零件的设计模型向毛坯模型转换技术研究.
UG教程-零件建模
的工艺信息，这些非几何信息也是加工该零件所需信息的有机组成部分。然而在实体建模 的数据结构中却难于像几何信息、拓扑信息那样，有效而充分地描述非几何信息。这样就 会影响计算机辅助工艺规程设计（CAPP）和计算机辅助制造（CAM）系统直接使用 CAD 系统生成的产品信息，造成这些后续系统需重新输入产品设计信息，难以实现 CAD／CAM 的集成。因此如果能在实体建模的基础上，在已有几何信息上的基础上附加诸如形位公差、 尺寸公差、表面粗糙度、材料信息等制造信息从而建立特征模型则能很好地解决上面的问 题。而在实体建模的基础上，除了对几何造型的尺寸、形状加以描述外，还附加上工艺信 息，例如尺寸、公差、加工要求等，这就是特征（Feature）建模技术。
2.1.2 几何建模
几何建模 (Geometric Modeling) 就是以数字化的形式对产品的几何形状进行确切的定 义，并赋予一定的数学描述，再以一定的数据结构形式在计算机内部存储，从而构造出一 个数字化产品的模型。
几何建模对产品的描述和表达，是建立在几何信息和拓扑信息处理的基础上。几何信 息一般是指产品在空间中的形状、位置和大小；而拓扑信息则是产品各几何分量的数目及 其相互间的连接关系。几何信息包括有关体、面、棱、顶点及其相互连接的信息。这些信 息可以以几何分量方式表示，如空间中的一点以其坐标值来 x, y, z 表示，空间中的一条直 线用方程式 Ax By Cz D 0 表示等。但是，只用几何信息表示产品并不充分，常会出 现产品表示上的二义性，即可能有不同的理解。这说明对几何建模系统来说，为了确保所 描述的产品的完整性和数学的严密性，必须同时给出几何信息和拓扑信息。 在 CAX 技术的发展过程中得到广泛运用的三维建模方法有：线框建模、曲面建模、实 体建模。
机械工程概论答案1-5
第一次作业[判断题]电动机、内燃机和风力机是加工机械。
参考答案：错误[判断题]汽车、飞机和轮船是运输机械。
参考答案：正确[判断题]打印机、复印机、传真机和绘图机是信息机械。
参考答案：正确[判断题]从18世纪起，机械设计计算从材料强度方面和机械结构的分析方面提高了精确度。
参考答案：错误[判断题]刚体的简单运动有平行移动和定轴转动。
参考答案：正确[判断题]运动学的基本定律是牛顿的三定律。
参考答案：错误[判断题]拉伸或压缩变形的变形特点是杆件的变形沿着轴线方向伸长或缩短，同时，伴随着横截面方向的相应减小和增大。
参考答案：正确[判断题]剪切变形的变形特点是构件沿两力作用线之间的某一截面产生相对错动或错动趋势。
参考答案：正确[判断题]扭转变形的变形特点是杆件各横截面绕杆的轴线发生相对转动。
参考答案：正确[判断题]弯曲变形的变形特点是杆件的轴线由原来的直线变为曲线。
参考答案：正确[判断题]按对流体力学研究方法的不同，流体力学又可分为理论流体力学和实验流体力学。
参考答案：错误[判断题]振动力学主要是研究系统、输入激励和输出响应之间的关系。
参考答案：正确[填空题]1、一部完整的机器基本由、和三部分组成，较复杂的机器还包括。
2、机械按用途可分为、、和。
3、动力机械的用途是。
4、加工机械的用途是。
5、运输机械的用途是。
6、信息机械的用途是。
7、力的三要素是力的、和。
8、强度是构件在载荷作用下的能力。
9、刚度是构件或零部件在确定的载荷作用下的能力。
10、稳定性是构件或零部件在确定的外载荷作用下，保持的能力。
11、杆件变形的基本形式有、、和。
12、构件在常温、静载作用下的失效，主要失效方式有：、、、、和。
13、机械设计的基本要求有、、、、、、。
14、机械设计的主要类型有、、、。
15、机械设计过程可分为四个阶段：、、、。
16、计算机辅助设计系统由和组成。
17、虚拟设计是以为基础，实现产品或工程设计与评价分析的技术。
18、流体力学是以为对象，研究其的科学。
CADCAM课后习题答案
第一章绪论1、什么是CAD、CAM、CAPP？什么是CAD/CAM集成？答：CAD (Computer Aided Design System)是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程、分析和绘图等工作。
CAD的功能包括：概念设计、结构设计、装配设计、曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感和渲染、产品数据接口。
CAM( Computer Aided Manufacturing System) 通过计算机与生产设备直接的或间接的联系，完成从生产准备到成品制造整个过程的活动。
狭义的CAM指NC数控程序编制，包括：刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成。
CAPP（Computer Aided Process Planning）借助计算机根据设计阶段的信息，人机交互的或自动完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计，称为CAPP。
CAPP的功能包括：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹量具设计等。
CAD产生的图纸直接被CAPP，CAM 以及以后的CIMS所利用，这就是CAD/CAM集成。
2、一般所说的CAD/CAM过程链主要包括哪些内容？答：CAD/CAM过程链是一个串行的过程链，在此过程链中包括从市场需求到产品整个的产品生产过程，具体包括：1）市场需求2）产品设计（任务规划、概念设计、结构设计、施工设计）3）工艺设计（毛坯设计、工艺路线设计、工序设计、刀夹量具设计）4）加工装配（NC编程、加工仿真、NC加工、检测、装配、调试）3、CAD/CAM集成方案有哪几种？答：1）通过专用数据接口实现集成2）利用标准格式接口文件实现集成3）基于统一产品模型和数据库4）基于产品数据管理（PDM）的系统集成4、CAD/CAM的发展趋势如何？答：1）CAD/CAM系统的集成化方向发展（CIM）2）并行工程3）智能化CAD/CAM系统4）虚拟产品开发5）网络化CAD/CAM第二章CAD/CAM系统的支撑环境1、CAD/CAM系统应具备哪些基本功能答：1）交互图形输入及输出功能。
模具生产过程(3篇)
第1篇一、引言模具生产是制造业中的重要环节，广泛应用于汽车、家电、电子、医疗器械等行业。
模具生产过程复杂，涉及多个环节，包括设计、制造、检验、装配等。
本文将详细介绍模具生产过程，以期为相关人员提供参考。
二、模具生产过程1. 前期准备（1）市场调研：了解市场需求，确定模具的用途、形状、尺寸、精度等要求。
（2）客户沟通：与客户沟通，明确模具设计、制造、检验、装配等要求。
（3）技术评审：组织相关技术人员对模具设计、制造、检验、装配等环节进行评审，确保模具满足质量要求。
2. 模具设计（1）三维建模：根据客户要求，使用CAD/CAM软件进行三维建模，确保模具结构合理、美观。
（2）二维图纸：将三维模型转换为二维图纸，包括模具结构图、装配图、零件图等。
（3）模具设计评审：组织相关技术人员对模具设计进行评审，确保模具设计符合要求。
3. 模具制造（1）材料准备：根据模具设计要求，选择合适的模具材料，如钢、铝合金、铜合金等。
（2）加工：使用数控机床、电火花线切割、电火花加工等设备对模具进行加工，包括模具型腔、滑块、导柱、导套等零件的加工。
（3）热处理：对模具零件进行热处理，提高模具的硬度和耐磨性。
（4）表面处理：对模具零件进行表面处理，如电镀、喷漆、涂覆等，提高模具的美观和使用寿命。
4. 模具检验（1）尺寸检验：使用三坐标测量机、量具等设备对模具零件进行尺寸检验，确保模具精度。
（2）外观检验：检查模具零件的表面质量，如裂纹、划痕、变形等。
（3）性能检验：对模具进行性能检验，如耐磨性、耐腐蚀性、强度等。
5. 模具装配（1）清洗：对模具零件进行清洗，去除油污、灰尘等。
（2）装配：将模具零件按照图纸要求进行装配，确保模具结构完整、性能稳定。
（3）调试：对模具进行调试，确保模具在工作过程中能够正常运行。
6. 模具试模（1）准备：准备好试模所需的材料、设备、人员等。
（2）试模：将模具安装在注塑机等设备上，进行试模，检验模具的成型效果。
利用Teamcenter实现三维工艺设计技术
利用Teamcenter实现三维工艺设计技术2012-02-01本文提出了一种利用Teamcenter实现基于三维中间工序模型的新型工艺设计模式,即以设计BOM为核心,工艺知识和资源库为基础,围绕3PR结构化工艺建立继承设计模型和制造信息的中间工序模型,并用数字化动态出版的三维可视化形式给予工艺生产指导;Teamcenter作为全球领先的PLM产品全生命周期管理软件,20多年来与中国的制造型企业风雨同舟,一起成长;很多大型企业如装备制造业,在设计部门或者研发部门已经成功地部署了三维软件NX和PLM平台Teamcenter,实现了数字化设计,并享受到了信息化带来的成就感；但另一方面,企业在进行工艺和生产时,有很多因素严重制约企业生产效益和产品质量的提高,成为亟待解决的关键问题;企业内部普遍的工艺现状1设计和工艺不共享平台,无法协同、并行;由于工艺和设计不在同一平台上,没有统一的数据源,EBOM设计BOM无法自动继承,数据需要转化,工艺只能被动等待,无法尽早进入到产品设计阶段和避免出现设计出来的东西无法生产的尴尬局面,即所谓的部门间“信息孤岛”现象依然存在;2工艺设计手段落后;工艺处理的还是二维数据,在研发阶段三维大行其道的形势下,传统的二维模式下的工艺已成功完成了它的历史使命,需要与时俱进,实现三维数字化工艺编制方法;3缺乏完整的工艺信息管理;工艺信息最常见的管理方式,主要通过文件和数据库存储;有时候是部分文件、部分数据库,也有全文件、全数据库,比较混乱,数据的完整性比较差；数据的保密和安全没有保障；数据追溯性差,没有版本控制；工艺文档查询比较困难、费时;4缺乏工艺资源管理和知识共享;企业的各种工艺资源是一笔不可多得的财富,如工艺装备库、设备库等,可以进行资源重用,从而提高效率,降低成本,改进产品质量;工艺设计是典型的复杂问题,涉及到的信息量和知识量相当庞大;因此非常有必要积累或者总结提炼典型、复杂零件的工艺经验,形成工艺知识库,如工艺方法、工艺术语、典型工艺等,促进工艺知识的转化与再利用;针对以上现状与问题当然不止这些,在实施中结合Teamcenter制造功能进行拓展和开发,着重从企业设计到工艺再到生产的大局观抓起,最终实现统一设计和工艺平台,帮助企业应用部门理通、理顺数据,实现正确的数据,在正确的时间,以正确的方式传递给正确的人;Teamcenter概述Teamcenter是SIEMENS公司针对制造业提供的产品生命周期管理的解决方案,旨在建立一个数字化生产环境,并管理产品制造所需的相关数据;成熟的CAD/PDM和ERP/MES系统已经在设计和生产中得到了验证,但是在CAD/PDM和ERP/MES之间缺少一个完整的解决方案来实现有效的衔接,Teamcenter制造工艺管理就是基于产品全生命周期Teamcenter主干在这二者之间的一个有效解决方案,是一座坚实而有力的桥梁;Teamcenter造工艺管理解决方案不是将一些零散的应用程序进行简单的罗列,而是基于一个有效的核心,针对数字模型进行集中管理、协同和互操作,即以产品数据管理Teamcenter为平台将产品、工艺、工厂和资源进行有效的关联,同时保证了数据的一致、有效和重用;这个集成的数据结构保证了快速、准确而安全地存取制造信息,同时可对制造工艺进行可视化、分析和优化,使生产企业各个部门和工作岗位间的信息流动能够顺利得到管理;Teamcenter方案企业实施总体框架基于笔者实施的企业设计部门采用三维NX设计软件,并成功应用Teamcenter作为产品数据管理平台,考虑到从产品设计到工艺规划再到产品制造过程的密切相关和数据流、信息流的传承与统一,提出以下总体框架图1;在整个总体架构中必须考虑设计与工艺之间数据的继承,与ERP、MES的集成,在工艺规程的编制和工艺文件的格式输出等方面采用TeamcenterPublish输出3D工艺;具体要点如下：·工艺从Teamcenter中继承和提取设计产品结构EBOM和产品零组件属性,创建工艺结构,编制工艺规程,设定或关联与工艺/工序相关的工装、设备、车间、产品等信息；·依据EBOM派生出相关联的制造BOMMBOM,定义承制单位、协作单位、入库关系,生成工艺路线报表；·利用TeamcenterPublish数字化动态发布、出版3D工艺相关文件；·将制造BOMMBOM信息中含有的工艺路线、材料定额传递给ERP系统；·MES系统在接到ERP的生产计划后,从Teamcenter中获得相关的工艺规程数据;Teamcenter三维工艺设计关键技术实现1结构化工艺设计针对所实施企业统一Teamcenter平台下的设计产品BOM,利用其核心3PRProduct产品、Process工艺、Plant工厂、Resource资源理念,经过业务需求分析,分别需要不同的工艺类型来描述对象,用总工艺类型来管理所有的子工艺类型结构,通过BOMView反映这个零件所完成的工艺规程,子工艺类型有：毛坯工艺、零件加工工艺、热处理工艺、表面处理工艺、注塑工艺、焊接工艺、冲压工艺等,子工艺下包含工序,工序又分下料工序、通用加工工序、数控工序和检验工序等;在总工艺节点下创建子工艺节点,然后在子工艺节点下按需求创建加工工序节点,这些工艺和工序节点构建出工艺的BOPBillofProcess,BOP结构;具体有2种操作方法,可以按照产品或者零件的特性手动逐步创建工艺结构,也可以从工艺资源库中选择某类型产品或零件的典型工艺作为模板自动创建出当前对象的工艺BOP结构,然后再做个别调整;根据实施企业的工厂布局,可以将工厂、车间和设备模型定义出来,通过与工厂隶属管理,将设备与工厂布局关联,为设备赋予工厂布局属性,这样工厂结构就可以在工艺设计过程中被使用;将子工艺节点关联工厂的车间区域,并在子工艺节点下的相关工序节点上指定工作中心或者工段上的设备图2;以上描述的工艺、工序、工厂结构模型,都有各自对应的属性表,用来描述其自身的信息;通过以上设计和工艺的3PR关联,二者之间会建立某种引用关系,无论对于设计人员还是工艺人员,都可以通过这种关系快速、有效、准确地定位到需要的对象;2中间工序模型结构化工艺创建出来之后,如何有效利用设计的3D模型才是真正的关键所在;为此实施中提出了中间工序模型的概念;之所以将中间工序模型单独列出来,主要原因是其对工艺模式的创新有直接意义;中间工序模型是指产品从原材料形态到最终成品的加工过程中某个工序对应的模型;对传统的工艺方式,工序面对的都是二维化图纸,无论是加工还是审阅理解都浪费大量的时间,另一方面,工序对应模型的不同状态,通常是由不同的设备和人员完成的,当一个零件从一个工作中心到另一个工作中心时,需要显示这种形态的变化,其对应的NC加工程序也是不相同的,因此利用中间工序模型来描述不同工序上零件的工序基准、加工内容、加工要求等生产现场方面,计量内容、计量要求等计量方面,检验内容方面,加工刀路仿真结果及数控加工程序的执行都起到事半功倍的作用;图3描述了不同工序对应的形态及具体尺寸;零件的加工将根据实际的需求分多步工序进行,每一工序具有其对应的模型状态;零件加工各工序模型都应与零件模型相关,以实现零件模型的更新能自动传递到各加工工序模型;同时各上下工序之间模型也应保持关联,以符合实际加工过程中毛坯模型在各工序之间的状态转换;在形成的工序模型上,下一步需要进行的是产品制造信息ProductManufactureInformation,PMI的标注,用来指导生产;当然在实际的工程应用中,设计部门的PMI标注需要传递给工艺部门,让工艺部门的技术人员可以重新利用和继承这些已经标注好的PMI,减少工艺编制的工作量;设计模型的PMI被传递到了工序模型后,由工艺人员进行参考和新标注工艺信息,φ50.6是工艺人员在工序模型上标注的尺寸,146.3±0.05mm是设计模型PMI传递过来的尺寸;所有的紫红色尺寸,工艺人员可以根据需要选择是否显示,但是不能对该尺寸进行修改图4;3数字化出版发布形象、鲜明的中间工序模型,如果能够出版发布,并且能够随着产品设计模型的变化,与其相关的文档可以动态自动更新,势必大大提高日常对工程文档生成、维护的效率;利用Teamcenter的Publish可以将设计的3D模型以不同的表现形式体现出来;因此在实施中,着重从以下几方面将动态的3D模型形象地描述出来;１带有PMI标注如尺寸公差等的三维中间工序模型、爆炸图、标注和符号、导引线、剖面等；２可以将出版的文件输出到不同格式如XML/SGML的编辑器中例如FrameMaker、ArbortextEditor、XMLSpy；３最终将出版物打包,供网页发布浏览;通过捕捉数字化出版3D模型的不同状态或标注,所有的几何信息会被临时放在剪贴板上实际上在Teamcenter是一种独立类型的数据集,在电子手册创建时可以分别填充到3D模型和爆炸图显示区,当双击3D模型区时,可以调用Teamcenter浏览器进行旋转,调整到合适位置退出时,电子手册上反映的就是最终调整的状态;4工艺资源库建立3D工艺处处离不开工艺资源,工艺资源库的积累是企业不可多得的财富;在实施中,工艺资源主要指两部分,一部分是工艺知识库,如典型工艺、工艺参数库、切削参数库等,另一部分是底层制造资源,如设备、工装,包括通用的和专用的;利用Teamcenter的In-Class分类管理功能,可以提供一个高度集成化的、易于掌握和使用的软件系统,使得工艺设计人员可以在计算机辅助技术的帮助下对制造资源与工艺知识进行有效管理,从而减少工艺设计时间、增加工艺设计准确性、提高设计效率;分别从以下几点实现;1分类的层级结构管理;针对企业要管理的资源对象,根据企业零部件、工艺资源的分类标准比如用于产品设计的零部件标准进行管理,或用于工艺设计的工装夹具标准;通过收集整理,提炼出企业的零部件、工艺资源分类标准,有以下几类：制造资源库、辅助材料库、标准件库、典型工艺库和工艺知识库,当然每个大类下又有子类,对某个大类根据某个或几个特性进行细分;2定义每一个类别的属性、属性的格式及属性的值列表;针对每一个类别,定义其属性、属性格式以及属性的值列表,然后进行汇总,生成分类的属性字典;在企业实施属性定义时,根据企业各种资源的类别细则,抽象出共同的属性,作为父类的属性,子类会继承父类,避免重复;3绘制每一个类别的简图;为了形象地描述每一个类的零部件、工艺资源的特征,针对每一个类别绘制了其类别简图,通过可以管理这些简图,方便以后进行查询;4定义权限,包括分类的权限和分类标准的权限控制;对于分类,为了避免由多人操作引起的混乱,实施时为实例分类和层级结构的定义设定了权限,以方便对分类管理的操作进行控制;5制定分类层级结构和实例的维护规范;分类的维护规范主要是用来规范零部件分类库的增加、减少和变更的行为,以实现专人管理避免引起混乱;最终形成的样例见图5;结束语通过以上三维工艺设计的分析,本文提出了一种利用Teamcenter实现基于三维中间工序模型的新型工艺设计模式,即以设计BOM为核心,工艺知识和资源库为基础,围绕3PR结构化工艺建立继承设计模型和制造信息的中间工序模型,并用数字化动态出版的三维可视化形式给予工艺生产指导;在吸收传统工艺设计方式优点的基础上,充分发挥工艺信息从产生、接受、维护、发送到再运用的组合功效,满足不同使用者对工艺信息和数据的共享、共用,从根本上为实现产品全生命周期内数字化设计、数字化制造、数字化检测和数字化装配提供了有效的方式;在将工艺模型实现三维化之后,随着应用的不断深入,三维工艺装配仿真将成为继工艺设计之后需要研究的重点;通过计算机仿真的技术手段模拟和预测产品的整个生产制造过程,从而验证设计和制造方案的可行性,尽早发现并解决潜在的问题;这对于缩短新产品开发周期、提高产品质量、降低开发和生产成本,降低决策风险都是非常重要的;。
MBD技术应用中的若干问题思考
MBD技术应用中的若干问题思考莫蓉【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)018【总页数】4页(P26-29)【作者】莫蓉【作者单位】西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室【正文语种】中文MBD技术是以3D模型为载体，面向产品全生命周期的设计、制造、维护，并将与产品相关信息以数字化定义的方式嵌入到3D模型中[1-3]，为产品全生命周期不同阶段对信息的不同需求提供基础源模型，以便在此基础上进行信息的添加、裁剪、组合。
近年来，MBD技术已逐步应用到我国多个行业，特别是航空制造业，并且已取得了突破和成效，如产品设计、工艺、工装、检测、装配、标注、标准。
不同于早期国内推行的“无纸化（paper-less）”将人工制图变为电子制图，本质上并没有改变产品数据定义的模式，制图仍是工程师的语言，但设计效率大为提高。
而MBD的全三维设计“无图化（Drawingless）” 方法则从根本上改变了产品的数字化定义方式，取消了制图模式，将制图承载的产品结构信息、加工要求、装配要求、检测要求等信息融合到3D模型中，使得3D模型成为工程师的新语言，从而有效支持上下游间的协同设计、信息共享。
虽然制造业已对MBD技术形成共识并得到初步应用，MBD技术应用支撑环境也已具备，但目前应用的广度和深度仍不能满足要求，原因何在？背后隐藏的是什么？本文针对近年来MBD应用中的一些现象和问题进行了分析，希望能够引起重视和讨论。
不同阶段MBD技术的应用1 产品设计中的MBD产品设计阶段一般分为方案设计、详细设计和工程设计，方案设计关注总体布局，详细设计关注3D精确建模，工程设计关注制造信息表达。
3个阶段的MBD模型应建立关联关系，形成产品设计信息无缝共享和集成。
1.1 MBD与方案设计复杂产品总体设计，一般不包含详细几何模型，主要根据功能进行总体布局（例如气动布局和结构布局）、确定结构分离面（例如各部件定位基准、坐标系）、构建关键几何元素（主体框架或大致轮廓），为部件、组件、零件的详细设计提供自顶向下的可分解框架。
先进制造技术之快速原型制造技术
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4.5.2 成形工艺过程
3. 后处理
刚刚成形的树脂原型密度和强度较低，需作强化处理，将液 体可固化树脂浸渗到烧结零件中，将其保温、固化，得到增 强的零件；
对于陶瓷原型，需将其放在加热炉中烧除粘接剂，烧结陶瓷 粉；
先进制造技术
第4章 快速原型技术
4.1.1 快速原型技术的基本原理
传统的零件加工过程是先制造毛坯，然后经切削加工，从毛 坯上去除多余的材料得到零件的形状和尺寸，这种方法统称 为材料去除制造。
快速原型技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法，而基于“材 料逐层堆积”的制造理念，将复杂的三维加工分解为简单的材 料二维添加的组合，它能在CAD模型的直接驱动下，快速制造 任意复杂形状的三维实体，是一种全新的制造技术。其成型过 程为：
制件能承受高达200℃的高温，有较高的硬度和较好的力 学性能，可以进行各种切削加工。
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4.4.4 LOM工艺特点
LOM工艺缺点： 工件（尤其是薄壁件）的抗拉强度和弹性不够好； 工件易吸湿膨胀，因此成形后应尽快做表面防潮处理； 不能直接制作塑料工件； 工件表面有台阶，其高度等于材料厚度，因此，成形后 需进行表面打磨。
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4.3.4 SLA工艺特点
SLA工艺缺点： 成形过程中伴随着材料的物理和化学变化，产生收缩，并 且会因材料内部的应力导致制件较易翘曲、变形； 需要支撑； 设备运转及维护成本高； 需要二次固化； 液态树脂固化后在性能上不如常用的工业塑料，一般较脆、 易断裂。
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4.3.5 SLA工艺应用案例
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4.1.2 快速原型技术的典型方法
2．叠层实体制造工艺
Laminated Object Manufacturing，简 称LOM，也称分层实 体制造
三维工序模型的演进式构建方法
三维工序模型的演进式构建方法陈飞;乔立红【摘要】为实现以三维工序模型为核心的三维工艺构建,基于从毛坯模型到最终产品模型的演进过程,对三维工序模型的生成方法进行研究.在制造特征信息模型的基础上,结合基准信息建立了面向工序模型生成的工序信息模型.提出制造特征信息在工序模型中的映射机制,解决该模式下工序模型信息缺失的问题.以工序信息模型为模板,首先定义加工特征基元,然后通过实例化实现工序模型的变换.最后,通过集成工艺决策系统,构建三维工序模型生成系统,为后续工艺尺寸标注和工艺展示提供模型支持.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】4页(P82-85)【关键词】三维工序模型;工艺信息模型;信息映射;制造特征【作者】陈飞;乔立红【作者单位】北京航空航天大学工业与制造系统工程系;北京航空航天大学工业与制造系统工程系【正文语种】中文在数字化工艺设计中，三维模型作为工艺设计的核心，承载着大量的工艺信息。
随着三维CAD技术的发展与应用，基于模型的定义（Model Based Definition，MBD）技术被引入航空企业的机械设计与制造环节[1-2]，三维工序模型在企业信息化进程中得到广泛应用。
但是，当前三维工序模型的创建在企业实际中多停留于手工阶段。
针对三维工序模型的构建，王宗彦等[3]提出了由零件设计模型向毛坯模型转换的方法，该方法着重于几何方面的变换，构建过程依赖于零件设计模型的创建方式。
石云飞等[4]探索了根据工序语义构建三维模型的方法，着重于二维工序图的构建，其不足主要在于需要实现工序设计语句的标准化，在工艺设计中未充分利用三维模型。
王飞飞等[5]设想以参数化为基础进行工序模型构建，偏向于毛坯模型与设计模型拓扑关系变化极小的情况。
在此基础上，万能、陈刚等[6-9]提出了将工艺信息与建模信息进行映射，从而生成工序模型的方法，但信息映射仅局限与工艺与建模之间，工序模型作为工艺载体仍游离于工艺设计体系之外，无法有效地进行工艺表达，在工序模型生成过程中需要大量人工交互。
基于UG的曲轴配重工装设计成稿
基于UG的曲轴配重工装设计齐重数控股份有限公司（黑龙江·齐齐哈尔）田立智曲轴作为一种重要的传动元件，被广泛用于航天、汽车、船舶、冲压机等制造行业，所以曲轴的加工尤为重要。
本文中的曲轴产品是我公司自主研发的RG300×150/260L-NC 数控重型轧辊磨床中调整传动轮中心距以及调整带传动预紧力的重要部件之一，但是工件精度要求较高加之重量、偏心距较大使加工难度加大，虽然现有技术已生产出加工曲轴的专用设备，但对于这种非批量，生产规格又不大的曲轴，采用专用机床加工就显得不经济使用了，在总结前人经验的基础上，我们采取配重的方法对这件产品进行了加工，这种加工方法可以使加工时工件运转平稳，从而达到尺寸精度和表面光洁度的要求。
由于受工件结构及加工设备能力的限制，对配重工装的精确性以及形状都有所要求，否则将影响工件质量，对加工设备造成损坏，甚至出现安全事故，为此我车间运用了UG三维绘图软件对配重工装进行了设计和模拟试验。
1.曲轴图纸技术要求轧辊磨床偏心轴零件图见图[1]，其技术条件为：⑴工件重量895Kg，工件全长2995mm，最大台直径φ400f9。
⑵共有四处轴承台，要保证各台圆度的同时，各台粗糙度达Ra0.8以上。
⑶φ200f6、φ240js6、φ400f9在全长内跳动0.02mm 以内。
2.偏心轴加工方案的制定及工艺过程考虑到加工的经济性和实用性，我单位决定在卧车上加工此件。
但由于该偏心轴精度要求较高，车床精度低，故采用的办法是在重型卧车（C61160）上粗加工和半精加工，在磨床上（M1380）精加工。
用磨床加工代替重车加工高精度偏心轴，必须要解决的两个主要问题是定心精度和配重平衡问题（而且是车、磨两工序均需进行精确配重平衡）。
⑴加工偏心轴的工艺流程：镗→划线→镗→卧车→卧车→调质→镗→卧车→卧车→划→镗→龙门铣→机加钳→卧车→外磨→外磨→外磨→外磨→外磨→卧车→划线→镗→龙门铣→机加钳→终检。
第三章 产品的数字化设计与仿真_精典
第三章产品的数字化设计与仿真第一节产品的数字化建模一、基本概念1．建模技术建模技术是CAD／CAM系统的核心技术，也是计算机能够辅助人类从事设计、制造活动的根本原因。
在传统的机械设计与制造中，技术人员是通过工程图样来表达和传递设计思想及工程信息的。
在使用计算机后，这些设计思想和工程信息是以具有一定结构的数字化模型方式存储在计算机内，并经过适当转换可提供给生产过程各个环节，从而构成统一的产品数据模型。
模型一般有数据、结构、算法三部分组成。
所以CAD／CAM建模技术就是研究产品数据模型在计算机内部的建模方法、过程及采用的数据结构和算法。
对于现实世界中的物体，从人们的想象出发，到完成它的计算机内部表示的这一过程称之为建模。
建模的步骤如图3-1所示：图3-1建模过程即首先研究物体的抽象描述方法，得到一种想象模型 (亦称外部模型)，如图3-1a中的零件，它可以想象成以二维的方式或以三维的方式描述的。
它表示了用户所理解的客观事物及事物之间的关系。
然后将这种想象模型以一定格式转换成符号或算法表示的形式，形成信息模型，它表示了信息类型和逻辑关系，最后形成计算机内部存储模型，这是一种数字模型。
因此，建模过程实质就是一个描述、处理、存储、表达现实世界的过程。
这一过程可抽象为图3—1b所示的框图。
2.建模的方法及其发展由于对客观事物的描述方法、存储内容、存储结构的不同而有不同的建模和不同的产品数据模型。
目前主要的建模方法有几何建模和特征建模两种；主要的产品数据模型有二维模型、三维线框模型、曲面模型、实体模型、特征模型、集成产品模型以及最新的生物模型等。
二、几何建模（一）几何建模的定义就机械产品的CAD／CAM系统而言，最终产品的描述信息包括形状信息、物理信息、功能信息及工艺信息等，其中形状信息是最基本的。
因此自70年代以来，首先对产品形状信息的处理进行了大量的研究工作，这一工作就是现在所称的几何建模(Geometric Modeling)。
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第10卷第6期计算机集成制造系统Vol.10No.6文章编号:1006-5911(2004)06-0620-05零件的设计模型向毛坯模型转换技术研究王宗彦,吴淑芳,秦慧斌(华北工学院机械工程系,山西太原 030051)摘要:为了实现CAD/CAPP/CAM的集成,提出了一种由设计模型向毛坯模型转换、进而向制造模型转换的思想。
文章重点研究了由设计模型向毛坯模型转换的技术。
具体研究了毛坯模型的定义与生成技术,包括毛坯建模、毛坯模型的生成、切削区域的定义、分解性实体几何造型思想,以及结构实体几何特征模型向分解性实体造型的转化。
还研究了设计模型向毛坯模型转换的实现方法。
给出了实现这一转换的具体步骤为:识别零件表面、余量补偿、体加工面的识别和立体形状的构建、采用半空间法构建被移去的体特征和偏移量补充。
关键词:设计模型;制造模型;毛坯模型;面加工特征;体加工特征中图分类号:TP391.72 文献标识码:A0 引言长期以来,人们普遍认为CAPP是连接CAD和CAM的桥梁,许多学者都在努力搭建这座桥梁,但迄今为止还没有一套完整的CAD/CAPP/CAM商用集成系统。
从表面上看,CAPP是CAD/CAM断流的关键,似乎是它制约了CAD/CAM乃至CIMS的集成,但笔者认为,真正的原因则是设计模型到制造模型的转换理论没有解决。
目前的CAD/CAM系统采用的造型方法是面向设计的CSG(ConstructiveSolidGeometry)树表示特征造型,它与面向制造并体现加工顺序的特征建模还存在很大差异,在语义表达上也不一致,如设计特征的增加凸台,与制造过程可能完全不符[1]。
因此,现在的CAD/CAM系统的工作方式与集成化和自动化所要求的目标尚有一定距离,主要表现为在产品特征模型设计完毕之后,需要大量的人机交互,选择单一几何特征以确定加工区域,再选择加工方式和刀具类型参数,还不能智能决策工艺过程,不能自动地从设计信息中获取加工信息并完成工艺过程收稿日期:2003-06-06;修订日期:2003-09-27。
基金项目:国防柔性制造技术重点实验室基金资助项目。
规划[2]。
1982年,Arbab在他的博士论文中首次提出了特征分解造型,分解性实体几何造型De-structiveSolidGeometryModeling,DSGM。
使用这种方法的原型系统已在Stanford和Purdue展示过,商品化系统Pro/Engineer也支持这种系统。
Purdue系统中的毛坯是一个方形块,Stanford系统中的毛坯是一个凸起的形状(由平移扫掠形成)。
Pro/Eng-ineer系统中,毛坯可以是由平移扫掠或者旋转扫掠在Purdue和Stanford系统中,工艺规划随每次设计改动而生成并检测。
遗憾的是他们采用的毛坯模型都是比较简单的形状,与实际情况差距较大。
此外,先知道毛坯再通过布尔减运算获得零件,虽然与实际加工过程相符合,但却与传统的设计过程不一致,这是该方法没有流行的根本原因[4]。
本文提出一种思想,保证现行的基于特征的设计造型方法不变,并称其结果为设计模型,然后由设计模型求解毛坯模型,再由毛坯模型还原设计模型,两者属于互逆的过程,在还原设计模型的过程实现3]作者简介:王宗彦(1963-),男,河北晋州人,华北工学院机械工程系副教授,博士,主要从事现代集成制造与反求工程等研究。
E-mail:zzzxz@。
nSi工艺规划。
该方法更加符合和贴近传统零件设计与编制工艺的过程,因而对实现CAD/CAPP/CAM的真正集成具有重要研究意义。
本文重点研究设计模型求解毛坯模型。
MP=MS-i=1j=1EEFij。
nS(1),式中Fij必须按顺序排列。
此式实际上反映了毛坯与零件的关系,因此,MS=MP+且第K道工序的毛坯为MSK=MP+i1 毛坯模型的定义与生成技术一般情况下,机械零件是由毛坯经过再加工而生成的,该毛坯可能是铸造毛坯、焊接毛坯或锻件毛坯,也可能是原材料,毛坯模型为研究对象。
毛坯的几何形状与生成方式对制造过程规划和NC计算有重要影响,如箱体类零件,其铸造毛坯的几何模型与零件的几何模型密切相关,零件设计完成后,该零件哪些部分通过铸造、哪些部分采用机械加工或其他工艺,就被确定下来了,机械特征和工艺规程都取决于最初的毛坯模型。
事实上,在产品设计到制造整个过程中,当给定一个产品的设计模型后,产品生产的后继工作都应理解为对该设计模型到毛坯模型的逆变换。
一是当零件上加工面不多、结构较简单时,如长方体以简单的规则形体作为其毛坯;二是当零件结构复杂时,如箱体件,需建立与零件结构相同、局部尺寸有变化的毛坯。
显然,后一种毛坯的几何模型和零件的几何模型密切相关。
但从目前查阅到的文献来看,研究如何建立它们之间的关系、减少数据的冗余和重复建模的工作尚未引起重视。
由于零件,尤其是复杂零件,不是一次装夹就能加工完的,一般需要多道工序进行装夹,毛坯模型,以真实反映材料切除过程及实际的定位装夹方式、毛坯受力受热变形等对加工精度的影响,以便为虚拟加工奠定基础。
因此,如何借助零件模题。
毛坯模型的生成要解决如何增加设计模型的加工余量,并将设计模型转化为毛坯模型,这种转化称,本[5,6]i=1j=1EEFij,EEFij。
nSi(2)i=kj=1(3)由此可以看出,毛坯建模过程是零件建模过程的逆过程。
零件建模时是从毛坯减去特征,型的基础上,根据零件的技术要求确定毛坯的制造方法,,以生成所111 毛坯建模从制造角度观察,零件模型可看成是由一组加工活动逐步对毛坯模型进行切除操作后形成的。
设MP代表最终零件模型,MS代表毛坯模型,Fij代表第i道工序切除的第j个体积(特征),n为工序总数,Si为第i组工序切除体积数,则零件建模过程可112 毛坯模型的生成在采用参数化特征造型技术建立毛坯模型时,:(1)零件模型是采用参数化特征造型技术建立的,且参与造型的加工特征必须进行参量化,大小位置可变。
(2)在保持拓扑关系不变的情况下,极小化程度由几何求解时有解的精度来定。
本文以0.1@0.1@0.1的立方体作为极小化标准,换句话说,当一个特征的定形尺寸为0.1时,认为该特征可忽略,而0.1这个数值不会影响特征的拓扑结构,即重新赋值后该特征可恢复。
基于上述约定,毛坯生成的过程为:(1)建立零件模型的参数文件,该文件应包含所有加工特征的约束变量。
(2)由前面工序的工序尺寸和本工序的工序尺寸,即由式(3)确定有关加工特征的约束变量的取值,确定参数文件的变量的取值。
对式中包含的特征,其约束变量取值均为0.1;对式中不被包含的特征,必须给出其约束变量的取值。
(3)将参数文件的变量取值映射到零件模型中。
(4)基于变量的当前取值通过几何求解重构零件,生成工序的毛坯模型。
从以上过程来看,毛坯求解的关键在于确定每个工序的加工特征和工序尺寸。
113 切削区域的定义零件的制造过程就是切削刀具从零件毛坯上不每一工序完成一个切削区域(machiningdomain)或切削块(machiningblock)是第i道工序切除的第j个体积(特征),用Fij表零件特征建模(CSG)的顺序唯一遵循的原则是后一个造型操作必须依据一个真实存在的先期基体。
这一明显的原则并未给造型顺序施加任何有实质意义的约束,因为只要完成建模,其造型顺序一定存在很大的不同,这就影响了加工顺序的自动生成,Sj上去除的材料切削块或区域,m为切削块总数。
由式(4)和式(5)可以得出:MP=B+i=1E(?nFi)=MS-j=1j。
EFm这就是设计模型转化为制造模型理论中最基本Fi与加工特征F j之间有两种基本的对应关系:¹如果特征造型过程都是布尔减操作,两者相同;º如果特征造型过程存在布尔加操作首先将特征模型转换为毛坯模型,再将毛坯模型通过布尔减操作还原为原特征模型。
114 分解性实体几何造型的思想分解性实体几何造型(DSGM)的基本思想是以毛坯为基体,进行一系列布尔减形式的特征造型,最终生成真实的零件模型。
分解性实体几何的核心内容首先是切削特征的确定,其次是制造规划和NC代码的生成。
DSGM应该以一把刀具一次走刀所切削的材料作为一个特征,对整个零件进行完整的分解表示。
显然,这种涉及到刀具选择的造型方法,造型过程就是加工过程,对工艺规划的产生十分重要。
因此,分解性实体几何重点解决的问题是:根据毛坯体确定相应的切削区域,结合零件的具体形态,参考常规工艺习惯,制定加工方案即建模过程。
对每一步建模操作对应的加工操作,安排其切削和刀具参数并生成格式化的NC代码也是要解决的问题。
对分解性实体几何来说,零件的造型仅仅使用布尔减运算,此时加工的基体就是零件的加工毛坯,只需要进行切削区域的划分、加工刀具的选择、加工顺序的排定及格式化NC代码的输出即可。
但实际的零件特征建模(CSG)尔加运算,需要进行转化。
115 何造型的转化对于给定零件模型MP,型对零件的描述,MPMP=B+i=12 设计模型向毛坯模型转换的实现方法,零件建模时是从毛坯减去特征,而毛坯建模时则是从零件模型上增加特征,对设计模,毛坯模型的设计并不是简单地在零件设计模型的加工表面上加上加工余量,而是根据零件图纸上给出的信息或从CAD传来的零件信息构造几何模型,通过特征识别技术,直接从几何模型数据库中获得这些输入信息,将几何模型的某部分与预定义的特征型相比较,进而识别出相匹配的特征例,一般要经过以下几个过程:¹搜寻特征库,以匹配拓扑/几何模式;º自数据库中提取已识别的特征;»确定特征参数(如孔、直径、槽深度等);¼完成特征的几何模型(边/面延展,封闭等);½将简单的特征组合,以获得高层特征。
然后得出毛坯信息,会与原零件模型脱离依存关系,当原设计模型进行修改时,毛坯模型会做相应的修改,以保持数据和特征的一致性。
在这一转换过程中,要根据零件的设En式中,B为基体特征;Fi凸凹属性,/+0表示凸台特征第6期王宗彦等:零件的设计模型向毛坯模型转换技术研究623种方法:计算法、查表法和经验估计法。
进行余量补偿时,余量厚度,也就是以其相对应的铸造表面代替边界加工面,如图1中的中间模型为轴承支座的毛坯模型。
这里应该注意,补偿的铸造表面是形成零件时的加工余量,它不会出现在零件中,但原始铸造表面(机加工中未被触及的表面)会出现在零件中,它是零件的表面。
这一步完成后,剩下的机加工面都是后的边界面来实现。
如较小的孔，将被识别为机加工面，但不是边界加工面，因此是通过立体加工实现的，将在下面的步骤中补全步骤3 立体加工去除了铸件部分体积,一个或多个体加工特征相互交错,就会在零件上产生凹陷。
把组成凹陷的面称为体加工面,如图2中的面4、面5等(顶面1、顶面2)。