[发明专利]基于MBD的汽车典型机加工零件三维工艺设计方法及平台

说明书

本发明属于计算机辅助工艺设计技术领域，公开了一种基于MBD的汽车典型机加工零件三维工艺设计方法及平台，以三维CAD软件为载体，以MBD设计模型为唯一数据输入，以工艺MBD模型为数据输出，设计流程中包括MBD相关标准的建立，MBD设计模型的创建，特征分类与特征库的创建，特征识别与信息提取，加工元的生成，加工元聚类生成工序，工序排序，制造特征体、工序模型的创建等步骤。本发明的最终应用示例是在以NX为载体，C++和NXopen语言开发的三维CAPP系统中实现，本发明可以快速生成集合了工序模型与制造特征体的工艺MBD模型，可实现工艺设计流程的可视化，提高工艺设计效率，为CAD/CAPP/CAM的集成奠定基础。

技术领域

本发明属于计算机辅助工艺设计技术领域，尤其涉及一种基于MBD的汽车典型机加工零件三维工艺设计方法及平台。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

基于模型的定义(Model Based Definition，MBD)是一种面向计算机应用的产品数字化定义技术，其核心思想是将与三维实体模型相关的产品尺寸、几何公差、基准、表面粗糙度等详细信息统一集成于三维实体模型中，用该集成的三维实体模型来完整的表达产品的定义信息，并将其作为产品制造过程中的唯一依据，完全摒弃了传统结构设计过程中以二维CAD图纸来表达实体模型的方式，从而使得整个产品生命周期内的数据唯一性得到保证。消除了数据传递过程中产生的歧义，大大提高了产品设计的效率。

目前国内外MBD技术主要应用于航空航天产品设计与装配领域，在汽车产品设计领域还寥寥无几，小部分汽车企业开始引用MBD技术，但仍处于初步探索阶段，并未形成规模化标准化的生产体系。

综上所述，现有技术存在的问题是：

MBD应用标准不统一或者没有规范化的标准体系；部分企业根据自身基本需要并结合国家相关标准编制了MBD技术应用标准，适用于企业自身的各类产品。但是不同企业“五花八门”式的MBD技术标准，为跨行业、跨企业的分工合作造成极大阻碍，难以形成统一的标准体系与应用环境。

CAPP系统中的数字化建模手段落后；当前，在产品三维工艺设计的制造特征体和工序模型创建过程中，均依赖三维CAD软件的基本建模功能，设计人员手工操作进行模型创建，导致产生了众多重复的工作，无法快速、准确地创建相应模型，也无法满足MBD数据集对三维数据的规范性、准确性、完整性的要求。

CAPP系统的信息集成度差；目前基于MBD的三维CAPP系统的信息集成缺少完整的三维工艺数据模型的支撑，而且数据未系统化管理，造成工艺、制造环节的三维数字化仿真工作难以开展，即形成了CAD/CAPP/CAM的数据流通壁垒，导致无法通过工艺数字化仿真的反馈结果来判断工艺方案的低劣，无法实现信息的高度集成。

现有技术中零部件工艺设计效率低下，设计过程不可视。

因此将MBD技术大力引入汽车零部件设计领域是非常有必要的，急需寻找到一种可以快速、准确地创建工艺MBD模型的三维工艺设计方法，形成CAD/CAPP/CAM高度集成的MBD应用体系。

解决上述技术问题的难度和意义：

解决上述技术问题的难点包括：

加工特征的识别。指从设计模型中通过一定的算法识别出具有特定加工语义的制造特征信息。归纳总结特征识别算法总共有四大类：基于体分解的特征识别算法、基于痕迹的特征识别算法、基于图匹配的特征识别算法以及基于混合式的特征识别算法，目前各类识别方法均存在识别效率、算法复杂的问题。

工艺MBD模型的创建，即制造特征体和工序模型的创建。工艺MBD模型可以完整地表达零件从毛坯经过粗加工、半精加工和精加工逐步形成最终设计模型的演变过程。目前大都是借助人工交互的方式及参数化建模手段来创建工艺模型，其建模通用性差，生成效率偏低，与工艺模型的快速创建理念相违背。