[发明专利]基于去除特征识别的三维机加工序模型顺序建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于去除特征识别的机加工序模型顺序建模方法，即在机械加工工艺设计过程中，在前一道工序的三维模型上去除某个特征（切削掉）创建出后一道工序的三维模型，第一道工序的三维模型就是毛坯模型，最后一道工序的三维模型就是最终的零件模型。其全部工序三维模型的创建过程与实际加工中零件被逐步切削的过程相一致，也就是顺序建模的方法。属于机械加工技术领域。

背景技术

近十年来，我国机械制造业在产品设计上和管理运营方面的计算机辅助技术取得了巨大的成绩，已经完全实现了全三维产品设计，部分零部件实现了虚拟仿真验证，一定程度上保证了生产的平稳顺畅运行。但综合国内外制造技术发展状况，可以发现，上述传统的CAPP工作都是建立在二维图纸基础之上，同时，工艺设计与产品设计存在着时间和空间上的差异，无法进行协同工作。文字描述加二维图纸是工艺信息的主要表达方式，带来了大量无意义的、重复性的流程和任务，如图纸分析、三维重建、各种工艺报表的编制等等，造成图纸理解易产生歧义、图纸和文字工作量繁重、工艺仿真不可能实现、更改流程复杂繁琐等问题。而三维制造方式下，CAPP系统直接使用三维CAD模型进行工艺设计，不需要三维到二维再到三维的转换，化解了两个系统之间的矛盾，同时三维工艺信息的直观可视性可直接指导生产过程。因而基于二维图纸的传统制造方式正在被三维制造方式逐步取代。

目前，在三维机加工艺设计中，产品模型被直接用于工序设计过程中的工序模型的快速生成。零件加工可能会经历若干道工序，每道工序所对应的加工毛坯形状都不同，这个毛坯模型即该道工序的工序模型，也即中间毛坯模型。其生成结果与工厂环境、加工方式等密切相关。为提高工序模型的建模速度，目前出现的方法有两类：其一是根据最终零件模型进行数控加工程序的编制，之后在仿真加工生成的模型基础上进一步创建工序模型；其二是先深度分析最终零件模型，自动识别待加工特征（即将被切除的材料），然后采用逐步填充的方法逆向生成工序模型。这两类方法各有特点，第一类方法需要对每一步设计都进行数控编程，对于一些不需要数控加工的零件也生成额外的数控程序，工作重复，但其生成模型的过程与实际加工过程一致，能适应多种结构的零件；第二类方法在特征深度分析基础上填补零件，一直返回到最初毛坯模型状态，其成功的前提是要求零件模型的定义过程符合标准要求，否则无法自动识别待加工特征，由于其自动化特点，应用局限性较大。上述两种机加工序模型的创建方法目前都没有形成软件产品，仍然处于研究阶段。由于工序模型创建的效率低，制约了整个三维工艺设计的整体效率的提高。

发明内容

本发明是以解决上述问题为目的，主要解决现有技术工作重复及应用局限性较大的技术问题，而提供一种基于去除特征识别的三维机加工序模型顺序建模方法。

其中，去除特征是指机械加工过程中需要从毛坯上切去材料的形状特征；工序模型是指机加工艺中某道工序完成后所得到的三维模型，该模型处于原始毛坯和最终零件之间的某种状态，对应于该道工序的加工任务。

该方法充分利用原始零件模型的几何特征，通过包络算法得到最初零件毛坯模型（即第一道工序模型），然后在毛坯模型上识别下一道工序需要去除的特征，得到下一道工序模型，以此类推，逐步得到每一道工序的三维模型，并最终得到零件模型。该方法按照实际机加工艺操作的顺序快速的创建工序模型，克服三维工艺设计对原始零件模型设计质量要求的问题，从而提高三维工艺设计系统的整体效率。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：基于去除特征识别的三维机加工序模型顺序建模方法，该方法首先对去除特征进行分类和定义；其次在此分类基础上进行去除特征的识别；最后在去除特征识别的结果基础上完成工序模型的建模。具体技术路线如下：

1）去除特征的分类和定义

去除特征共分为六大类，分别为：边界特征、内陷特征、贯通特征、螺纹特征、环形特征和其他特征。

(1)边界特征

是指在工序模型上直接去除的至少与两个以上的毛坯表面相交的位于边界的形状。

(2)内陷特征

是指只与一个毛坯表面相交的内凹的不贯通的形状。

(3)贯通特征

是指在工序毛坯上去除的至少与两个以上的毛坯表面相交的通透的位于毛坯内部的形状。

(4)螺纹特征

是指去除材料之后形成的剩余形状是螺纹的情况,包括内外螺纹。

(5)环形特征

是指通过车削或铣削去除的圆环形形状。

(6)其它特征

是指需要精加工修整的所有表面特征。