[發明專利]一種基于幾何特征的工件加工能耗預測方法

有效

• 申請號: 201410221458.X
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN103971019B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 鄢威;馬峰;謝玉婷;張華;江志剛;陳薇薇;張輝;向琴;肖永茂;龔青山
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G05B19/4097
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 胡琳萍

1.一種基于幾何特征的工件加工能耗預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據CAD模型中集成的幾何特征信息對工件CAD模型拆分建立特征類樹，所述特征類樹用于表示各幾何特征類及其層次關系和結構；

2)利用物元法建立工件幾何特征物元模型，從物元模型中識別并提取工件幾何特征和加工方式，建立幾何特征和加工方式間的映射關系；

3)根據加工過程中機床各能耗部件的能耗特性，通過物元法建立的工件幾何特征物元模型對工件各幾何特征能量信息進行提取；

4)根據幾何特征和加工方式間的映射關系和工件各幾何特征能量信息，建立基于CAD模型幾何特征的工件加工能耗模型；

5)通過解析幾何特征的NC代碼獲取對應數控機床各能耗部件的運行參數；

6)根各能耗部件的運行參數和能耗模型，計算各加工工件幾何特征的能耗值，再通過對每個幾何特征的能耗求和獲取工件加工過程的總能耗。

2.根據權利要求1所述的加工能耗預測方法，其特征在于，所述步驟1)中利用CAD模型中集成的幾何特征信息，建立工件幾何特征類樹的具體方法為：

首先按照工件特征的復雜程度將工件幾何特征分為簡單特征和復雜特征，其中簡單特征是特征的最小單元；然后再將復雜特征按加工要求分為基本特征和組合特征，將簡單特征分為主特征和輔特征兩種，并以幾何特征類樹的結構形式將所有特征遞進排列，每個結點代表一個幾何特征類。

3.根據權利要求1所述的加工能耗預測方法，其特征在于，所述步驟2)中建立幾何特征與加工行為之間的映射關系為：

利用物元法建立工件幾何特征的能耗物元模型R＝(P,F,E)，物元表示如下：

R=PF1E1F2E2......FnEn]]>

其中P代表工件，F代表工件幾何特征，E代表特征能耗；所述特征能耗信息包括各幾何特征對應的加工方法，還包括加工方法中選用的設備及相應的加工參數。

4.根據權利要求3所述的加工能耗預測方法，其特征在于，所述步驟2)中工件幾何特征物元模型為：

5.根據權利要求3或4所述的加工能耗預測方法，其特征在于，步驟4)中基于幾何特征的數控機床加工過程能耗模型為：

設工件由n個幾何特征MF構成：MF＝{MF₁,MF₂,…,MF_n}，其某一幾何特征和工件能耗的數學模型可以表述為：

Eprocess=EMFi]]>

其中E_MF可表示為：

EMFi=Σi=1m∫Tstep1TstepiPidt]]>

于是可得工件加工過程總能耗：

Eprocess=Σi=1nΣj=1mEmfij]]>

其中代表機床加工幾何特征j時工序i的能耗，m表示加工某一幾何特征時所需的加工工序數該工件的幾何特征數量。