工序模型驱动的工艺设计方法
模型驱动的嵌入式系统设计
空间控制技术与应用Aerospace Con tro l and Applicati o n 第34卷 第1期2008年2月模型驱动的嵌入式系统设计吴一帆,张毅玲,周世安(北京控制工程研究所,北京100080)摘 要:随着嵌入式系统设计周期越来越短,功能越来越复杂,越来越多领域的设计人员参与设计,市场需求导向致使需求变更越来越多,以传统文档形式的需求来驱动开发已根本不能满足时间和成本方面的要求。
本文提出了采用可执行模型、动态需求规格和接口控制文档共同作用的驱动嵌入式系统设计方法,它能够较好地满足目前系统设计的要求。
在文中,我们首先介绍了当前嵌入式系统设计中存在的一些问题,然后介绍了模型驱动设计的方法、语言和优点,并对动态需求规格和接口控制文档的执行给出了建议,最后得出模型驱动的嵌入式系统设计是一种行之有效途径的结论。
关键词:模型驱动;统一建模语言;动态需求规格;接口控制文档中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1674 1579(2008)01 0060 05M ode lD ri ven Em bedded Sy ste m D eve l op m entWU Y ifan,Z HANG Y ili n g ,ZHOU Sh ian(B eijing Institute o f Control Engineeri n g,B eijing 100080,China)Abst ract :This paper presen ts a m e t h od for developm ent of e m bedded syste m s .It addresses issues ho w to desi g n a m ulti technolog ies syste m w ith he l p o fm ode,l specs and interface contro l docum ents(I C D ).Theex isti n g proble m s w ith the desi g n are first analyzed .Then the paper addresses the issues that m ode,l acti v e specs and I CD can drive the deve l o pm ent o f e m bedded syste m s effectively during t h e design phase .F i n all y ,so m e usef u l conclusions for t h e e m bedded syste m developm en t driven by m odel are g i v en .K eyw ords :m ode l dri v en ;UM L ;active spec ;I CD收稿日期:2007 12 09作者简介:吴一帆(1972-),男,四川人,高级工程师,研究方向为电子线路设计(e ma i:l w uy @f bice .org .cn)。
一种三维工艺知识多粒度表示与重用方法研究
一种三维工艺知识多粒度表示与重用方法研究孙璞;侯俊杰;石倩;刘骄剑;徐士杰【摘要】针对三维工艺设计以工序模型为核心驱动工艺设计的过程特点,提出了一种三维工艺知识多粒度表示与重用方法.首先,分析了三维工艺知识的组成,明确了工艺知识所包含的信息成分.其次,根据三维工艺设计的过程特点,提出了一种基于三级多叉树的工艺实例知识表示方法,实现了工艺知识在不同粒度的有效表示.并基于该知识表示方法,以知识节点作为检索实例,在不同知识粒度上运用基于实例的推理(Case-Based Reasoning,CBR)方法实现了工艺知识的检索重用.最后,运用实例验证了该方法的有效性.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2016(038)003【总页数】5页(P97-101)【关键词】三维工艺设计;工艺知识表示;工艺知识重用;三级多叉树;知识节点;基于实例推理【作者】孙璞;侯俊杰;石倩;刘骄剑;徐士杰【作者单位】中国航天系统科学与工程研究院,北京100048;中国航天系统科学与工程研究院,北京100048;中国航天系统科学与工程研究院,北京100048;中国航天系统科学与工程研究院,北京100048;中航飞机股份有限公司西安制动分公司,西安713100【正文语种】中文【中图分类】TP391.7工艺设计由于过程复杂、经验性强、涉及面广，致使其对知识的依赖性强[1]。
因此，企业不仅需要对工艺知识加以有效的表示和存储，更需要工艺知识的高效重用。
重用经验知识，不仅可以缩短设计周期、提高设计质量，还有利于促进工艺的继承性和标准化[2]。
随着基于模型的定义（M o d e l - B a s e d Definition,MBD）技术的深化应用，基于MBD的维工艺设计逐渐得到了研究与应用。
与传统二维工艺相比，基于MBD的维工艺以中间工序模型作为工艺演进过程中的知识载体，使得工艺知识与维模型的联系更紧密，工艺知识的表现形式更直观，工艺设计的过程更高效。
IDEF0建模方法
具 有
质量计划• 产品号（FK）
检测规程
具有 • 确定
产品技术性能指标 产品号（FK）
• 性能指标数据表
6 信息系统建模工具
3、IDEF1X方法 应用
质量计划 产品号（FK） 检测规程
物料 物料编号（PK） 物料名称
具有
•
物料质检计划 产品号（FK） 物料编号（FK）
检测规程
指导 检测
Mechanism指“机制”，可以看作系统的支持， 如设备能力、数据库、运行平台等；
箭头表示计划、数据、设备、信息等，可附注说明；
IDEF0箭头实例
总之，输入输出箭头表示活动进行的是什 么(what)，控制箭头表明为何这么做 (why)，而机制箭头表示如何做(how)。
2、IDEF0方法
蓝图 工单 调度表
结点树：
结点号是由盒子的编号推导出 来的。活动图的所有结点号都 用字母A开头。最顶层图形为 A0图，在A0以上只用一个盒子 来代表系统内外关系的图，编 号为A—0。(读作“A减0”，必 要时还可有A一1，A一2）。
应用举例：
基于ASP虚拟企业构建过程的IDEFO模型
IDEFO在建模的开始，先定义系统的内外关系和来龙去 脉。用一个盒子及其接口箭头来表示，确定了系统范围。
3、IDEF1X方法 分类联系：
实体-A / 1 关键字属性--A
产品对象 / 1
关系名
分类关系
分为
实体-B / 2
实体-C/ 3
实体-D / 4
装配件 / 2
零件/ 3
标准件 / 4
6 信息系统建模工具
3、IDEF1X方法 非确定联系：
实体-A / 1 关键字属性--A
《冲压工艺与模具设计》课程标准
《冲压工艺与模具设计》课程标准一、课程名称：冲压工艺与模具设计二、课程性质、学分、学时本课程是模具设计与制造专业的一门核心专业课程。
它是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计有机融合，综合性和实践性较强的课程。
通过学习本门课程使学生掌握冲压工艺的基本知识，掌握冷冲模基本类型和结构，使学生能熟练地设计一般冷冲压模。
本课程共120学时4学分，适用于中职模具设计与制造专业层次教学使用。
三、课程设计思路本课程是一门重要的专业课，在开设本课程前，必须学完机械制图、CAD、金属材料、工程力学、公差配合与技术测量、机械设计、机械制造基础等专业基础课程。
本课程以模具设计与制造专业的职业能力培养为重点，基于工作过程进行教学内容设计，开发学习情景，将课堂延伸到一线工作岗位，“教、学、做”相结合，实施工学交替的“任务驱动”式教学，选择突出学生主作用的教学方法与教学手段，突出考核多元化，教师学生共同参与考核，重在过程考核。
同时分析冲压模具设计与制造职业岗位任职要求，将职业岗位工作任务融入教学内容。
四、课程教学目标通过本课程的学习，1、学会各冲压工艺的实施过程、加工特点和应用场合。
2、学会冲压模具各组成零件结构以及设计冲压模具。
3、学会设计冲压零件的工艺过程。
五、课程学习内容与项目学习目标六、课程考核办法本课程成绩由三部分组成：课程平时表现10%，课程中段考试30%，课程起码考试60%。
七、课程建议1、教学建议：建议学习过程多应用模具模型展现和应用多媒体教学手段来提高学生的直观认识，教学效果采用校内教师、师生互评相结合方式进行。
校内教师评价由督导处、教务处和同行教师来完成，主要评价任课教师的教学态度是否严谨负责，教学目标是否明确、切合实际，教学内容是否准确、教学方法是否适当；师生互评是课程评价的基础，通过师生互评可以提高教学质量。
2、教材建议：建议使用人民邮电出版社出版，欧阳波仪编著的《冲压工艺与模具结构》进行教学。
基于模型定义的飞机工艺数字样机体系的构建
传统的飞机制造方法是运用物理样机进行制造过程中相关问题的分析与研究，其需要耗费大量的时间与精力。
在飞机制造方法不断优化的过程中，逐步从模拟量转化为数字量的飞机研制生产模式，后又转化为现代化研制模式，目前，在三维数字化设计制造技术支持下，已建立起基于建模与仿真的科学设计模式。
一、基于模型定义（MBD ）的工艺数字样机体系建立的意义1.三维数字化设计制造一体化集成应用体系尚未构建完成。
现阶段，本国的飞机制造工艺尚处于发展阶段，与西方国家相比，仍有不小差距，目前，在飞机数字化制造的整个过程中未能实现三维建模技术的完全融合，并且基于模型定义技术的产品定义研究并未完成，还未建立起基于模型定义的数字化工艺设计与产品制造模式，模型设计技术并不完善、制造工艺以及管理能力仍需进一步提升，集设计、制造于一体的三维数字化集成应用体系的构建尚需时日。
2.制造协调信息描述方式与制造模式不匹配。
基于模型定义的三维数字化设计制造能力有利于推动企业研制能力的变革，现已成为相关企业竞争能力提升的关键。
现阶段，已逐步应用模型定义进行产品前端设计，并且采用三维数字模型进行设计信息的有效传递，然而在工艺设计过程中，制造协调相关信息的描述主要是运用文字与图形的二维表达方式，这与目前先进的制造模式并不匹配。
二、飞机工艺数字样机分析工艺数字样机是对飞机整机或子系统及其下级节点的工艺数字模型按照BOM 组织起来的完整集合，它不仅反映了飞机的功能属性，同时还反映了飞机的工艺属性。
其中，飞机工艺数字模型是工艺协调依据模型与飞机设计模型线性叠加的结果。
它不仅反映了设计意图，同时反映了零组件的装配与机加特性；它作为制造与装配的依据，指导技装、专业厂等进行工序模型、工装模型的详细构建。
工艺协调依据模型则是在设计数字模型的基础上，采用MBD 方法对工艺协调依据信息进行规范化建模、数字化描述、结构化组织的结果，它只反映飞机制造协调依据信息。
三、飞机工艺数字样机建模的关键技术分析1.飞机制造协调依据的分类与总结。
工序模型驱动的工艺设计方法
工序模型驱动的工艺设计方法田富君;田锡天;耿俊浩;张振明【摘要】通过分析目前三维环境下工艺设计存在的问题,在工艺设计过程中引入工序模型的概念,并提出了工序模型驱动的工艺设计方法.该方法从零件设计模型到毛坯模型逆向生成零件的加工工序,每规划一道工序,生成一个工序模型,然后基于该工序模型进行下一道工序的规划.在工序模型驱动的工艺设计过程中,加工特征识别、加工元生成以及加工元聚类是影响工艺自动规划的关键,为此,对基于工序模型的混合加工特征识别、基于知识的加工元生成以及基于模糊C-均值的加工元聚类进行了深入的研究.以某型号飞机双面大框零件为例,讨论了所提方法的应用过程,为三维环境下的工艺设计提供了一种新思路.%analyzing the existing problems of process planning based on three-dimensional model, definition of process model was introduced into the process planning, and a process planning method driven by process model was put forward. Contrary to traditional method, this method generated machining process from part design model to blank model, in each designing process, a process model was generated, and then the next process based on this process model was designed until the whole process planning was completed. In the procedures of the method, machining feature recognition, machining element generation and machining element cluster were the key elements to influence the automatic process planning. Therefore, a further study on hybrid interactive feature recognition based on process model, a machining element generation method based on knowledge and a machining element clustering method based on fuzzy C-means wereimplemented. An example of complicated airplane part was taken to discuss the application procedure of the proposed method, which provided a new theory for the process planning based on three-dimensional model.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2011(017)006【总页数】7页(P1128-1134)【关键词】计算机辅助工艺设计;工序模型;特征识别;加工元;模糊C-均值聚类;产品开发【作者】田富君;田锡天;耿俊浩;张振明【作者单位】西北工业大学CAPP与制造工程软件研究所,陕西西安710072;西北工业大学CAPP与制造工程软件研究所,陕西西安710072;西北工业大学CAPP与制造工程软件研究所,陕西西安710072;西北工业大学CAPP与制造工程软件研究所,陕西西安710072【正文语种】中文【中图分类】TH166;TP3910 引言随着全球化市场的形成与互联网技术的发展,产品开发呈现出网络化、协同化和虚拟化三个方面紧密结合的发展趋势。
解析我国先进工艺切削技术的差距与基于可调模型的系统工程的技术对策
产品与技术解析我国先进工艺切削技术的差距与基于可调模型的系统工程的技术对策上海敖智信息有限公司南京能新电力实业有限公司兰州电务段范亚炯杨芸于帆我国制造业的规模与总量已进入世界前列，成为全球制造大国，但发展模式仍比较粗放，核心工艺技术创新能力薄弱，先进工艺切削技术相对制造强国仍有较大差距。
以精密、高效、低成本、绿色为特征的现代现代先进切削技术，在发达国家已成为先进制造业主体技术群的关键技术，综合效应得到空前提高。
相比我国引进的许多高档数控机床和先进刀具却未充分发挥效益。
如何抓住机遇，迎接挑战，以更快的速度、更高的质量、更低的成本、更少的消耗实现刀具核心工艺切削技术的全面突破与飞跃，需要我们尽快熟悉正向设计全面创新的过程要求，并建立、健全相应的机制与对策。
我国制造业的规模与总量已进入世界前列，成为全球制造大国，但发展模式仍比较粗放。
核心工艺技术创新能力薄弱，先进工艺切削技术相对制造强国仍有较大差距。
以精密、高效、低成本、绿色为特征的现代现代先进切削技术，在发达国家已成为先进制造业主体技术群的关键技术，综合效应得到空前提高，相比我国引进的许多高档数控机床和先进刀具却未充分发挥效益。
可能侧重于逆向工程的跟踪研仿，未注重于正向设计可调式刀具的自主创新是其原因之一。
如何抓住机遇，迎接挑战，以更快的速度、更高的质量、更低的成本、更少的消耗实现刀具核心工艺切削技术的全面突破与飞跃，需要我们尽快熟悉正向设计全面创新的过程要求，并建立、健全相应机制与对策。
一、可调式刀具正向设计1．功能分解与系统综合的创新特征相对不可调刀具，可调式刀具技术的含量与复杂程度将越来越高，为缩短研发周期、降低成本，工艺切削设计需在早期综合考虑刀具的一维模型、三维模型、控制模型等，并在概念阶段对产品的架构进行验证和优化，以在研发早期发现和解决工艺切削系统高层设计中适应现代制造业的新要求与新问题。
基于可调模型的现代刀具应用系统工程（MBSE）的解决方案，为刀具的研制与应用提供了一个模型驱动的系统工程工作环境，即从现代工艺切削系统的需求阶段开始即通过模型（而非文档）的不断演化、迭代，实现刀具全生命周期的系统设计，为各节点提供一个公共、通用、无二义性的信息交流平台。
1模锻方法与工艺
2 锻造种类
（三）按行业应用
■柴油机锻件 柴油机是动力机械的一种，它常用来作发动机。以大
型柴油机为例，所用的锻件有汽缸盖、主轴颈、曲轴端 法兰输出端轴、连杆、活塞杆、活塞头、十字头销轴、 曲轴传动齿轮、齿圈、中间齿轮和染油泵体等十余种。
■船用锻件 船用锻件分为三大类，主机锻件、轴系锻件和舵系锻
件。主机锻件与柴油机锻件一样。轴系锻件有推力轴、 中间轴艉轴等。舵系锻件有舵杆、舵柱、舵销等。
模闭式精密模锻还可锻出垂直于锻击方向的孔或凹坑，材料 利用率平均提高20%左右； ▼毛坯在封闭的模膛内成形，变形金属处于更加强大的三向压 力状态，有利于提高金属材料的塑性和产品的力学性能； ▼可分凹模闭式精密模锻可减少甚至取消制坯工步，省去切边 和辅助工序，生产率平均可提高25%~50%。 闭式精密模锻主要问题：对于一些大中型锻件模具寿命低，需 采取多种措施逐步解决。
5 模锻件类型
（1）饼盘类
❖ 外形为圆形面，高度较小
5 模锻件类型
（2）法兰凸缘类
其外形为回转体，带有圆形或长宽尺寸相差不大的 法兰和凸缘。
5模锻件类型
（3）轴杆类
其杆部为圆形，带有圆形或非圆形头部，或中间局 部粗大的直长杆类。
（4）杯筒类
5 模锻件类型
5 模锻件类型
（5）枝芽类
包括单枝芽、多枝芽的实心和空心类锻件。
■石油化工锻件 锻件在石油化工设备中有着广泛的应用。如球形储罐的人孔、
法兰，换热器所需的各种管板、对焊法兰催化裂化反应器的整锻 筒体（压力容器），加氢反应器所用的筒节，化肥设备所需的顶 盖、底盖、封头等均是锻件。
2 锻造种类
（三）按行业应用
■矿山锻件 按设备重量计算，矿山设备中锻件的比重为12-24%。矿山设
精雕加工工艺
精雕技术加工工艺
宁海县高级职业技术中心学校
模、紫铜电极、热切模具等）的加工量大，实际上是希望我们的同学能建立一个正确的加工观 念，能清醒地认识到：面对这种大去除量的加工（别的手段无法替代） ，CNC 雕刻机能否使用 小刀具进行有效率地加工这将影响工件的加工速度。 由上可见小刀具加工量就成为评估产品加工速度的重要指标， 同时也是评价 CNC 雕刻机 性能的重要指标。 谈小刀具的加工量实际上是在讲下述 CNC 雕刻机性能： 是否具有专业的小刀具加工技术——开槽式等量切削， 以此保证小刀具有效 率地加工，减少刀具磨损量。 床体结构是否稳定。 机械运动精度是否高。 机械结构刚性是否好。 控制系统是否稳定。 驱动系统是否精细。 控制运动是否能做到既稳定又高效——通过稳定的 “快进给” 实现有效率的 加工，这才能胜任大去除量的工作。 是否可以长时间无故障地工作。 是否具有精密的高速电主轴。 是否具有有效的断刀修补技术。
加工理论
二、等量切削
等量切削是小刀具高速雕刻的 CAM 专业技术，无论加工区域如何复杂，该技术可确保 生成具有恒定的切削量、 并规划合理的雕刻路径， 只有等量切削加工方式才能在技术上保证小 刀具高效雕刻。
三、小刀具加工量
小刀具加工量是由我杜撰的一项指标，但是它较为现实的反映出当前 CNC 雕刻对象的基 本状况。 当前 CNC 雕刻机的加工已不似手工仿形铣简单地刻线和划槽，而是在雕刻 CAD 的技术 支持下进行产品形态的加工， 这样材料的去除量较大， 另外由于这些产品的形态只能用小刀具 加工，这样加工量就无形中又增加好大一块，也就是讲随着 CNC 雕刻的加工对象越复杂，小 刀具加工量就会越大，在前面介绍精雕机的加工能力时反复强调加工某工件（如高频模、滴塑
浅谈工艺BOP的构建及应用
浅谈工艺BOP的构建及应用摘要：基于Teamcenter系统，在一体化的设计工艺研发环境下，构建面向工位的制造BOM，搭建基于零部件的结构化工艺数据即工艺BOP，实现产品零部件的模块化、标准化、系列化工艺，从源头上有效降低产品工艺技术准备环节所带来的附加成本，实现高效快捷的数字化工艺规划，以新技术的发展为驱动，助力企业数字化和智能化转型。
关键词：制造BOM结构化工艺工艺BOP引言在工业 4.0 时代，全球数字经济发展按下了快进键，数字技术与实体制造业正在加速融合，我国《“十四五”数字经济发展规划》提出，要以数据为关键要素，以数字技术与实体经济深度融合为主线，协同推进数字产业化和产业数字化，助力传统产业转型升级，培育产业新业态新模式。
一大批新的理念、技术不断涌现，智能制造、数字化工厂等成为热门词，各个行业都在积极探索数字化转型发展之路。
对于制造型企业实施数字化转型而言，工艺至关重要，它将设计师的设计理念转换成制造语言，是连接设计与制造的桥梁。
1工艺BOP概述工艺BOP（Bill Of Process，工艺清单），又称为结构化工艺。
包含了产品工艺流程，及工位所需物料、设备、工装、工具、人员、时间、物流流向、作业方法、质量控制、产品过程控制、设备参数、防差错、安全等，是数字化工厂的核心数据。
2企业实施工艺BOP的意义传统的工艺文件使用WORD、EXCEl或者开目软件编制，输出为PDF文档，操作员工在生产现场使用的是打印后的纸质文件。
这种工作方式无法将工艺与实际操作过程有机结合，使得工艺对生产现场的指导停留在“纸面”上。
结构化工艺是将所有的工艺参数，都以数据库字段值的形式，挂在一棵结构树上，使得工艺参数既可以用报表的形式输出成为工艺文件，又可以传递给下游ERP、MES等执行系统，实现工艺的结构化改造。
3工艺BOP在企业数字化转型中的应用我公司基于西门子公司Teamcenter系统制造工艺规划器，对现有的工艺BOM 和标准作业指导书文件进行重构，搭建面向工位的制造BOM和结构化工艺，为企业实施精益制造生产管理系统（MES），提供精细化和结构化的工艺数据。
快速成型技术的原理工艺过程及技术特点
快速成型技术的原理、工艺过程及技术特点：快速成型属于离散／堆积成型。
它从成型原理上提出一个全新的思维模式维模型，即将计算机上制作的零件三维模型，进行网格化处理并存储，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，由成型头在控制系统的控制下，选择性地固化或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维坯件．然后进行坯件的后处理，形成零件。
快速成型的工艺过程具体如下：l ）产品三维模型的构建。
由于 RP 系统是由三维 CAD 模型直接驱动，因此首先要构建所加工工件的三维CAD 模型。
该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件（如Pro/E , I-DEAS , Solid Works , UG 等）直接构建，也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、CT 断层扫描，得到点云数据，然后利用反求工程的方法来构造三维模型。
2 ）三维模型的近似处理。
由于产品往往有一些不规则的自由曲面，加工前要对模型进行近似处理，以方便后续的数据处理工作。
由于STL格式文件格式简单、实用，目前已经成为快速成型领域的准标准接口文件。
它是用一系列的小三角形平面来逼近原来的模型，每个小三角形用3 个顶点坐标和一个法向量来描述，三角形的大小可以根据精度要求进行选择。
STL 文件有二进制码和 ASCll 码两种输出形式，二进制码输出形式所占的空间比 ASCII 码输出形式的文件所占用的空间小得多，但ASCII码输出形式可以阅读和检查。
典型的CAD 软件都带有转换和输出 STL 格式文件的功能。
3 ）三维模型的切片处理。
根据被加工模型的特征选择合适的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定间隔的平面切割近似后的模型，以便提取截面的轮廓信息。
间隔一般取0.05mm~0.5mm，常用 0.1mm 。
间隔越小，成型精度越高，但成型时间也越长，效率就越低，反之则精度低，但效率高。
智能制造中的智能制造工艺规划与优化
智能制造中的智能制造工艺规划与优化智能制造的发展已经成为全球制造业的重要趋势之一。
在智能制造的实施过程中，智能制造工艺规划与优化是至关重要的环节。
通过科学的工艺规划和优化，能够提高生产效率、降低成本，同时还可以提升产品品质和灵活性。
本文将介绍智能制造中智能制造工艺规划与优化的相关内容。
一、智能制造工艺规划的意义智能制造工艺规划是指在产品设计和生产过程中，根据产品要求和设备条件，合理选择工艺流程和制造工艺参数，以提高产品的质量和生产效率。
通过合理的工艺规划，可以有效地降低生产成本，提高产品的竞争力。
智能制造工艺规划还可以使生产过程更加可控，减少人为干预的影响，提高生产的一致性和稳定性。
二、智能制造工艺规划的关键技术1. 产品设计与工艺规划的集成在智能制造中，产品设计和工艺规划需要紧密结合，实现信息的无缝传递和集成。
通过与产品设计的智能集成，可以提前预测产品的制造过程，从而优化工艺规划。
2. 制造资源的智能调度智能制造中，制造资源的智能调度对于工艺规划的优化至关重要。
通过合理调度制造资源，可以最大化地利用资源，提高生产效率和产品质量。
3. 智能制造工艺参数的模拟与优化在制造过程中，智能制造工艺参数的模拟与优化能够帮助制造企业找到最佳的工艺参数组合，以提高生产效率和产品质量。
通过模拟和优化，可以预测和避免潜在的生产问题，优化生产过程。
三、智能制造工艺优化的方法1. 数据驱动的优化方法数据驱动的优化方法是通过大数据分析和机器学习算法，对工艺参数进行优化。
通过对海量的实时数据进行分析，可以找到工艺参数与产品质量之间的关联，从而优化生产工艺。
2. 仿真模型的优化方法通过建立仿真模型，模拟生产过程中的各种因素和环境，并进行多次仿真实验，可以找到最佳的工艺参数组合，以实现生产效率的最大化。
3. 优化算法的应用优化算法是一种数学方法，通过对问题的求解，找到最优解或近似最优解。
在智能制造工艺优化中，可以使用各种优化算法，如遗传算法、模拟退火算法等，寻找最佳的工艺参数组合。
参数化设计
变量化方法
长期以来，变量化方法只能在二维上实现，三维变量化技术由于技术较复杂，进展缓慢，一直困扰着CAD厂商和用户。
全国首届CAD应用工程博览会上，一种新兴技术引起了与会者的广泛关注。这一被业界称为21世纪CAD领域具有革命性突破的新技术就是VGX。它是变量化方法的代表。
VGX的全称为variational Geometry Extended，即超变量化几何，它是由SDRC公司独家推出的一种CAD软件的核心技术。我们在进行机械设计和工艺设计时，总是希望零部件能够让我们随心所欲地构建，可以随意拆卸，能够让我们在平面的显示器上，构造出三维立体的设计作品，而且希望保留每一个中间结果，以备反复设计和优化设计时使用。VGX实现的就是这样一种思想。VGX技术扩展了变量化产品结构，允许用户对一个完整的三维数字产品从几何造型、设计过程、特征，到设计约束，都可以进行实时直接操作。对于设计人员而言，采用VGX，就象拿捏一个真实的零部件面团一样，可以随意塑造其形状，而且，随着设计的深化，VGX可以保留每一个中间设计过程的产品信息。美国一家著名的专业咨询评估公司D.H.Brown这样评价VGX：“自从10年前第一次运用参数化基于特征的实体建模技术之后，VGX可能是最引人注目的一次革命。”。VGX为用户提出了一种交互操作模型的三维环境，设计人员在零部件上定义关系时，不再关心二维设计信息如何变成三维，从而简化了设计建模的过程。采用VGX的长处在于，原有的参数化基于特征的实体模型,在可编辑性及易编辑性方面得到极大的改善和提高。当用户准备作预期的模型修改时，不必深入理解和查询设计过程。与传统二维变量化技术相比，VGX的技术突破主要表现在以下两个方面。
参数化设计（Parametric）设计（也叫尺寸驱动Dimension-Driven）是CAD技术在实际应用中提出的课题，它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图的功能。目前它是CAD技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量。
现代CAPP技术及其发展研究
计算机辅助工艺规划（CAPP）发展趋势计算机辅助工艺过程设计（Computer AidedProcess Pianning）即CAPP，通常指机械产品零件制造工艺过程的计算机辅助设计与文档编制。
传统上CAPP 是狭义的，它只面向零件，主要是机械加工工艺的设计，而且常常是车间一级的。
后来逐步扩充到各种专业的工艺过程设计乃至工艺信息管理。
近年来，随着计算机集成制造系统（CIMS）、并行工程（CE）、智能制造系统（IMS）、虚拟制造系统（VMS）、敏捷制造（AM）等先进制造系统的发展，无论从广度上还是从深度上，都对CAPP 的发展提出了更新更高的要求。
工艺过程设计是连接产品设计与制造的桥梁，是整个制造系统中的重要环节，对产品质量和制造成本具有极为重要的影响。
应用CAPP(ComputerAided Process Planning)技术，可以使工艺人员从繁琐重复的事务性工作中解脱出来，迅速编制出完整而详尽的工艺文件，缩短生产准备周期，提高产品制造质量，进而缩短整个产品的开发周期⋯。
从发展看，CAPP可以从根本上改变工艺过程设计的“个体”劳动与“手工”劳动性质，提高工艺设计质量，并为制定先进合理的工时定额，改善企业管理提供科学依据；同时还可以逐步实现工艺过程设计的自动化及工艺过程的规范化、标准化与优化。
企业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，带动产品设计方法和工具的创新，企业管理模式的创新，企业间协作关系的创新，实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数字化、咨询服务的网络化，全面提升企业的竞争力。
我国企业信息化工程带动了CAPP技术的深入应用和发展，通过应用CAPP 技术，开发工艺信息管理系统，以解决企业中关键的工艺信息共享瓶颈问题。
本文将通过分析CAPP研究现状及企业信息化工程对CAPP的需求，论述现代CAPP 技术及其发展趋势。
国内CAPP的发展及研究状况我国对CAPP的研究始于80年代初，1982年同济大学推出了派生式系统TOJICAPP，随后许多大学和研究机构兴起了研究CAPP的热潮。
制作模型的实施方案
制作模型的实施方案
其次，根据模型的设计图纸或者实际尺寸，进行材料的裁剪和加工。
在裁剪过
程中，要注意尺寸的准确性，尽量避免浪费材料。
在加工过程中，要根据实际情况选择合适的工具，如锯子、砂纸等，确保加工表面光滑、无毛刺。
接下来是组装阶段，根据设计图纸或者实际情况，将各个部件进行组装。
在组
装过程中，要注意各个部件之间的连接方式，确保稳固牢固。
如果需要使用胶水进行粘接，要选择适合材料的胶水，并且注意使用方法，避免出现过多的胶水残留或者不牢固的情况。
在模型制作的过程中，要不断对模型进行检查和调整，确保各个部件的位置和
比例符合要求。
如果需要进行涂装或者装饰，要选择合适的颜料和材料，确保颜色的均匀和美观。
最后，进行整体的质量检查，确保模型的外观和结构符合要求。
如果需要进行
修整或者调整，要及时进行修正，直至达到满意的效果。
总的来说，制作模型的实施方案需要从材料准备、加工制作、组装调整、涂装
装饰、质量检查等多个方面进行全面考虑和实施。
只有严格按照实施方案进行操作，才能制作出符合要求的模型作品。
三维模型驱动的快速工艺设计体系探析
２０２０年第２７卷第６期三维模型驱动的快速工艺设计体系探析李思宇，李春磊通信作者，程晓芳（宝鸡文理学院机械工程学院，陕西宝鸡７２１０１６）摘 要：对当前工艺设计决策领域的研究现状和存在问题进行了分析，阐述了构建三维化工艺设计体系的重要意义，并对三维模型驱动的快速工艺设计体系的科学内涵与实施内容进行了探讨，希望起到抛砖引玉的作用。
关键词：三维工序数模；工序数模构建；快速工艺设计体系ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２０．０６．０３６ 构建三维化工艺设计体系的目的和意义工艺设计是衔接产品设计和制造的纽带，是对制造过程进行约束管控的关键环节，对产品的研制效率和成本具有重要影响。
在“九五”期间，我国就开始了对计算机辅助工艺规划（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＰｒｏｃｅｓｓＰｌａｎｎｉｎｇ，ＣＡＰＰ）技术的重点攻关，经过近年来国家“８６３”等重大科技计划的支持，我国自主开发的ＣＡＰＰ软件在国内市场上占据了主流地位。
但这些系统基本还在沿用二维设计环境，三维环境下的ＣＡＰＰ技术远不够成熟，这与目前设计、制造手段的发展程度严重不匹配，尤其是在航空航天、船舶、汽车、工业机器人以及基础装备制造等行业。
以二维图纸和工艺卡片作为主要制造依据的工艺设计模式存在以下缺陷。
１）通过建立局部工艺数字模型、数字标工和大量工艺卡片等方式形成的工艺方案，导致大量制造依据信息以工艺文件形式离散存在，使得产品在设计、工艺、制造过程中各类信息不能有效传递和转换，大量有价值的工艺、设计等信息不能充分利用。
２）现代化的产品设计大量采用三维ＣＡＤ系统，而二维工艺图纸和数模对设计成果的继承度偏低，设计变更和工艺更改都需要进行工艺模型重构，工作量大且效率低下，而且也不利于产品信息的一致性维护。
３）计算机辅助制造尤其是加工仿真技术的出现，使得虚拟化的加工环境无限接近真实情景，二维工艺成果对三维虚拟环境的逼近精度不高，对仿真和实际加工中的全部细节也难以做到精准刻画，对现代化的加工制造技术表现出了高度的不适应性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
0 引言
随着全球化市场的形成与互联网技术的发展, 产 品开发呈现出网络化、协同化和虚拟化三个方面紧密 结合的发展趋势。以三维模型为基础的建模技术、虚
拟装配技术、虚拟仿真技术、虚拟制造技术以及虚拟 环境下的设计验证及优化, 极大地缩短了产品开发周 期, 降低了开发成本, 同 时也对制造系 统的关键环 节 计算机辅助工艺设计( Comput er Aided Process Planning, CAPP) 提出了更高的要求。然而, 基于三
田富君, 田锡天, 耿俊浩, 张振明
( 西北工业大学 CA PP 与制造工程软件研究所, 陕西 西安 710072)
摘 要: 通过分析目前三维环境下工艺设计存在的问 题, 在工艺设计过程中引 入工序模型 的概念, 并提出了 工
序模型驱动的工艺设计方法。该方法从零件设计模型到 毛坯模 型逆向 生成零件 的加工 工序, 每规 划一道工 序, 生
( 4) 工序编辑 确定机床和工装设备, 编写工作 说明。
( 5) 工序模型生成 根据本道工序的加工特征 及加工工艺信息, 生成下一道工序的工序模型, 并基 于该工序模型进行下一道工序的设计。
( 6) 工艺信息输出 所有工序设计完毕之后, 插 入热处理工序、检验工序和辅助工序, 并将三维模型 以及工艺信息嵌入到 PDF 格式的工艺文件里输出, 以方便工艺现场的在线应用。同时, 将工艺信息以 可扩 展 标 记 语 言 ( eXt ensible M arkup L anguag e, XM L ) 格式输出, 以便与其他系统进行集成。
第 17 卷第 6 期 20 1 1 年6月
计 算机集成制造系统
Computer Integr ated M anufacturing Sy stems
文章编号: 1006- 5911( 2011) 06- 1128- 07
工序模型驱动的工艺设计方法
V ol. 17 N o. 6 June 2 0 1 1
1 相关概念的定义
( 1) 工序模型
针对机械加工工艺过程设计, 从制造角度考虑,
零件设计模型可以认为是由一系列加工活动逐步对
毛坯模型进行切削加工后形成的。因此, 可以将毛 坯的加工-
Fij 。
( 1)
i= 1 j = 1
式中: P ar t 表示零件设计模型, Bl ank 表示毛 坯模
在工序模型驱动的工艺设计过程中, 若有 n 道 工序, 则会产生 n- 1 个中间工序模型, 工序和工序 模型的对应关系如图 3 所示。其中, 工序模型用于 标注与本道工序加工相关的信息, 如加工表面、加工 尺寸、定位基准等信息。
( 2) 加工元生成 根据加工特征的类型、精度, 以及企业的制造资源, 选择特征的加工方法, 并确定 加工该特征所使用的制造资源( 机床、刀具) 、加工余 量、加工模式( 如铣削方式、进刀方向、走刀方式、下 刀方式等) 。
( 3) 工步生成与排序 将生成的加工元集合按照 一定的聚类规则合并成工步, 并对工步进行排序。然 后对工步进行编辑, 确定刀具信息及切削参数信息。
且前后两个工序模型的关系可以表示为:
mi
WI P i- 1 = WI P i +
Fij 。
( 4)
j= 1
由式( 4) 可知, 第 i - 1 道工序的工序模型可以 由第 i 道工序的工序模型加上第 i 道工序切除的特 征生成。
( 2) 加工特征 加工特征是指工序模型上一个具有语义的几何 实体, 它描述了模型上材料的切除区域, 表达一个加 工过程的结果, 包括形状特征、精度特征、材料热处 理特征以及该特征的加工方法。 ( 3) 加工元 以特征为核心的、有关特征加工所需要的信息 实体, 其内容包括加工特征、该特征的加工方法、加 工该特征所需要的机床和刀具等制造资源以及特征 的加工参数等信息[ 3] 。 ( 4) 加工工步 使用一把刀具连续完成的切削加工过程, 一个 加工工步是若干个加工元构成的集合, 包括加工元 集合、加工过程使用的制造资源、切削参数等信息。 ( 5) 工序 在一般的机械加工工艺中, 一个工序可以包括 多次工件安装。但是, 针对数控加工工艺的特点, 将 工序定义为: 在一台机床上通过一次安装, 连续完成 工件全部加工的有序集合[ 4] 。 上述实体之间的关系如图 1 所示。
成一 个工序模型, 然后基于该工序模型进行下一道 工序的 规划。在工 序模型 驱动的 工艺设 计过程 中, 加 工特征 识
别、加工元生成以及加工元聚类是影响工艺自动规 划的关 键, 为 此, 对基于工 序模型 的混合 加工特 征识别、基于 知
识的 加工元生成以及基于模糊 C 均值的加工元聚类进行了深入的研究。以某型号飞机双面大框零件为 例, 讨论 了
( No. 2007AA040503) .
第6期
田富君 等: 工序模型驱动的工艺设计方法
1129
维模型的 CAPP 系统的研究仍处于探索阶段, CAPP 仍然沿用传统的基于二维工程图的设计方式, 效率 低、不直观。基于三维模型的 CAPP 能够为设计人员 提供一个接近真实的可视化工艺设计环境, 在该环境 下进行三维模型中加工特征信息的建立和提取、加工 过程仿真和校验、加工资源规划等高层次的工艺设计 工作, 将大大提高工艺设计的质量和效率, 并强化工 艺设计在产品研发过程中的地位。
T I A N Fu j un, T I A N Xi tian, GEN G J un hao , ZH A N G Zhen m ing ( Inst itute of CA PP & M anufacturing Eng ineering So ftw are, N o rthwester n P olytechnical
目前, 人们对三维环境下的工艺设计方法进行 的研究和探索, 基本思路是从零件设计模型上获取 加工特征, 然后根据这些加工特征信息进行加工工 艺规划[ 1 2] 。然而, 零件加工过程中会出现许多中间 特征, 这些中间特征在最终设计模型上体现不出来, 从而影响了工艺设计的有效性和直观性。为此, 本 文提出一种工序模型驱动的工艺设计方法, 并对其 中的关键技术进行了研究。
2 工序模型驱动的工艺设计过程
目前, 许多基于三维产品模型的 CAPP 系统都 是直接从零件设计模型上获取加工特征, 然后根据 这些加工特征信息来进行工艺规划。然而, 零件加 工过程中会出现许多中间特征, 这些中间特征在最 终的设计模型上体现不出来, 从而影响了工艺设计 的有效性和直观性。为此, 本文在工艺设计过程中 引入了工序模型的概念, 提出了工序模型驱动的工 艺设计方法。该方法从零件设计模型到毛坯模型逆
k mi
WI P k = Blank -
Fij 。
( 2)
i= 1 j= 1
将式( 1) 代入式( 2) 得:
n mi
WI P k = Par t +
Fij 。
( 3)
i= k+ 1 j = 1
由式( 3) 可知, 第 k 道工序的工序模型可以由零
件设计模型加上后面 n- k 道工序切除的特征生成。
收稿日期: 2010 05 24; 修订日期: 2010 06 30。Received 24 M ay 2010; accepted 30 Ju ne 2010. 基金项目: 国家 863 计划资助 项目 ( 2007AA040503) 。Foundation item: Project supported by the National H igh Tech. R& D Program, China
所提方法的应用过程, 为三维环境下的工艺设计 提供了一种新思路。
关键词: 计算机辅助工艺设计; 工序模型; 特征识别; 加工元; 模 糊 C 均 值聚类; 产品开发
中图分类号: T H 166; T P 391
文献标志码: A
Process planning method driven by process model
U niver sity, Xi an 710072, China) Abstract: By analyzing the exist ing pro blems of process planning based on three dimensional mo del, def initio n o f pr ocess mo del was intr oduced into the pro cess planning , and a process planning met ho d dr iv en by pro cess mo del w as put fo rw ard. Contrar y to traditional met ho d, this metho d generated machining process fr om par t design mo del to blank model, in each desig ning process, a pro cess model w as g enerated, and then the next pro cess based on this pr ocess mo del was designed until the w hole pr ocess planning w as complet ed. In the pr ocedur es o f t he method, ma chining feature r ecognit ion, machining element g ener ation and machining element cluster wer e the key elements to influence the auto matic pro cess planning . T her efore, a further study on hy br id interactiv e featur e r ecognit ion based on pr ocess mo del, a machining element g ener atio n met ho d based on kno w ledg e and a machining element clustering met ho d based on fuzzy C means w ere implemented. A n ex ample of complicated airplane par t w as taken to discuss the application pr ocedur e o f the proposed method, which pro vided a new theo ry fo r t he pr ocess planning based on three dimensio nal model. Key words: computer aided pr ocess planning ; pro cess mo del; feature recog nition; machining element; fuzzy C means cluster ing; product development