复杂近净成形产品CAD模型多视域转换平台研究

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1、复杂近净成形产品CAD模型多视域转换平台研究摘要：鉴于传统特征识别技术在实现复杂近净成形产品CAD模型与其他应用系统信息共享与集成过程中遇到的困难，提出了基于全局曲率分析的特征识别算法以及面向多应用领域的层次化几何抽象表达方式。基于产品几何模型中曲面的曲率分析结果，对曲面进行分类和分割以获得与原CAD模型相对应的曲率域表示层，并进一步从中识别出独立于应用领域的凸凹特征表示层。通过将不同抽象程度的产品模型表达方式和面向特定领域的知识、规则和算法进行融合，为不同应用领域提供所需的产品信息模型，最终实现产品CAD模型在下游各应用系统间的信息共享与集成，并以钣金成形与注塑成形领域中的两个

2、实例验证了该方法的可行性和有效性。关键词：近净成形；自由曲面；特征识别；多视域模型转换TheStudyofMultipleViewConversionPlatformofProductCADModelforComplexNear-net-shapeAbstract：Tosolvethedifficultyinachievingtheintegrationandsharingofproductinformationofcomplexnear-net-shapeproductusingconventionalfeaturerecognitionmethod,aglobalcurvat

3、ureanalysis-basedfeaturerecognitionmethodandamulti-levelrepresentationschemaofgeometricabstractionwasproposed.Basedonthecurvatureanalysisofthesurfacesinthemodel,theywereclassifiedorsubdividedtoconstructtheCurvatureRegionRepresentation(CR-rep)correspondingtotheoriginalmodel.Thendomainindepende

4、ntdepressionandprotrusionfeatureswhichconstitutedahigherlevelofgeometricabstractionofthemodelwerefurtherextractedfromtheCR-rep.Differentlevelofgeometricabstractionoftheproductmodelassociatedwithdomainspecificknowledge,rulesandalgorithmsprovidedmultipleviewsfordownstreamapplicationsystem,which

5、makestheintegrationandsharingofproductinformationamongallstagesofproductdevelopment.Twocasestudiesinsheetmetalformingandinjectionmouldingarepresentedtoverifythefeasibilityandeffectivenessoftheproposedapproach.Keywords：near-net-shapeforming;freeformsurface;featurerecognition;multipleviewconver

6、sion0引言近净成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术。其中较为常见的近净成形技术包括冲压（钣金成形）、锻造、注塑等加工工艺。由于利用近净成形技术生产零件具有生产效率高、质量好节约能源和原材料以及成本低等一系列的优点，目前已经有越来越多的零件使用以上这些近净成形技术进行制造。另外随着计算机技术的快速发展，CAD、CAE、CAM等各项技术广泛应用于产品的设计和开发过程中，并利用特征技术实现各个应用系统间的集成与信息共享。不同于普通的机加工零件那些使用近净成形工艺制造的零件具有更复杂的几何形状，它们的几何模型通常是由一些自由曲面和过渡曲面以诸如B

7、样条等参数曲面的形式在计算机中表示的。另外由于造型方式以及所使用CAD系统几何内核的不同，造成同样的模型可能具有不同的几何与拓扑关系。目前绝大多数特征识别技术仅限于面向多面体以及一些可以由2.5轴或3轴加工的零件[1-3],这些算法无论是在几何上还是拓扑上都有较大的局限性，因此不完全适用于具有复杂自由曲面模型的特征识别和抽取，从而给计算机辅助近净成形设计过程中不同应用系统间的信息集成和共享带来困难。为此一些学者开展了针对常用二次曲面以及自由曲面的特征识别技术。其中Sonthi等[