[發明專利]基于去除特征識別的三維機加工序模型順序建模方法

無效

• 申請號: 201210578397.3
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103020381A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 孟飆;杜寶瑞;楊野光;尹海軍;吳正亮;閆業軍
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

技術領域

本發明涉及一種基于去除特征識別的機加工序模型順序建模方法，即在機械加工工藝設計過程中，在前一道工序的三維模型上去除某個特征（切削掉）創建出后一道工序的三維模型，第一道工序的三維模型就是毛坯模型，最后一道工序的三維模型就是最終的零件模型。其全部工序三維模型的創建過程與實際加工中零件被逐步切削的過程相一致，也就是順序建模的方法。屬于機械加工技術領域。

背景技術

近十年來，我國機械制造業在產品設計上和管理運營方面的計算機輔助技術取得了巨大的成績，已經完全實現了全三維產品設計，部分零部件實現了虛擬仿真驗證，一定程度上保證了生產的平穩順暢運行。但綜合國內外制造技術發展狀況，可以發現，上述傳統的CAPP工作都是建立在二維圖紙基礎之上，同時，工藝設計與產品設計存在著時間和空間上的差異，無法進行協同工作。文字描述加二維圖紙是工藝信息的主要表達方式，帶來了大量無意義的、重復性的流程和任務，如圖紙分析、三維重建、各種工藝報表的編制等等，造成圖紙理解易產生歧義、圖紙和文字工作量繁重、工藝仿真不可能實現、更改流程復雜繁瑣等問題。而三維制造方式下，CAPP系統直接使用三維CAD模型進行工藝設計，不需要三維到二維再到三維的轉換，化解了兩個系統之間的矛盾，同時三維工藝信息的直觀可視性可直接指導生產過程。因而基于二維圖紙的傳統制造方式正在被三維制造方式逐步取代。

目前，在三維機加工藝設計中，產品模型被直接用于工序設計過程中的工序模型的快速生成。零件加工可能會經歷若干道工序，每道工序所對應的加工毛坯形狀都不同，這個毛坯模型即該道工序的工序模型，也即中間毛坯模型。其生成結果與工廠環境、加工方式等密切相關。為提高工序模型的建模速度，目前出現的方法有兩類：其一是根據最終零件模型進行數控加工程序的編制，之后在仿真加工生成的模型基礎上進一步創建工序模型；其二是先深度分析最終零件模型，自動識別待加工特征（即將被切除的材料），然后采用逐步填充的方法逆向生成工序模型。這兩類方法各有特點，第一類方法需要對每一步設計都進行數控編程，對于一些不需要數控加工的零件也生成額外的數控程序，工作重復，但其生成模型的過程與實際加工過程一致，能適應多種結構的零件；第二類方法在特征深度分析基礎上填補零件，一直返回到最初毛坯模型狀態，其成功的前提是要求零件模型的定義過程符合標準要求，否則無法自動識別待加工特征，由于其自動化特點，應用局限性較大。上述兩種機加工序模型的創建方法目前都沒有形成軟件產品，仍然處于研究階段。由于工序模型創建的效率低，制約了整個三維工藝設計的整體效率的提高。

發明內容

本發明是以解決上述問題為目的，主要解決現有技術工作重復及應用局限性較大的技術問題，而提供一種基于去除特征識別的三維機加工序模型順序建模方法。

其中，去除特征是指機械加工過程中需要從毛坯上切去材料的形狀特征；工序模型是指機加工藝中某道工序完成后所得到的三維模型，該模型處于原始毛坯和最終零件之間的某種狀態，對應于該道工序的加工任務。

該方法充分利用原始零件模型的幾何特征，通過包絡算法得到最初零件毛坯模型（即第一道工序模型），然后在毛坯模型上識別下一道工序需要去除的特征，得到下一道工序模型，以此類推，逐步得到每一道工序的三維模型，并最終得到零件模型。該方法按照實際機加工藝操作的順序快速的創建工序模型，克服三維工藝設計對原始零件模型設計質量要求的問題，從而提高三維工藝設計系統的整體效率。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：基于去除特征識別的三維機加工序模型順序建模方法，該方法首先對去除特征進行分類和定義；其次在此分類基礎上進行去除特征的識別；最后在去除特征識別的結果基礎上完成工序模型的建模。具體技術路線如下：

1）去除特征的分類和定義

去除特征共分為六大類，分別為：邊界特征、內陷特征、貫通特征、螺紋特征、環形特征和其他特征。

(1)邊界特征

是指在工序模型上直接去除的至少與兩個以上的毛坯表面相交的位于邊界的形狀。

(2)內陷特征

是指只與一個毛坯表面相交的內凹的不貫通的形狀。

(3)貫通特征

是指在工序毛坯上去除的至少與兩個以上的毛坯表面相交的通透的位于毛坯內部的形狀。

(4)螺紋特征

是指去除材料之后形成的剩余形狀是螺紋的情況,包括內外螺紋。

(5)環形特征

是指通過車削或銑削去除的圓環形形狀。

(6)其它特征

是指需要精加工修整的所有表面特征。