淺析三維機(jī)加工序模型輔助生成技術(shù)

彭亮 馬加昊

摘 要：近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)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(jì)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(jìn)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(jìn)行機(jī)加工藝設(shè)計(jì)的方式應(yīng)運(yùn)而生。通過在模型設(shè)計(jì)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(duì)工藝路線進(jìn)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(duì)工藝進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：三維模型；機(jī)加工藝；設(shè)計(jì)模式；探討

基于模型的定義，在生產(chǎn)制造過程中三維實(shí)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。現(xiàn)階段，以計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助設(shè)計(jì)和制造的三維實(shí)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(jī)加工藝設(shè)計(jì)的流程

零件三維模型是設(shè)計(jì)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(xué)的規(guī)劃工藝，以此可以促進(jìn)工序模型的生成，從毛坯完成到成品的科學(xué)轉(zhuǎn)變。在三維零件模型基礎(chǔ)上的工藝設(shè)計(jì)流程的重要階段主要包括三個(gè)。

（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(gè)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(gè)，為此在建立特征模型時(shí)便需要將一定的特征工藝鏈添加到加工特征中去，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上有助于建立起相對(duì)比較完善的工藝信息模型。

（2）科學(xué)規(guī)劃工藝的具體路線。嚴(yán)格按照不同加工階段的要求對(duì)全部的特征工步進(jìn)行科學(xué)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(gè)工序模型的建立便需要嚴(yán)格根據(jù)工藝信息的模型和路線來完成。信息模型在很大程度上是三維模型的機(jī)加工藝設(shè)計(jì)的重中之重，科學(xué)的構(gòu)建零件的特征模型（識(shí)別和提取加工特征）對(duì)于整個(gè)工藝信息模型的設(shè)計(jì)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(gè)層次，即幾何層、零件層、特征層與工藝層。其中幾何層是整個(gè)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(hào)、材料以及批量等最基本的設(shè)計(jì)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(duì)特征的自動(dòng)或者手動(dòng)識(shí)別手段；工藝層主要按照零件特征模型的要求，嚴(yán)格按照具體的規(guī)則將一定的特征工藝鏈添加到每個(gè)特征中去，由此有助于相關(guān)技術(shù)人員做出科學(xué)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(jī)械在進(jìn)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(jì)成幾何拓?fù)涞男螤睿鋵⑧徑蛹庸っ婕现g的幾何拓?fù)潢P(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(gè)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(shí)際意義充分且有效的展示出來，并且還能夠有效識(shí)別出加工特征在工藝設(shè)計(jì)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(duì)大量工藝過程的詳細(xì)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(jìn)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(duì)的對(duì)象主要是各個(gè)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(jī)加工工序等等。

通常情況下每個(gè)特征都與一組加工段相對(duì)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(dāng)制造環(huán)境受到一定限制和約束時(shí)，加工的具體方法相應(yīng)的也會(huì)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(duì)應(yīng)的，每個(gè)特征工藝鏈，都是加工工步嚴(yán)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(gè)特征的過程中實(shí)則就是設(shè)計(jì)工藝的過程。工藝信息模型在一定程度上作為整個(gè)三維機(jī)加工設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，其所承載的信息非常多，如零件設(shè)計(jì)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(duì)于中間工序模型的順利生成和三維工藝設(shè)計(jì)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(jì)形態(tài)的轉(zhuǎn)變促進(jìn)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(jī)加工序模型；逆向法則是產(chǎn)品根據(jù)在最終設(shè)計(jì)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(jìn)三維機(jī)加工序模型的生成。

（2）對(duì)工序模型進(jìn)行相關(guān)的標(biāo)注。待中間的工序模型生成之后，便需要進(jìn)行相關(guān)的標(biāo)注工作，這在一定程度上與傳統(tǒng)二維工序簡(jiǎn)圖進(jìn)行繪制相同。零件中間工序模型對(duì)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(biāo)注過程中一定要做到細(xì)心全面。

4.三維機(jī)加工藝創(chuàng)建過程

（1）將設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)自動(dòng)引用到三維機(jī)加工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，利用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)工序模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，在PDM系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)建工藝結(jié)構(gòu)樹，完成工藝信息錄入。

（2）解析PDM系統(tǒng)中的工藝結(jié)構(gòu)信息，在三維機(jī)加工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中自動(dòng)創(chuàng)建與PDM系對(duì)應(yīng)的工序模型結(jié)構(gòu)樹。

（3）通過新建、編輯、斷開和刪除幾何鏈接四種操作來實(shí)現(xiàn)工序模型間關(guān)聯(lián)關(guān)系的建立和改變，利用NX提供的PMI（Product and Manufacturing Information）標(biāo)注技術(shù)標(biāo)注加工工藝要求，形成三維工序模型。

（4）完成輕量化轉(zhuǎn)換，自動(dòng)批量導(dǎo)出所有工序模型的JT輕量化模型到PDM系統(tǒng)中，生成工藝報(bào)表，實(shí)現(xiàn)三維機(jī)加工藝的三維發(fā)布，從而在三維環(huán)境下完成從產(chǎn)品到工藝過程的轉(zhuǎn)換。

5.結(jié)束語

綜上所述，本文從建立一定的工藝信息模型、科學(xué)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(xì)的介紹了三維模型的機(jī)加工藝設(shè)計(jì)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(duì)工序模型進(jìn)行相關(guān)的標(biāo)注等兩方面促進(jìn)了三維機(jī)加工序模型的生成。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬能，常智勇，莫蓉.機(jī)加工藝設(shè)計(jì)的三維新模式研究[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2015（9）.

[2]萬能，趙杰，莫蓉.三維機(jī)加工序模型輔助生成技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2015（10）.

[3]斯鐵冬，張旭，丁丁，劉穎，耿久全.基于三維模型的機(jī)加工藝設(shè)計(jì)技術(shù)[J].兵工自動(dòng)化，2015（6）.

[4]田富君，陳興玉，程五四，張祥祥，張紅旗.MBD環(huán)境下的三維機(jī)加工藝設(shè)計(jì)技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2016（11）.

作者簡(jiǎn)介：

彭亮（1985—），男，助理工程師，本科，身份證號(hào)370923198509230655。

馬加昊（1988—），男，助理工程師，本科，身份證號(hào)37048119880909329X。