三维工艺设计中基于加工特征的工序模型生成技术
２Ｏ１３．Ｏ６ ３２（６） 兵工自动化 Ｏｒｄｎａｎｃｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ・３１・
三维工艺设计中基于加工特征的工序模型生成技术
丁丁 ，张旭 ，斯铁冬 ，刘颖 ，耿久全 （１．北京理工大学机械与车辆学院数字化制造研究所，北京ｌ０００８１； ２．航天科工集团北京新风机械厂，北京１００８５４）
摘要：在机械加工零件三维工艺设计中，需要根据零件的形状、尺寸公差等识别加工特征，按照加工特征进行 工艺设计和工艺路线规划，生成从零件毛坯到最终零件的各个工序的实体模型。结合零件的几何拓扑结构和制造工 艺信息，建立一套面向机械加工的特征定义和分类体系，在特征识别和三维工艺设计技术的基础上，提出中间工序 模型的概念和中间工序模型自动生成的模型恢复方法，根据各个加工特征的工艺方法和工艺参数，按照零件的加工 路线自动生成中间工序模型。实例验证结果证明，该方法可为实现基于三维模型的机加工艺设计提供参考。 关键词：机加工艺设计；特征识别；加工特征；中间工序；模型恢复 中图分类号：ＴＰ３９１．７ 文献标志码：Ａ
Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍｏｄｅ１ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｉｎ
３ Ｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ
Ｄｉｎｇ Ｄｉｎｇ ，Ｚｈａｎｇ Ｘｕ ，Ｓｉ Ｔｉｅｄｏｎｇ ，Ｌｉｕ Ｙｉｎｇ ，Ｇｅｎｇ Ｊｉｕｑｕａｎ ｆ １．Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｖｅｈｉｃｌｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇＴ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣＡＳＩＣＢｅｉｊｉｎｇＸｉｎｆｅｎｇＭａｃｈｉｎｅｒｙＦａｃｔｏｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８５４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ３Ｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐａｒｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｈａｐｅ，ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ，ｔｈｅｎ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｌａｎｎｉｎｇ，ａｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｅｎｔｉｔｙ ｍｏｄａｌ ｏｆ ｅｖｅｒｙ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｂｌａｎｋ ｐａｒｔ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｐａｒｔ．Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｒｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｏ ｓｅｔ ａ ｆｅａｔｕｒｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｍｅｔｈｏｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ．ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｉｎ ａｎ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｆｅａｔｕｒｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ ３Ｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｅａｃｈ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ，ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐａｒｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｒｏｕｔ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆｆｅｒｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ３Ｄ ｍｏｄｅｌ－ｂａｓｅｄ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ；ｆｅａｔｕｒｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅｓ；ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｍｏｄｅｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ
０ 引言
计算机辅助工艺设计（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｌａｎｎｉｎｇ，ＣＡＰＰ）技术经过几十年的发展，已经在国 内的制造企业中得到广泛应用。近年来，我国制造 业信息化水平不断提高，三维技术逐渐由设计领域
向制造领域延伸，企业正在逐步采用以三维模型为 核心的设计制造模式。三维工艺设计与仿真技术已 经在企业中逐步得到应用。ＣＡＰＰ是实现设计与制 造集成和协同的桥梁【１］，利用三维产品定义模型在
信息完整性、模型唯一性以及信息的可视性等方面 具有独特优势，可以提高工艺设计的科学性、工艺 编制的质量和效率，并实现产品模型信息从设计领 域到制造领域的统一。目前，三维ＣＡＰＰ技术已经
在装配工艺规划与仿真领域得到比较广泛的应用。 在机械零件制造中，切削加工是一种主要的加
工方法。目前企业中仍主要采用卡片式的工艺编制 方法，缺乏对机加零件进行三维工艺设计的手段。 尽管对于数控加工的零件可以直接利用设计模型进
行数控编程，但在国内仍然需要采用ＣＡＰＰ进行零 件完整加工工艺的制订。
由于工艺人员对零件模型的理解与设计人员完
全不同，计算机辅助设计（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ， ＣＡＤ）生成的设计模型与采用去除材料加工的切削
加工过程完全没有对应关系，使在工艺设计中利用
三维模型完成各个工序的设计十分困难。目前一些 企业采用了ＣＡＤ软件进行模型的修改，采用工艺
卡片中嵌入轻量化模型的方式实现三维工艺的可视
化，是对三维ＣＡＰＰ技术进行的一种尝试，但是工 作量巨大，模型修改有时非常困难。
针对机加零件进行三维工艺设计与传统卡片填
写的方式有着巨大的不同，是一种更加符合设计人
员思维的、更加自然的设计模式。三维ＣＡＰＰ为工
收稿日期：２０１２—１２—２５；修回日期：２０１３ ０１—２３ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１０７５０３６） 作者简介：丁丁（１９８８一），男，山东人，工学硕士，从事数字化设计与制造研究。
・３２・ 兵工自动化 第３２卷
艺人员提供一个三维的设计环境，能够直接获取设 计三维模型及标注信息，根据企业的设备、刀具等
资源能力，定义各种典型的加工特征及其制造工艺 方法库，通过加工特征识别，在三维模型基础上，
构造用于工艺设计的加工特征树，在三维环境下实 现基于知识的特征工艺设计、定位方案设计、工艺
路线规划、切削参数确定等工作。ＣＡＰＰ按照工艺
路线和切削参数，自动生成各个工序下的三维工序 模型，并进行加工尺寸、定位基准、工艺要求等的
标注。最终所有的工艺信息都存储在唯一的三维工 艺模型中。三维ＣＡＰＰ还可以与ＣＡＭ软件、ＣＡＥ
软件等集成，将工序直接用于数控编程和加工过程
中的仿真分析。 目前，针对机加零件的三维工艺设计的相关研
究主要包括加工的定义与识别、基于特征和知识的 工艺推理、三维模型的工艺信息建模等领域。在特 征定义与识别领域，周广平等【２ Ｊ提出了一种面向网
络，基于分治的加工特征识别算法。高曙明等ｐ 】
融合了基于图的特征识别和基于痕迹的特征识别， 提出了一种统一定义、生成和延拓特征痕迹的方法，
该方法用扩展属性邻接图表示特征的边界模式，扩
展属性邻接图比一般的面边图具有更多的属性。但 是，目前的特征识别研究往往集中在对各种几何特
征模式的识别、匹配等算法，很少针对加工中的工 艺方法进行研究。在基于特征的工艺设计领域，
Ｈｙｕｎ Ｃｈａｎ Ｌｅｅ，Ｈｅｎｓｏｎ Ｐａｒｋ等 Ｊ人提出了基于几
何拓扑序列和图的广度优先搜索方法的三维ＣＡＰＰ 技术。基于ＭＢＤ的工艺信息建模也是目前研究的 热点。田富君等【６Ｊ提出了基于ＭＢＤ的工艺模型建
模方法，以工序ＭＢＤ模型为基本单位，通过加工
特征将几何信息与工艺信息相结合，建立了面向工 艺的ＭＢＤ模型。对于工序模型的生成，国内外还
很少研究，企业中都是采用ＣＡＤ软件直接进行模 型的修改 Ｊ。
笔者针对机加类零件的三维工艺设计，提出了
面向机械加工的加工特征定义与分类方法，采用工
序模型进行工艺信息的组织及模型恢复方法，研究 了各个中间工序模型的自动生成技术，结合某航天
企业的应用需求，进行了软件的开发和实例的验证。
１ 加工特征的分类与表达
１．１ 加工特征的定义和描述
特征是零件上具有一定意义的特定形状。针对
不同的应用领域，特征具有的意义也有所不同。在 ＣＡＤ中，形状特征表达的是零件实体模型的建模过 程，如拉伸、回转、扫略、混合等。但设计形状特 征与加工过程没有直接的联系，也难以实现从设计 特征到加工特征的映射。制造特征描述的是在一定
的工艺方法下形成的零件形状，如铸造工艺产生的 拔模特征、过渡特征，钣金加工中的折弯特征等。 加工特征属于制造特征的一个子类，是指通过切削
加工，逐步去除零件材料所形成的零件形状。如车 削加工形成的圆柱面，铣削加工形成的腔体等。这 样定义的加工特征，其目的是为了实现后续进行基
于特征的工艺设计。 切削加工中不同的工艺方法、刀具类型可以形 成不同形状的零件表面，如车削加工形成的加工面
为回转体；铣削加工可以实现平面、轮廓曲面、自 由曲面等的加工。通过加工特征可以将零件表面以
不同的加工特征的形式进行组织和表达，提取特征 的尺寸、加工方向、精度要求、定位基准等信息，
并实现基于特征的工艺设计、加工分析。加工特征 不同于设计特征和建模特征等其他类别的特征，它
不关注这部分形状是怎样建立的，也不关注它在零 件结构中的用途，而是集中表述该部分几何拓扑形
状是如何加工出来的，其特征的定义和描述都是以 机械加工为目标，而其最终的用途也是表述某部分
形状可以共同地被一种或一系列加工方法加工出 来，加工特征的信息还可以传递到ＣＡＭ系统中用
于数控编程和加工仿真。 图１所示为加工特征中的槽特征示例，该特征
的形状主要通过刀具的旋转运动和沿直线方向的进
给运动产生，而加工过程中需要的涉及的加工参数
主要有长、宽、高等尺寸参数，以及表面粗糙度等 精度要求。
图１ 加工特征定义
１．２ 面向切削加工的特征分类
加工特征是按照不同工艺方法（车削、铣削、钻
DELMIA在三维机械加工工艺设计中的应用
务ｌ违 訇 似 ＤＥＬＭＩＡ在三维机械加工工艺设计中的应用 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＥＬＭＩＡ ｊｎ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｌａｎｎｉｎｇ 田富君，张红旗，陈兴玉，张祥祥 ＴＩＡＮ Ｆｕ￣ｕｎ，ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇ－ｑｉ，ＣＨＥＮ Ｘｉｎｇ－ｙｕ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎｇ－ｘｉａｎｇ （中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥２３００８８） 摘要：本文对ＤＥＬＭＩＡ平台下的三维机械加工工艺设计进行了研究。建立了产品一工艺一资源对象模 型，分析了基于工序模型的三维加工工艺设计过程。以某零件为例，对三维机械加工工艺设 计的应用过程进行了分析。 关键词：三维工艺设计；工序模型；计算机辅助工艺设计 中四分类号：ＴＰ３９１．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—０１ ３４（２０１ ３）０５（上）一００１ ７－０４ Ｄｏｉｌ１ ０．３９６９／Ｊ．Ｉｓｓｎ．１ ００９－０１ ３４．２０１ ３．０５（上）．０５ ０引言 目前，我国大部分制造企业的机加工艺设计 仍然采用传统的二维工艺设计方法，二维工艺设 计方法通常是在计算机辅助工艺设计（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ，ＣＡＰＰ）系统中填写工 艺卡片的过程，工序、工步通常以自然语言来描 述，并辅以二维工序简图，最后将工艺卡片打印 成纸质工艺文件在制造现场应用。随着三维计算 机辅助设计（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ，ＣＡＤ）系统 在企业中的广泛应用，传统的二维ＣＡＰＰ系统已经 不能满足企业的需求。 ＤＥＬＭＩＡ是达索公司推出的数字化制造软 件，广泛应用于国内的航空、航天、汽车和船舶 等复杂产品制造行业。ＤＥＬＭＩＡ中的ＤＰＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）模块的ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｌａｎｎｉｎｇ是面向三维机加工艺设计，可以 实现工序的定义、加工特征识别、加工操作的生 成及工序模型的自动生成等功能。本文对通过 ＤＥＬＭＩＡ在三维机械加工工艺设计中的应用进行 分析，建立了产品一工艺一资源对象模型，并分析了 基于工序模型的三维工艺设计过程。 １产品一工艺一资源对象模型的建立 机械加工工艺设计过程中主要涉及三类对 象：产品（Ｐｒｏｄｕｃｔ）、工艺（Ｐｒｏｃｅｓｓ）、资源 （Ｒｅｓｏｕｒｃｅ），这三类信息贯穿于整个工艺设计 过程当中。产品对象定义了工艺设计的对象，即 “Ｗｈａｔ”；工艺对象定义了如何实现产品的加 工，即“Ｈｏｗ”；资源对象定义了采用什么资源 来实现产品对象的加工，即“Ｂｙ Ｗｈａｔ”。通过对 工艺设计过程中涉及到的信息进行分析，建立了 如图１所示产品－工艺一资源对象模型。 １）产品对象 针对机械加工工艺设计，产品对象指所要加 工的零件以及工艺设计过程中产生的工序模 型ｎ．２】。零件信息包括零件编号、零件名称、产品 代号、数量和零件版次等。工序模型表达了加工 工序的加工结果，与传统的二维工艺设计中的工 序图相对应。工序模型下面包含本道工序所要加 工的加工特征，加工特征是指工序模型上一个具 有语义的几何实体，它描述了模型上的材料切除 区域，表达一个加工过程的结果口一。 ２）工艺对象 工艺对象指零件加工的工艺设计信息，工艺 设计信息描述零件从毛坯模型到设计模型的加工 过程。工艺对象主要包括工艺规程、工序、工 步，一个零件对应一份工艺规程，工序是指采用 一台设备连续完成的加工集合，工步是指采用一 把刀具连续完成的切削过程。加工操作是指一个 或多个相同的加工特征的一次切削过程。 ３）资源对象 资源对象是指制造资源信息，针对加工工艺 设计，制造资源主要包括机床、夹具、刀具和量 具等。 收稿日期：２０１３－０３－０８ 基盒项目：国防基础科研资助项目（Ａｌ１２０ｌｌ００∞，Ａｌ１２０１３１０４４）；国防技术基础科研资助项目（ １２０１１Ｂ００３，Ｚ３１２０１２Ｂ００１， Ｂ３１２０１３１１００） 作者简介：田富君（１９８５一），男，工程师，博士，主要从事ＣＡＰＰ及制造业信息化等方面的研究。 第３５卷第５期２０１３－０５（上） ［１７１
4c技术
CAPP 定义
CAPP（Computer Aided Process Planning）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。借助于CAPP系统，可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化等问题。
CAPP是将产品设计信息转换为各种加工制造、管理信息的关键环节，是企业信息化建设中联系设计和生产的纽带，同时也为企业的管理部门提供相关的数据，是企业信息交换的中间环节。
CAPP：计算机辅助工艺过程设计（computer aided process planning）
CAPP的开发、研制是从60年代末开始的，在制造自动化领域，CAPP的发展是最迟的部分。世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系统。
在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM-I于1976年推出的CAM-I’S Automated
Process Planning系统。取其字首的第一个字母，称为CAPP系统。目前对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释，但把CAPP称为计算机辅助工艺过程设计已经成为公认的释义。
CAPP（computer aided process planning,计算机辅助工艺过程设计）的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。它是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。
计算机辅助工艺过程设计也常被译为计算机辅助工艺规划。国际生产工程研究会（CIRP）提出了计算机辅助规划(CAP-computer aided planning)、计算机自动工艺过程设计
机加工艺三维可视化表示与生成技术研究
ｌ 訇 似
机加工艺三维可视化表示与生成技术研究
Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ 张中伟，田锡天，黄利江，辛宇鹏
ＺＨＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ．ｗｅｉ，ＴｌＡＮ Ｘｉ．ｔｉａｎ，ＨＵＡＮＧ Ｌｉ－ｊｉａｎｇ，ＸＩＮ Ｙｕ．ｐｅｎｇ
（西北工业大学ＣＡＰＰ与制造工程软件研究所，西安７１ ００７２） 摘要：为了将机加工艺以一种直观的、可视化的和可交互的方式展现出来，提出了三维可视化工艺的 概念。通过分析三维可视化的机加工艺表示方法，建立了面向工艺过程的三维机加工艺信息 模型。研究了在工艺信息模型支持下三维可视化工艺生成技术，提出以三维工序模型作为工 艺信息载体来替换二维工序简图的思路。针对工艺模型分析了工艺信息的提取和组织方法。 最后通过实例验证了方法的可行性和有效性。 关键词：机加工艺；三维可视化；工艺信息模型 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ００９－０１ ３４（２０１ ３）０２（下）－００２６－０５ Ｄｏｉ：１ ０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００９－０１ ３４．２０１ ３．０２（下）．０８
０引言
计算机辅助工艺规划（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ
Ｐｌａｎｎｉｎｇ，ＣＡＰＰ）是将产品设计信息转换为各种加
工制造、管理信息的关键环节，是企业信息化建
设中联系设计和生产的纽带，同时也为企业的管
理部门提供相关的数据，是企业信息交换的中间
环节。工艺规程作为工艺规划的输出结果，在整
个工艺过程中有着不可替代的作用。目前，多数
制造企业的工艺规程还是以二维纸质文档的形式
下发到车间，这种传统的信息传递方式存在以下
缺点：１）信息传递效率较低，限制了管理和生产
效率的提升；２）生产一线的信息更新难以及时、
准确的反馈和控制；３）纸质文档易于损坏，易受
油渍、粉尘等污染，使得数据和图迹模糊不清；
工序MBD模型的参数化驱动生成方法
第1"期
2017年12月组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing TechnitjueNo. 12
Dec. 2017
文章编号
：1001 -2265 (2017) 12 -0129 -04 D01：
10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 12.032
工序MED模型的参数化驱动生成方法#
周秋忠\郭具涛2，徐万洪3
(1.沈阳理工大学汽车与交通学院，沈阳110159;2.上海航天精密机械研究所，上海201600;3.浙江
万里扬变速器股份有限公司，浙江金华321000)
摘要
：针对当前工序MBD(M〇del Based Definition，基于模型的定义）模型生成中存在的问题，提出了
一种基于参数化驱动的自动生成方法。首先分析了工艺MBD模型与工序MBD模型的相互关系。
结合三维工艺设计系统与三维产品设计系统，详细阐述了参数化驱动生成工序MBD模型的操作流
程;在此基础上，提出了按逆序方式驱动生成各道工序的工序MBD模型时对应驱动参数值的计算流
程。同时，论述了三维工艺设计系统的功能框架及其信息模型。最后用实例证明工序MBD模型可
以通过参数化驱动实现自动生成。
关键词
：工艺MBD模型；参数化驱动；工艺设计系统
中图分类号
:TH166;TG506 文献标识码
:A
Parametric Driven Based Generation Method of JOB MED Model
ZHOU
Qin-
zliong1 ,
GU0
Ju-
tao2,
XU
Wan-
hong3
(1.
School
of
Automotive &
Transportation,
Shenyang
Ligong
University,
Shenyang 110159,
China； 2.
Shang
hai
Spaceflight
Precision
四部三维工艺设计管理系统技术方案V11
四部三维工艺系统
技术方案
xx
2017年5月
四部三维工艺系统技术方案
I
目 录
1 项目概述 ................................................................................................................................... 1
1.1 项目背景 ..................................................................................................................... 1
1.1.1 当前工艺业务现状 ........................................................................................... 1
1.1.2 工艺设计与管理存在的问题 ........................................................................... 2
1.2 项目需求分析 ............................................................................................................. 4
1.2.1 三维设计数据下车间 ....................................................................................... 4
1.2.2 工艺BOM建立与管理 ....................................................................................... 4
基于Creo从零件设计模型到铸件模型的特征处理方法
532FOUNDRV 试验研究Vol.70 No.5 2021
基于Creo从零件设计模型到铸件模型的
特征处理方法
刘江锋1,董玉德1,崔宇翔1,周弓1,邹文兵2,刘颖卓2
(1.合肥工业大学机械工程学院，安徽合肥230009; 2.上海航天精密机械研究所，上海201600)
摘要：针对铸造数值模拟前从零件设计模型到铸件模型的转化过程中，体加工特征处理和面 加工特征处理的繁琐性、操作时的复杂性等问题，提出一种从设计模型到铸件模型特征处理 的方法。该方法建立在实际生产需求和特征建模技术的基础上，以Creo 2.0为研发平台，实现
了转化过程中特征处理的优化。首先基于特征识别，遍历模型中所有的特征，把不铸出特征 进行批量抑制；其次，封装了柔性建模的偏移和替代命令，以加厚以及用参考面替代的方式 实现了添加加工余量的要求。并以航天零件中的舱体为例验证了所提方法的有效性。
关键词：铸件模型；特征建模技术；特征识别；批量特征抑制；封装
作者简介：刘江锋（1996-),男， 硕士生，研究方向为数字 化设计与制造。电话： 150****7071, E-mail： alanfengliu@ 163 .com 通讯作者：董玉德，男，博士，教 授，博士生导师。E-mail: yddong@
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1001-4977(2021) 05-0532-08
基金项目：国家自然科^基金：51775159 )。 收稿曰期：2020-11-17收到初稿, 2020-12-24收到修订稿。计算机辅助设计（CAD)技术在大型铸钢件铸造中的应用，将传统的手工绘
制工艺进行了改变，提升了大型铸钢件铸造的工艺速度，提升了新产品的市场竞争 力，也加快了大型铸钢件的工艺设计速率[l_\ CAD技术在铸造仿真领域同样有很大
贡献，在铸件产品的设计过程中，要对铸件充型、凝固和冷却过程进行模拟，对铸 件凝固过程应力数值模拟及残余应力变形预测，铸件凝固过程中微观组织模拟等w,
基于加工特征的UG快速编程技术
本文介绍了加 工特征技术在数控 程序快速编制中的 鹰用．．由于加工特 征用于描述零件制 造过程中的信息， 所以便于ｃＡＰＰ与 ＣＡＭ嶷成、在基于 特征的ＣＡＰＰ系统 理论的基础上，本 文提出了加工特征 与ＵＧ加工操作之闻 的映射方法，给出 了内嵌于ＵＧ软件的 快速ＮＣ程序生成系 统框架．并介绍了 系统关键技术、作 者在文章鹾后还给 出了验证该系统的 加工实例、、 基于加工特征的
Ｕ Ｇ快速编程技术
口南京航空航天大学机电学院刘锋周燕飞冷晟
在传统的ＣＡＰＰ／ＣＡＭ系统中， ＣＡＭ系统通常是技术人员根据 ＣＡＰＰ系统输出的工艺卡片，以手工 的方式生成零件的ＮＣ加工程序。 此种编程模式自动化程度不高，效 率低下，而且对设计人员的知识水 平要求也高，工作量大。 制造特征用于描述零件制造 过程中的信息，包括零件和特征的 加工方法、加工基准、加工精度要 求、切削用量、机床、刀具、量 具、材料状态等特征信息。加工特 征用于ＣＡＰＰ／ＣＡＭ系统有着独特的优 点：工艺安排的对象为加工特征， 安排依据也由加工特征的加工方法 和加工特征的加工顺序决定；系统 的输出也不再是工艺卡片，而是 加工特征的加工序列；便于ＣＡＰＰ与 ＣＡＭ之间的集成。 针对目前数控编程中存在的问 题，鉴于加工特征自身的优点，本 文以加工特征为中心，在研究了特 征识别技术的基础上，介绍了基于 加工特征和ｕＧ软件的快速编程技术 的系统框架和关键技术。
一、特征定义和识别技术 １．加工特征定义 特征技术是将人工智能应用 于实体模型的结果。从设计和制造 的角度来看，由于应用背景不同， 所以对特征的描述也不相同，如图 １所示。南此可见，加工特征是在 形状特征的基础上，适当建立加工 ７８ ＣＡＤ／ＣＡＭ与制造业信息化・ＷＷＷ ｉｃａ０ ｃｏｒｎ ｃｆｌ 设备模型、毛坯模型、夹具模型和 刀具模型的条件Ｆ形成的。加工特 征与形状特征之间存在着一定的映 射关系，加工特征可以看作是形状 特征的个子集。
三维工艺设计(5篇)
三维工艺设计(5篇)
三维工艺设计(5篇)
三维工艺设计范文第1篇
三维工艺设计工具与PDM集成主要包括以下几个方面：上游设计数据的引用与调用；制造资源数据的猎取；三维工艺规程生效与。
针对上述集成及需求，我们自主开发了面对航空发动机的三维工艺设计系统，从而转变了传统二维表格化工艺设计管理方式：采纳工艺数据结构化处理技术和面对企业数据集成的接口技术，最终实现了三维工艺设计系统与企业PDM系统的集成及应用。
一、国内外工艺设计系统集成应用现状
国外在先进制造技术的驱动下，已经领先采纳数字化制造技术，并且提出虚拟制造的概念。随着数字化制造以及数字扮装配技术的进展，国外在先进制造业领域已经走向领先地位，已经把工艺设计工作从模拟量转变为数字量传递，从根本上转变了工艺设计工作的模式，提出三维数字工艺分析的概念。国外大型航空公司利用数字化技术，取得了可观的效益，通过数字化技术，可以真正实现从设计到工艺的并行方案，并且无差错地实现从虚拟装配到物理装配。
例如：HMS-CAPP（美国）主要应用于机加和装配等工艺设计与管理，提高了效率，削减了变更，提高了数据的精确 性，实现了指令的无纸化，能有效提高工艺的规划和验证水平；CS/CAPP（美国）可管理工装、NC文件、质量数据、物料、工作指令、图形和多媒体等数据对象。 对国内工艺设计现状进行分析，工艺设计处于产品设计和加工制造的中间环节，它是生产技术预备工作的关键步骤。现在使用的工艺设计软件，虽然部分替代了人的手工劳动，缩短了工艺设计时间，降低了劳动强度，提高了工艺文件的质量，缩短了生产预备周期，但并没有从根本上转变传统的串行工艺设计模式，也没实现产品生命周期管控的终极目标。
国内的工艺设计软件例如：华中科技高校开发的KMCAPP（开目CAPP）具有系统管理、工艺管理、工艺设计、工艺资源管理、工艺规章管理和帮助管理等功能模块，在国内的航天、兵器和船舶等行业具有较广的应用；清华高校开发的TH-CAPP（天河CAPP）是典型的“所见即所得”的卡片式工艺设计系统，实现了卡片与工艺数据分开存储，具有比较强的二次开发力量；Teamcenter MPM（制造工艺，西门子PLM定制的类似CAPP的工艺设计系统）为制造企业在工艺规划、工艺设计和工艺仿真过程中供应一系列结构化、可视化的工具和技术，其核心技术可以分为工艺设计和仿真技术。
3D模型重建中成型特征识别与参数提取技术
Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．，２０１１ 微处理机 ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳＳＯＲＳ 第５期 ２０１１年１Ｏ月
３Ｄ模型重建中成型特征识别与参数提取技术米
孙秀峰，张树生，范海涛，王成
（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，西安７１００７２）
摘 要：以数字化工艺卡片为研究对象，在已知成型特征类型的前提下，提出一种新的面向三
维工序模型重建的成型特征识别与参数提取方法。首先对工序图进行连通域的划分，然后采用最 小转角法从连通域中提取成型特征的轮廓线，并与预定义特征进行匹配，对于标准类特征采用编码
法进行特征识别，随后进行尺寸标注识别，从中提取出成型特征的特征参数，重建成型特征的三维
模型。最后，开发了原型系统，并进行了应用验证。 关键词：成型特征；三维工序模型重建；特征识别；参数提取
ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—２２７９．２０１ １．０５．０１６ 中图分类号：ＴＰ３９１．７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—２２７９（２０１１）０５—００５８—０４
ＦＯｒｍｉｎｇ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｏｒ
３ Ｄ ＭｏｄｅＩ ＲｅＣＯｎｓｔｒｕＣｔｉＯｎ
ＳＵＮ Ｘｉｕ—ｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｓｈｕ—ｓｈｅｎｇ，ＦＡＮ Ｈａｉ—ｔａｏ，ＷＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ （Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｓｈｅｅｔｓ ａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｏｒｍｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ３ Ｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ
基于三维模型的机加工艺设计技术
・４０・ ２０１３一Ｏ６
３２（６）
基于三维模型的机加工艺设计技术
斯铁冬 ，张旭 ，丁丁 ，刘颖 ，耿久全
（１．北京理工大学机械与车辆学院，北京１０００８１；２．航天科工集团北京新风机械厂机加工艺组，北京１００８５４）
摘要：为了满足基于模型的定义（ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ＭＢＤ）的发展需求，提出一种在三维环境下机加工艺设
计的方法。通过导入零件设计模型，构建了工艺信息模型，进行工艺路线规划，生成工序模型，最终输出工艺文件，
实现了基于三维模型的工艺设计，并提出了３种工艺信息输出的方法。实例分析结果证明：该方法有利于实现ＣＡＰＰ
和ＣＡＤ系统间的信息交流，具有可行性和有效性。
关键词：加工特征；三维工艺；工艺信息模型；工序模型；计算机辅助工艺设计
中图分类号：ＴＰ３０２ 文献标志码：Ａ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ３Ｄ Ｍｏｄｅｌ—Ｂａｓｅｄ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ
Ｓｉ Ｔｉｅｄｏｎｇ ，Ｚｈａｎｇ Ｘｕ ，Ｄｉｎｇ Ｄｉｎｇ ，Ｌｉｕ Ｙｉｎｇ ，Ｇｅｎｇ Ｊｉｕｑｕａｎ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｖｅｈｉｃｌｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００８ １，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＭａｃｈｉｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ，ＣＡＳＩＣ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｘｉｎｆｅｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ００８５４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ（ＭＢＤ），ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｕｎｄｅｒ ３Ｄ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｉｍｐｕｔｉｎｇ ｐａｒｔ ｄｅｓｉｇｎ ｍｏｄｅｌ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｎ ｐｌａｎ