基于二维工艺设计系统的三维CAPP的研究

种 以三 维 Ｃ ＡＤ 软 件 Ｐ ｏ Ｅ 为 辅 助 平 台 的 Ｃ Ｐ 系 ｒ／ ＡＰ
警库 型
５ 蕃） ５ ｉ） 鏊 ｉ 资层 ； ｛ ｝ ５ 源
图 １ 基 于 三 维 工 艺 设 计 的 系 统 模 型 结 构
统 ， 三维模 型 中提取 工艺 决策 所需 要 的零件信 息 ， 从 作
图 ４ 基 于 三 维 工 艺 设 计 系 统 的各 功 能 模 块
３ 基 于 三 维 工 艺 设 计 系 统 的 关 键 技 术
辑 与管理 、 艺 设 计 方 案 的制 定 、 艺 物 料 的 合 理 划 工 工
分、 毛坯 的准备 、 零部 件 流 转 路线 和加 工 路线 的排 程 、 制造 Ｂ ０Ｍ 的设 计 、 艺流 程 设 计 等 。采 用 智 能 式 工 工 艺 路线设计 ， 户输 入零 件 的基 本信 息 （ 本 尺 寸 、 用 基 结 构 特 征等 ） 并选 择加 工方法 后 ， 通过基 于三维 模 型的专 家 系统 的知识 推理得 出工 艺路 线［ 。 ５ ］
的工艺 规划 ， 确定 零件 的加 工顺 序 、 用 的加工 方法 以 采
国防 “ 十一 五 “ 研 项 目 （ ２ ００ ０ ０ ） 预 ６ ４ １ ４２ ４ 收 稿 日期 ：２ １・ ２ ２ ；修 回 日期 ：２ １— １０ ０ １１ — ６ ０ ２ ０ —６
系统 首先 从 三 维 Ｃ ＡＤ 软件 中 提 取 零 件 信 息 ， 结 合用 户在 信息 描述 过 程 中所 补 充 的工 艺 信 息 ， 用 工 应
第 ３期 （ 第 １ ２ ） 总 ７期 ２１ ０ ２年 ６月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴ０Ｍ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎｏ． ３
Ｊ ｎ ｕ．
文 章 编 号 ：６ ２６ ｌ （Ｏ ２Ｏ － ０ １０ １７ — ４３ ２ １ ） ３０ ０ － ３
２ ４ 基 于三 维模 型的 工艺信 息集成［ ． ６
影 响 。一种完 备 的信 息描 述 方法 应 满 足 以下 要 求 ： 信
息 的描 述要准 确 、 明、 整 ； 述方 法 要 易 于理 解 和 简 完 描
掌握 ， 与后续 的计算 机 信 息处 理 系统 的工 作方 法 相 适 应 ； 息 的描述 应便 于 Ｃ Ｐ系统识 别 和方 便 用 户操 信 ＡＰ 作 。零 件 的某 些 信 息 是 不 能 直 接 从 三 维 模 型 中提 取
基 于 三维工 艺设 计系统 最 突出 的特点 是在 三维数 字化 环境 中进行 工 艺设 计 ， 品 的 三维 数 据 信 息 是整 产
个 系统 的 源 头 ， 该 充 分 利 用 现 有三 维 Ｃ 应 ＡＤ 软件 强
大 的建 模 功 能 。 如 今 已有 多 种 三 维 Ｃ ＡＤ 软 件 （ 如 Ｐｏ Ｅ ｒ／ ＮＧＩ Ｅ Ｃ ｌ ＵＧ、 ｏｉｗｏ ｋ 等 ） 它 们 ＮＥ Ｒ、 ＡＴ Ａ、 Ｓｌ ｄ ｒｓ ， 不但具 有 强大 的三维 造 型 功能 ， 而且 还 提 供 了许 多针 对 产 品整个 开发过 程 的解决 方案 。
２ ３ 基 于三 维模 型 的 工艺技 术管理 ．
针对 当前 使 用 的 Ｃ Ｐ系 统 多 数 为 二 维 系 统 且 ＡＰ
功 能不 完 善 的现 实 ， 文选 用 成 熟 商 用 三维 Ｃ 本 ＡＤ 软
件 系统作 为底 层平 台 ， 利用 它们 所 提供 的 ＡＰ 进 行 二 Ｉ
次 开发 ， 实现 三维 Ｃ Ｐ系统 的开 发 。 来 ＡＰ ３ １ 三维模 型特征 信 息的提取 和识 别技 术 ．
基 于 二 维工 艺设 计 系统 的三 维 Ｃ Ｐ 的研 究 ＡＰ
郝 博 ，刘路 路
（ 阳理 工 大 学 机 械 Ｘ 程 学 院 ，辽 宁 沈 阳 １０ ５ ） 沈 － １１ ９
摘 要 ：“ 于 三 维 模 型 的产 品 工 艺 设 计 ” 是 先 进 制 造 技 术领 域 研 究 的 重点 和 方 向 ， 而 实 现 三 维 产 品 的 工 艺 设 基
接 从实 体模 型 中提取 出来 。
３ ２ 基 于三 维模 型 的专 家 系统Ｌ ． ８
通 过 对三维 零件 特 征信 息 进 行 分 析 ， 合 工艺 设 结 计 知识 和 工艺设 计规 则 ， 根据专 家 的工艺设 计 经验 ， 并 通过 系统 推理来 生成 给定条 件下 的工 艺规程 。基 于三 维模 型 的专家 系统 结构见 图 ５ 。
图 ２ 基 于 三 维 工 艺设 计 系统 的 工艺 决 策 过 程
工艺任务管理Ｉ￣ＮＨＬ接口 ｌ１ＣＩＬ
工艺文件评审ｌ ＥＰ 【 Ｒ接口
２ ２ 基 于 三 维模 型 的 制 造 工 艺规 划 ．
－ 圈册 Ｉ ｖ艺 工 艺 ＢＭ ０ 维护 １ 日 户与权 限管理Ｉ
全 三维 产 品模 型 工艺规 划通 常是 围绕着 三维产 品 设 计 Ｂ Ｍ 展开 ， Ｏ 包括工 艺路 线模 板 定制 、 艺 路线 编 工
零 件信 息 的 描述 是 否 全 面 、 准确 、 练 ， Ｃ Ｐ 简 对 ＡＰ 系统 中的工艺 决策 、 品 全生 命 周期 的数据 管 理 以及 产 Ｃ ／ ＡＭ／ ＡＰ ＡＤ Ｃ Ｃ Ｐ系统 的有 机 集 成 都 有 非 常 重 要 的
工艺技 术管 理包 括工 艺任 务管理 和工 艺文 件评审 等 。任务 分配后 ， 有通过 下达 工作任 务 ， 务 承担人 只 任 才 可 以在 个人任 务视 图 中看 到该 任 务 ， 开 始 执行 任 并 务 。工艺 评审可 以提交 到 Ｐ Ｍ 中进行 ， 可 以在工 艺 Ｄ 也 设 计系统 中进行评审 。工 艺文件 的评审 如图 ３所示 。
２ １ 基 于 三 维 模 型 的 工 艺 设 计 ．
１ 基 于三维 工艺设 计 的 系统 模型 基 于三维工艺设计［ 的系统模 型结构 如图 １ ２ 所示 。 基 于三维 的工 艺设 计是用 集成 的三 维实 体模 型来 完整 表达 产 品定 义 信息 的方 法 ， 详 细 规定 了三 维 模 它
的［ ， 要 通过 前 置 处理 ， ７需 ］ 以零 件属 性 形式 赋 予零 件 ， 还有一 些信 息 （ 特 征 名 称 、 状 、 寸 等 ） 以利 用 如 形 尺 可
Ｃ Ｐ系统 不是 孤立存 在 的 ， ＡＰ 一般 来说 ， 在 进行 它 正 式 的工 艺设 计 之 前 ， 先 要 从 Ｐ Ｍ 系统 获 得 相 关 首 Ｄ
为其 子功 能专家 系统 中 的工 艺信 息 （ 括零 件名 称 、 包 零 件 精 度 、 坯材料 、 毛 毛坯 形状 等 ） 通过 知识 推理 得 出供 ， 用 户选 择 的工艺路 线 ， 将 为 产 品工 艺 设 计 的智 能化 这
奠 定基 础Ｌ 。 １ ］
２ 基于 三维 工艺设 计 系统 开发 的方 法［ ３
２１ ０ ２年 第 ３期
郝 博 ， ： 于二 维 工 艺设 计 系 统 的三 维 Ｃ Ｐ的 研 究 等 基 ＡＰ
・ ・ ３
Ｐ ｏＥ ｒ／ ＮＧＩ Ｅ 的二次 开 发 Ｐ ｏ ＴＯ ＫＩ 函数 直 ＮＥ Ｒ ｒ／ ＯＬ Ｔ
求， 同时也是 国家 重 点 投 入 的研 究 项 目。本 文 提 出 的
项研究 也 为实 现产 品工艺设 计 的智能 化提供 了参 考 。
作者简介 ；郝博 （ ９３） １６ 一 ，男 ，辽宁沈阳人 ，教 授，工学博 士，博士生导师 ，主要从事数字化设 计与制造及人工智能技术等研究。
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２ ・

机 械 工 程 与 自 动 化
２１ ０ ２年 第 ３期
艺 知识 库 和 制造 资 源 库 进 行 工 艺过 程设 计 和 工 序 设 计； 然后 在 工艺结 构 树 上 编辑 工 艺 内容 ， 编辑 完 成后 ， 将工 艺设计 结果 保存 到 工 艺 信 息库 ， 以工 艺文 件 的 并 形式 进行 输 出。
型 中产 品尺寸 、 差 的标 注规 则 和 工 艺 信 息 的表 达 方 公
式 ， 过该 技术 ， 通 可使 三维 数据 作为 传递 设计信 息 的唯
一
基 于三 维模 型工 艺设计 系统 的工 艺设计 由工 艺决 策 决定 ［ ， ４ 其工 艺决 策过 程如 图 ２ 示 。 ］ 所
载 体 。其 工作 原理 是 ： 三维 数字 环境 下 ， 成产 品 在 完
０ 引 言
及 加工 时所 需要 的 工具 、 量具 、 备 、 设 主辅 材 料 等 。在
设 计过 程 当 中 ， 以借 用数据 库 中 已有 的典 型工艺 、 可 制 造 资源 等 ， 样可 以快 速实现 产 品的工 艺设计 。 这
工 艺设计 是连 接产 品设计 与 产 品制造 的纽带 。如 今 产 品几 乎都 是 以三维 模 型为 基 础 ， 用 数 字化 设 计 利 与 制造 给人们 展示 出来 ， 而基 于二 维 的 工 艺设 计 系 统 已远 远不 能满 足现代 工 艺 设 计 与 管理 的需 要 ， 于 三 基
的产 品工 艺数 据 ， 以便 为工 艺设 计 提 供 基 本 的工 艺 信 息； 另外 ， Ｃ Ｐ 系统 处 理后 的工 艺 数 据 需 要 传 递 经 ＡＰ 给Ｐ ＤＭ 管理 系 统 ， 为 生产 管 理 系 统 进 行 决 策 的基 作 础 数据 。因此 系统应 具有方 便地从 外 部获取 数据及 对 内部数 据 进 行 处 理 导 出 的 能 力 。纳 入 Ｐ Ｍ 之 下 的 Ｄ Ｃ Ｐ系统不再 是 孤 立 的工 艺设 计 系统 ， 是 产 品 开 ＡＰ 而 发环境 下 的有机组成 部分 。基 于三维 工艺设计 系统 的
各功能 模块 如 图 ４所示 。
图 ３ 个 人任 务 中工 艺 文 件 的评 审
Ｉ ｆ 三维工艺 ｌ
设计系统 Ｉ
工艺设计 ｌ 模块 ｌ
Ｉ 制造工艺Ｉ Ｉ 规划模块ｌ