基于step-nc的智能加工特征信息定制

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1、基于STEP-NC的智能加工特征信息定制*仇晓黎1XunXu2刘晓军1(1．东南大学机械学院江苏南京；2．DepartmentofMechanicalEngineering,UniversityofAuckland,PrivateBag92019,NewZealand摘要STEP-NC具有工步特征，因而可用于实现智能数控加工。应用STEP-NC的数据结构特点，研究了基于STEP-NC工步特征的工艺设计中的关键技术，包括几何信息转换，特征信息提取，工艺设计，STEP-NC文件生成等。特别是对AP203文件的词法分析，以及AP203与几何信息库之间的数据互操作开展了具体研究。所

2、设计开发的面向智能加工的工艺设计系统表明，应用STEP-NC可以实现CAD/CAM之间信息集成和互操作。关键词STEP-NC；智能加工；可互操；工艺设计；定制中图分类号TH3910前言*江苏省自然科学基金（BK），东南大学自然科学基金预研项目（XJ），某部委预先研究项目（NO.）智能加工是智能制造的物理基础，要对所加工的工件信息有全面的了解，才能对加工过程进行有效地调整和优化操作。而传统的G代码、M代码是一种面向运动和开关控制的数控程序，缺乏相应的信息，已经成为数控智能加工的瓶颈[1]。STEP-NC（StandardfortheExchangeofProductModel

3、Data-compliantNumericalControldatainterface）作为下一代数控标准，将STEP标准延伸到自动化制造的底层设备，能够在CAD/CAM系统和CNC机床之间传输，从而建立一整条制造网的高速公路[1]，是实现智能加工，进而实现智能制造的一个有效途径。该标准应用面向对象的“加工工步”概念，而不是机床刀具运动，来确定加工工艺，从而克服了ISO6983的缺陷。“加工工步”对应于高级加工特征和相关的工艺参数，而CNC则将相应的“加工工步”转换为轴的运动和刀具的操作。STEP-NC的研究较具代表性的项目有欧洲的STEP-NC项目(1991)、美国的Su

4、perModal项目(2002)、日本的DigitalMaster项目，以及新西兰Aucland大学制造系统研究室，英国BATH大学创新技术研究中心（IMRC）、德国AACHEN科技大学等。国内研究人员在这方面也做了很多研究，涉及的领域也越来越广泛。1基于STEP-NC的加工工艺特征1.1STEP-NC加工特征STEP-NC包括13个部分[2]，其最大的好处是可以利用现存的ISO10303的数据模型。STEP-NC将产品模型数据转换标准STEP扩展到CNC领域，要求CNC系统直接使用符合STEP标准的CAD三维数据模型（包括工件几何数据、参数配置和制造特征）、工艺信息和刀具

5、信息直接产生加工程序。图1STEP-NC加工特征的构造如图1所示，STEP-NC文件中通常只包一个工程语句(Project)，工作方案(WorkPlan)是加工工步(maching_workingstep)的一个序列。加工工步是加工过程的基本组成部分，它将工件(workpiece)几何信息与工艺信息联系在一起，工件几何信息是由加工特征(meaching_feature)来定义。加工特征是指工件上一个具有语义的几何实体，由工件的几何特征转换而来，它描述一个工件的材料切除区域，表达一个加工过程的结果，例如槽(pocket)、平面(plane)、孔(hole)等。工艺信息包括工艺

6、方法，工艺方法通过刀具信息、加工策略、程序架构和机床辅助功能等信息来表达。工艺方法是指具体的切削方法，如端铣、钻削等。刀具是指该工步所选用的刀具种类、型号和参数。走刀策略包括进退刀方式和切削方式（如环切、行切等）。工艺参数是指加工时的切削用量，机床辅助功能指切削液开关等功能。1.2词法分析与信息提取工艺设计的前提是信息提取，通过对零件的STEP文件进行解析，提取STEP文件的头段部分的文件名、文件描述、文件模式信息和数据段中用于描述零件几何外形的实体信息，并将这些信息存储到几何信息库中。词法分析是通过对STEP文件的解析，提取出文件中的实体、属性信息，使之与已经定义好的C+

7、+实体类相匹配的过程。词法分析的关键是解析实体语句段中的单词序列，实现与C++实体类的匹配。在完成一个实体语句段的词法分析后，通过Switch语句对字符串变量EntityName（也就是实体名称）进行判断，找到后续程序的入口，从而将该类实体转换成的C++类实例化，完成将STEP文件几何信息写入几何信息库中的操作。2基于STEP的产品几何信息要将STEP文件的几何信息存放到几何信息库中，首先要通过C++开发的程序对STEP文件进行解析，并读取其数据信息，再将几何信息存储到数据库中。因此，系统首先要将EXPRESS数据