表中，在向导中列出的是刀具主要参数，如图6，以立铣刀为例所示，刀具图号不能为空。

图6 新建立铣刀

    进行数控编程时，根据工件的特征，在数控刀具库中查询符合设计和加工要求的刀具。以立铣刀的查询为例，由于每种刀具的参数都不尽相同，所以有必要分别对其所包含的主要参数类型进行查询，立铣刀的主要搜索项目有图号、直径、全长、底齿半径、刃长、工作长度、柄部直径、齿数、刀具材料等。

    当输入刀具查询条件直径=50，而且100<刃长<150 时，列出符合条件的刀具，如图7所示。当没有刀具或者符合条件的刀具数目超过100 时，提示用户重新选择查询条件。

图7 符合查询条件的刀具列表

    在符合刀具的列表中选择自己所需要的刀具确定后，可自动的把数据表中存在的各项导入进NX 环境中去。刀具成功加入NX 环境，如图8所示。

图8 刀具的调用

7 结束语

    通过对NX软件二次开发工具包NX/Open进行了较深入的研究，利用VC++开发平台和数据库技术，成功开发出了基于NX的数字化制造信息系统，实现了对数控加工中工艺资源与制造资源的有效管理。并且通过借鉴已有工艺设计经验和经实践验证的工艺参数，在此基础上快速的生成零件对应加工特征的合理加工参数，实现了数控编程信息地有效集成，帮助工艺人员快速的、精密的完成零件的加工制造。这种基于知识的数控编程方式将使公司数控编程的整体水平得到极大的提高．编程效率可提高40％以上，并使公司CAM编程的智能化、自动化、专业化程度推到一个新的高度。

参考文献：
1、夏天 吴立军，NX二次开发技术基础，电子工业出版社
2、董正卫， NX/OPEN API编程基础，清华大学出版社
3、黄翔等，NX应用开发教程与实例精解，清华大学出版社
4、李博轩，Visual C++ 6.0 数据库开发指南，清华大学出版社