基于三維模型的機加工藝設(shè)計模式探討

王娜

摘 要：近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學技術(shù)的日益進步，三維CAD逐漸得到了深化發(fā)展，在模型定義基礎(chǔ)上發(fā)展起來的制造技術(shù)和數(shù)字化設(shè)計技術(shù)已經(jīng)逐漸成為制造業(yè)信息化技術(shù)發(fā)展的主流方向?，F(xiàn)階段，為了更好的促進和適應(yīng)基于模型定義發(fā)展的各種需求，一種適合在三維環(huán)境下進行機加工藝設(shè)計的方式應(yīng)運而生。通過在模型設(shè)計中導(dǎo)入一定的零件，可以將新型的工藝信息模型建立起來，以此再對工藝路線進行具體規(guī)劃，在此基礎(chǔ)上新的工序模型生產(chǎn)，最終將工藝文件輸出，從而有助于在基于三維模型基礎(chǔ)上對工藝進行全面的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：三維模型；機加工藝；設(shè)計模式；探討

基于模型的定義，在生產(chǎn)制造過程中三維實體模型是唯一、最重要的依據(jù)，其在很大程度上使得以工程圖紙為依據(jù)的傳統(tǒng)制造方法獲得有效的改變，提高了生產(chǎn)制造的效率?，F(xiàn)階段，以計算機技術(shù)輔助設(shè)計和制造的三維實體模型在我國的應(yīng)用范圍十分廣泛，如航空、航天、車輛、船舶以及電子等各行各業(yè)中都有所涉及。

1 三維模型的機加工藝設(shè)計的流程

零件三維模型是設(shè)計三維工藝的重要理論依據(jù)，從中可以將加工的具體特征有效的提取出來，通過科學的規(guī)劃工藝，以此可以促進工序模型的生成，從毛坯完成到成品的科學轉(zhuǎn)變。在三維零件模型基礎(chǔ)上的工藝設(shè)計流程的重要階段主要包括三個，如圖1所示。

（1）建立一定的工藝信息模型

在建立工藝信息模型的過程中需要先從相關(guān)零部件和一定的毛坯模型中將與信息模型有關(guān)的加工與建立特征最大限度的提取出來，一個加工特征往往需要經(jīng)歷的加工階段、工序以及工步有許多個，為此在建立特征模型時便需要將一定的特征工藝鏈添加到加工特征中去，進而在此基礎(chǔ)上有助于建立起相對比較完善的工藝信息模型。

（2）科學規(guī)劃工藝的具體路線

嚴格按照不同加工階段的要求對全部的特征工步進行科學有效的劃分，以此分為多道工序，然后在此基礎(chǔ)上做好相關(guān)的排序工作。

（3）生成一定的工序模型

在完成上述兩部分的工作之后，中間各個工序模型的建立便需要嚴格根據(jù)工藝信息的模型和路線來完成。

如圖1所示，零件工藝信息模型在很大程度上是三維模型的機加工藝設(shè)計的重中之重，科學的構(gòu)建零件的特征模型（識別和提取加工特征）對于整個工藝信息模型的設(shè)計和建立發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

2 構(gòu)建工藝信息模型

所謂的工藝信息模型主要包括四個層次，即幾何層、零件層、特征層與工藝層。其中幾何層是整個信息模型得以建立的基礎(chǔ)；零件層包括了零件的名稱和編號、材料以及批量等最基本的設(shè)計信息；特征層則是在零件層的基礎(chǔ)上得以建立起來的，零件特征模型的建立離不開該層對特征的自動或者手動識別手段；工藝層主要按照零件特征模型的要求，嚴格按照具體的規(guī)則將一定的特征工藝鏈添加到每個特征中去，由此有助于相關(guān)技術(shù)人員做出科學的工藝決策。

（1）構(gòu)建起一定的特征模型

所謂的加工模型在一定程度上主要是指機械在進行加工的過程中可以根據(jù)特定的方式以及順序?qū)⒁呀?jīng)成型的部分設(shè)計成幾何拓撲的形狀，其將鄰接加工面集合之間的幾何拓撲關(guān)系充分有效的展示出來，將各種制造和工藝的方面的信息集中到一起，在此基礎(chǔ)上將一個特征相比比較完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立起來，不僅可以將加工的實際意義充分且有效的展示出來，并且還能夠有效識別出加工特征在工藝設(shè)計過程中的具體應(yīng)用。

（2）添加具備一定特征的工藝鏈

通過對大量工藝過程的詳細分析，從中不難得出無論零件的復(fù)雜程度有多高，在加工過程中還可以將其工藝進行有效的分解，使其成為兩種工序，即主工序與輔工序，零件的加工工藝在很大程度上與特征的關(guān)系十分密切。其中主工序針對的對象主要是各個零件的形狀特征，類似于軸類零件的圓錐面、圓柱的表面和內(nèi)表面等；輔助工程則包括諸如倒角、鉆孔和攻絲等為主的熱處理、鉗工以及表面的機加工工序等等。

通常情況下每個特征都與一組加工段相對應(yīng)，也就是所謂的特征工藝鏈。加工環(huán)境的不同導(dǎo)致加工方法存在一定的顯著差異性，但是當制造環(huán)境受到一定限制和約束時，加工的具體方法相應(yīng)的也會被確定下來。為此，特征與特征工藝鏈之間的關(guān)系是一一對應(yīng)的，每個特征工藝鏈，都是加工工步嚴格按照特定的順序組建而成的。另外，將一定的工藝鏈添加到每個特征的過程中實則就是設(shè)計工藝的過程。工藝信息模型在一定程度上作為整個三維機加工設(shè)計的關(guān)鍵，其所承載的信息非常多，如零件設(shè)計模型、特征以及各種工藝本身的信息等，工藝模型的有效建立對于中間工序模型的順利生成和三維工藝設(shè)計的完成發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

3 工序模型的生成

（1）生成工序模型的主要方法

正向與逆向生成法是目前生成工序模型的重要方法。其中正向法主要是從毛坯狀態(tài)逐漸過渡到最終設(shè)計形態(tài)的轉(zhuǎn)變促進工序模型的逐漸生成的主要方法，主要是通過縮減材料的方式來生成一定的三維機加工序模型；逆向法則是產(chǎn)品根據(jù)在最終設(shè)計結(jié)構(gòu)的引導(dǎo)下逐漸從毛坯狀態(tài)向工序模型方向生成的主要方法，其主要是借助增加材料的方式來促進三維機加工序模型的生成。

（2）對工序模型進行相關(guān)的標注

待中間的工序模型生成之后，便需要進行相關(guān)的標注工作，這在一定程度上與傳統(tǒng)二維工序簡圖進行繪制相同。零件中間工序模型對于尺寸、技術(shù)、表面的粗糙程度以及公差方面的要求普遍較高，在具體的標注過程中一定要做到細心全面。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文從建立一定的工藝信息模型、科學規(guī)劃工藝的具體路線以及生成一定的工序模型等方面詳細的介紹了三維模型的機加工藝設(shè)計的流程，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過充分的思考，從構(gòu)建起一定的特征模型、添加具備一定特征的工藝鏈等方面具體的闡述了工藝信息模型的構(gòu)建，最后從生成工序模型的主要方法和對工序模型進行相關(guān)的標注等兩方面促進了三維機加工序模型的生成。

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