基于模型定义的制造特征信息建模及应用

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1、基于模型定义的制造特征信息建模及应用0引言基于模型的定义技术是将产品的所有相关的工艺描述、属性、皆理等信息都附若在产品三维模型中的数字化定义方法它使三维数模作为生产制造过程中的唯-依据，改变了传统的由三维实体模型来描述几何信息，而用二维国纸来定义尺寸、公差和工艺侑息的产品数字化定义方法棊于模型的定义技术是面向产品生命周期的数字化定义技术。然而，从口前企业MBD技术的应用悄况来看，仅设计部门实现了基于三维模型的设计，而工艺部门仍然采用传统的二维工程图。为了实现三维环境下工艺设计，文献［3］和文緻［4］提出来工序模型的概念，这

2、些为MBD的深化应用奠定了基础’制造特征址工序模型上具有语义的几何实体，它不仅能够表达几何信息，而且对于尺寸公差、形位公差、表面粗糙度零产品制造信息（ProductManufacturingInformation,PMI）也能够进行很好地表达。为了实现MBD技术在工艺设计中的应用，本文提出了基于模型定义的制造特征信息建模方法，并对制造特征侑息在工艺设计中的应用进行了研究。1基于模型定义的制造特征信息定义框架制造转征是指工件上一个具冇语义的几何实体，它描述了一个工件的材料切除区域，表达一个加工过程的结果⑼.制造特征不仅能够表

3、达产品的几何信息，而且对于尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等产品制造信息也能够进行表达。通过对工艺设计过程中所涉及到的产品制造信息进行分析，同时案照GB/T24734《技术产品文件数字化产品定义数据通则》叫建立了基于模里定义的制造特征信息定义框架，如图1所示。1）几何元素儿何元素描述/制造特征的形状特征，包括模舉几何和辅助几何.其中，模型儿何是指产品定义数据中表达设计产品的几何元素：辅助儿何是指包含在产品定义数据中的几何元索，用来表达设计要求，但不表示产品的实体模型，如建模过程中建立的辅助平面、中心线等。模型几何分为几何特征

4、、儿何形面和几何区域。其中，几何特征是建模过程中对加工特征形状描述所使用的特定形状，如螺纹、倒角等；几何形面是构成加工特征形状的基本几何要索，如平面、柱面、曲面等；几何区域是几何形面上具有特定要求的部分区域，如平面上具有特殊刚度的部分区域（呵。2）三维标注三维标注描述了制造特征的梢度特征，主要包括定位精度和定形精度。三维标注是指直接显示在三维模型上的尺寸（公差）、几何公差、«面粗糙度、注释和标记。其中，尺寸（公羞）包图I制适特征信息立义梅架一4恬定位尺寸（公羞）和定形尺寸《公差〉.定位一尺寸（公差）描述了制造特征的位麗信息

5、・定形尺寸（公差）描述了加工特征本身的几何尺寸，如外H1特征的直说、长度：几何公羞包括形状公差、方向公菱、轮廓度公差、位置度公差和眺动公羞，其中，形状公差分为宜线度、平而度、«度和圖柱度.方向公差分为垂白•度、平行度和倾斜度，轮廊度公差分为线轮廓度和面轮廉度，位詈度公差分为同轴度、同心度和对称度，跳动公差分为岡跳动和全跳动.3）展性屍性足指表达产品定义或产品模空符征所需蠻的不可见的佶息，这型13息町以通过杳均得到.制造特征的属性描述了制造特征的基本信息和特征的工艺信息.特征的基本借息包括制造特征类型、制造转征名称等；制造特

6、征的工艺信.旦主耍卮描加工该特征所采用的加工操作信息，加工操作足指制造特征的一次切削过程.2制造特征的分类不同制造企业的制造特征差别比较大，例如对于航空制造企业.制造特征主要有筋特征、m特征、孔特征，对于装备制造企业，制造特征主要有外聊特征、平面特征、孔特征等“本文通过对某企业典型零件的制造特征进行分析■同时参考STEPAP224标准，按照特征的加工方法，将制造特征分为三大类：诜削类特征、午削类特征、钻削类特征，如图2所示.1）洗削类特征统削类特征足一类比较常见的特征，主要包括面域、型腔、槽、台阶、凸台和刀具轨逮。按照特征

7、的加I方法，这几类铳削类特征又可以分为铳面、铁型脱、铳轨迹竽.<^}£jT"LTm]4R"血]r—•pwaei卜ftuHM1N・I—«Al.卜T・仇卜I"*■几

8、图2利逍待征的分类2）车削类转征车削类特征主要包括外啊、回转转征和滚花。车削类特征的加工方法主要包恬粗车、车退刀槽、箱车、车端面、车螺纹導，3）钻削类特征钻削类特征主要包ft；孔和螺纹.钻削类特征的加工方法主要包括钻孔、枝孔、攻丝、锋孔3制造特征的实例化任制造转征信息模空建立过程中，采用面向对◎的方法，引入養和实例的概念，握出了制造特征类、制造特征实例和制造特

9、征实例化的概念.1）制造特征类从零件的加工方面考虑，将具有相似几何形状、相似加工方法的-•类制造特征进行抽敏，形成制造特征类.制造特征类具有层次关系，在制适特tf分类树中的分支节点为接口，接口只能继承，不能实例化:征分类树的叶节点怪类，类苏承接II屮的属性，可以对类进行实例化牛成制造特征'丈例。例如・对