一種面向組件加工的工藝模型構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工藝模型構(gòu)建方法，尤其涉及一種面向組件加工的工藝模型構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三維CAD (Computer Aided Design)系統(tǒng)目前已成為企業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)平臺，基于三維CAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)已非常普及。然而目前的工藝設(shè)計(jì)大多以二維工程圖為基礎(chǔ)，三維模型僅作為工藝設(shè)計(jì)參考，不是法定的數(shù)據(jù)輸入，無法有效利用三維設(shè)計(jì)模型，導(dǎo)致設(shè)計(jì)工藝數(shù)據(jù)源不統(tǒng)一，難以保持關(guān)聯(lián)。
[0003]組件加工是一種重要的工藝方法，通常在零部件通過裝配或焊接形成整體后進(jìn)行，如配打、焊后加工等，用于消除變形和誤差積累，保證組件的精度要求，在復(fù)雜機(jī)電裝備的生產(chǎn)過程中大量存在，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)件種類及數(shù)量也較多，如雷達(dá)裝備轉(zhuǎn)臺與撐腿機(jī)構(gòu)、起重機(jī)臂體、衛(wèi)星薄壁密封艙等。與單純的零件加工工藝和組件裝配工藝不同，組件加工融合了多種工藝類型，如機(jī)加、裝配、焊接、涂敷、電鍍、檢驗(yàn)等，涉及信息種類較為繁雜，各種工藝類型體現(xiàn)的工藝信息差別較大。目前組件加工工藝設(shè)計(jì)仍停留在傳統(tǒng)二維模式，信息載體以紙質(zhì)為主，紙質(zhì)信息載體種類繁多(二維工程圖、工藝卡片、操作指導(dǎo)書、工藝附圖等)，難以實(shí)現(xiàn)直觀、交互地表達(dá)實(shí)際生產(chǎn)制造過程，信息獲取較為困難，且多類紙質(zhì)信息載體也不利于管理和變更，給工藝設(shè)計(jì)過程及下游工人理解和使用帶來困難。三維工藝是目前數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其關(guān)鍵是利用三維模型的表現(xiàn)力，直觀展示制造過程幾何實(shí)體、加工要求等內(nèi)容，動態(tài)反應(yīng)產(chǎn)品在制造中的變化過程。工藝模型作為三維工藝信息載體，其構(gòu)建方法是其核心問題之一，直接關(guān)系到三維工藝技術(shù)的實(shí)施與應(yīng)用。
[0004]目前關(guān)于工藝模型構(gòu)建方法的研究主要集中在零件加工工藝和組件裝配工藝，且側(cè)重點(diǎn)不同。零件加工工藝的研究主要是通過零件設(shè)計(jì)模型，結(jié)合特征識別技術(shù)自動識別零件待加工特征，采用正向減材料或逆向增材料方式得到零件工序模型，然后結(jié)合CAPP/CAM系統(tǒng)的功能及必要的人機(jī)交互完成工藝路線、工藝規(guī)程的編制及信息標(biāo)注，最后輸出零件三維工藝卡片及對應(yīng)的NC代碼，具體可參見相關(guān)的專利和期刊文獻(xiàn)，如已授權(quán)的發(fā)明專利《飛機(jī)復(fù)雜構(gòu)件快速數(shù)控加工準(zhǔn)備系統(tǒng)及方法》(公開號CN101763068B，公開日2011.11.09)、《三維可視化工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法》(公開號CN101339575B，公開日2011.04.13)、《一種利用三維工藝加工零件的方法》(公開號CN101875165B，公開日2010.12.15)、《一種動態(tài)三維工藝模型的構(gòu)建方法》(公開號CN102722614B，公開日2012.11.28)等。
[0005]組件裝配工藝方面，大多數(shù)大研究集中在裝配工藝設(shè)計(jì)及結(jié)果的可視化發(fā)布。例如發(fā)明專利《基于WEB的三維裝配工藝文件及現(xiàn)場示教的實(shí)現(xiàn)方法》(公開號CN100559375C，公開日2008.07.23)公開了一種通過Internet/Intranet編制三維裝配工藝文件和裝配動畫的方法，可以方便直觀地對裝配現(xiàn)場的操作人員起到示教作用。但是，這樣得到的三維裝配工藝文件無法與現(xiàn)場裝配操作人員進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等交互操作，無法從整體上了解和把握工藝過程，同時由于裝配動畫的視角已固定，也無法完整表達(dá)工藝細(xì)節(jié)信息，難以達(dá)到理想的效果。在審發(fā)明專利《基于裝配過程仿真的產(chǎn)品裝配工藝生成的方法》公開了一種基于裝配過程仿真的機(jī)電產(chǎn)品裝配工藝生成方法，包括產(chǎn)品虛擬裝配過程仿真、產(chǎn)品裝配仿真過程信息模型建立、產(chǎn)品裝配仿真過程信息模型到產(chǎn)品裝配工藝模型的映射、裝配工藝卡和明細(xì)表輸出四個步驟，通過裝配仿真過程信息記錄和適當(dāng)修改，可形成滿足企業(yè)實(shí)際要求的裝配工藝文件，但無法適用于組件加工多種工藝類型融合的特點(diǎn)。期刊文獻(xiàn)《基于輕量化模型的三維裝配工藝文件生成技術(shù)》提出了一種基于三維輕量化裝配工藝文件生成方法，用于實(shí)現(xiàn)三維裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真信息的現(xiàn)場發(fā)布，但更加偏向于下游數(shù)據(jù)的生成與發(fā)布的研究，而上游工藝設(shè)計(jì)階段工藝模型的構(gòu)建描述較少。
[0006]事實(shí)上，目前已有的研究大多還是停留在理論層面，而與實(shí)際工藝設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程尚有差距。由于絕大多數(shù)企業(yè)設(shè)計(jì)和工藝尚屬分離狀態(tài)，設(shè)計(jì)人員和工藝人員屬于不同的部門或業(yè)務(wù)領(lǐng)域，還難以做到設(shè)計(jì)和工藝的高度融合。在實(shí)際業(yè)務(wù)層面的表現(xiàn)為，在企業(yè)PDM(Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員對三維設(shè)計(jì)模型負(fù)責(zé)，具備創(chuàng)建、修改、提出審批等權(quán)限。而工藝詳細(xì)設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)的后續(xù)環(huán)節(jié)，其數(shù)據(jù)輸入為EBOM(Engineering Bill of Material，工程物料清單)中處于發(fā)布狀態(tài)的三維設(shè)計(jì)模型。工藝人員不具備修改的權(quán)限，開展工藝設(shè)計(jì)活動應(yīng)在不改變設(shè)計(jì)模型結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行。組件設(shè)計(jì)模型的建模對工藝模型的構(gòu)建方式方法影響很大，其能否代表真實(shí)的制造過程直接影響到組件加工工藝模型的繁易程度。在CAD環(huán)境下，組件加工設(shè)計(jì)模型包括裝配模型和零件模型。
[0007]目前裝配模型和零件模型建模主要有以下兩種方式。
[0008]1)組件特征建立在零件級
[0009]裝配模型建模過程無法反映組件真實(shí)的焊接裝配后再加工的制造過程，裝配結(jié)構(gòu)樹僅體現(xiàn)各組成零部件的層次關(guān)系，而無特征節(jié)點(diǎn)。零件模型代表的是真實(shí)零件的最終形狀，但無法反映焊接裝配后再加工的過程。注:特征、裝配結(jié)構(gòu)樹術(shù)語可參照《GB/T26099.1-2010機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則》。
[0010]2)組件特征建立在組件級
[0011]三維設(shè)計(jì)模型在CAD系統(tǒng)中為裝配模型，裝配結(jié)構(gòu)樹除了包含各組成零部件的層次關(guān)系外，還附帶加工特征節(jié)點(diǎn)，體現(xiàn)了各組成零件的最終形狀，其建模過程代表了該組件真實(shí)的加工過程。零件模型描述的是該零件參與焊接或裝配前的形狀。
[0012]與本發(fā)明最相近的實(shí)現(xiàn)方案是《一種動態(tài)三維工藝模型的構(gòu)建方法》(公開號CN102722614B，公開日2012.11.28，專利號ZL201210178949.6)，該發(fā)明專利以機(jī)加零件為對象，提供了一種機(jī)加零件三維工藝模型的構(gòu)建方法，包括1)讀取設(shè)計(jì)模型，建立工藝參考模型；2)自動計(jì)算生成毛坯模型，與工藝參考模型同位置自動裝配；3)工藝規(guī)程組織與管理；4)加工特征動態(tài)創(chuàng)建；5)工藝規(guī)程與特征相關(guān)聯(lián)；6)工藝信息及模型存儲等六個步驟?？梢钥闯觯搶＠饕槍Φ臋C(jī)加零件三維工藝模型的構(gòu)建問題，融合零件加工過程各類工藝信息。
[0013]而組件加工融合了機(jī)加、裝配、焊接、涂敷、鍍覆、檢驗(yàn)等多種工藝類型，各種工藝類型體現(xiàn)的工藝信息差別較大。如機(jī)加工藝主要體現(xiàn)加工方法、加工特征、尺寸、公差、表面結(jié)構(gòu)、幾何公差、刀具、加工參數(shù)等信息，焊接工藝需體現(xiàn)焊接零部件、焊縫符號、焊接方法、焊接順序、工裝、焊接參數(shù)等，裝配工藝應(yīng)表明裝配明細(xì)、裝配順序、工裝、裝配參數(shù)等，鍍覆工藝需體現(xiàn)鍍覆方法、鍍層材料、鍍層厚度等。
[0014]因此，組件加工對應(yīng)的工藝模型至少需滿足以下兩個要求:1)以三維設(shè)計(jì)模型為依據(jù)，統(tǒng)一設(shè)計(jì)工藝數(shù)據(jù)源，保持設(shè)計(jì)模型和工藝模型的關(guān)聯(lián)；2)工藝模型包含整個組件加工過程的工藝信息，以便于后期按需提取生成各工序?qū)?yīng)的工序模型和不同種類的工藝?目息。
[0015]由上述分析可以看出，針對三維工藝模型構(gòu)建的技術(shù)問題，目前的研究大多集中在零件工藝和組件裝配過程可視化等技術(shù)點(diǎn)。而針對組件加工工藝三維工藝模型構(gòu)建，目前公開的技術(shù)方案尚無法較好地解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的在于提供一種面向組件加工的工藝模型構(gòu)建方法，