CN102254076B - 一种用于三维模型设计工艺性的分析工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于三维模型设计工艺性的分析工具，包括嵌入式接口模块、工艺设计知识库、建模元素工艺性分析模块，工艺设计知识库，用于存储合乎规范的工艺设计数据；建模元素工艺性分析模块通过嵌入式接口模块获取当前三维模型，搜索当前三维模型中相应的建模元素，并提取该元素的建模参数，对建模参数按照一定的规则进行计算及分析，并将分析结果与所述工艺性知识数据库中的要求进行比对，对建模元素的工艺性分析结果进行显示，提示设计者进行相应的修改。本发明可以大幅度提高设计效率及产品的可制造性，从而提高生产效率，同时有利于工艺知识经验的传承，对工艺信息化向智能化辅助工艺设计方向发展提供有力的支撑。

Description

一种用于三维模型设计工艺性的分析工具

技术领域

本发明涉及一种在三维建模软件基础上二次开发的工艺性分析工具，对三维模型的设计工艺性进行自动分析。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，现代产品的结构越来越复杂，在保证产品性能、质量的前提下，如何降低制造成本和缩短生产周期，是市场竞争取胜的关键。在新产品的开发过程中，设计对产品的性能、质量和成本控制起着关键作用。设计的工艺性是产品设计工作中的一项重要因素，它直接决定了产品的可制造性，是采用经济、合理和可靠的方法制造产品的基础，因此在所有新产品的生命周期中，设计和工艺之间都是紧密相连的两个环节。作为设计系统，首先要保证设计思想的良好制造性，在制造源头提高产品的设计工艺性，减少因工艺性问题的反复修改，提高设计效率；而作为工艺系统，则需要将企业的工艺经验进行总结继承，形成专用的工艺知识库，在利用工艺知识库对设计工艺性进行审查分析的同时，保证工艺经验的传承性。基于以上原因，如何将制造工艺性审查工作有效地、快速的在设计思想初期进行，同时将各种工艺经验固化下来形成工艺知识库，使设计及工艺性分析过程规范化，就成为提高产品设计及制造质量的关键所在。

目前，国内外不少工业制造单位针对设计工艺性分析的要求，制订了相应的设计工艺性规范。如美国军用手册MIL-HDBK-727《可制造性设计导则》、俄罗斯航空公益与生产组织科学研究院编写的《飞机结构设计工艺性指南》以及我国机械设计手册编委会出版的《零件结构设计工艺性》等文献，都对设计工艺性的分析提出了明确的要求。但是，现阶段基本上所有的设计工艺性分析采用的还是工艺人员人工审查的方式，在设计图纸完成后由工艺人员对照相应的规范或依据自身的经验对产品的设计工艺性进行审查分析，其审查效率低下，对于结构较为复杂的零件极容易产生漏项，同时由于各人对于工艺性规范的理解差异及工艺经验的差异，容易导致不同的工艺人员对设计工艺性的审查标准不一致的问题，极大地影响了产品开发的效率和最终的可制造性。因此，如何在设计源头展开工艺性自动审查分析，将常见的制造工艺性问题及规范进行归纳总结，以软件的方式进行固化，无缝链接到相应的设计软件中，在设计初期即对数字化设计模型进行制造工艺性审查，并提出相应的改进意见，使之符合后续工艺制造所需的要求，就具有极其重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于三维模型设计工艺性的分析工具，克服现有技术的审查效率低下，以及由于人为因素造成的对设计工艺性的审查标准不一致的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于三维模型设计工艺性的分析工具，其特征在于，包括嵌入式接口模块、工艺设计知识库、建模元素工艺性分析模块，

所述嵌入式接口模块，用于提供所述工艺设计知识库、建模元素工艺性分析模块嵌入三维模型系统的数据通信接口；

所述工艺设计知识库，用于存储合乎规范的工艺设计数据；

所述建模元素工艺性分析模块，用于通过所述嵌入式接口模块获取当前三维模型，搜索当前三维模型中相应的建模元素，并提取该元素的建模参数，对建模参数按照一定的规则进行计算及分析，并将分析结果与所述工艺性知识数据库中的要求进行比对，对建模元素的工艺性分析结果进行显示，提示设计者进行相应的修改。

进一步的，所述建模元素工艺性分析模块具体包括：元素选择输入模块、元素搜索模块，工艺性判断模块，判断结果输出模块；

所述元素选择输入模块，包括建模元素列表和元素选择装置，操作者利用所述元素选择装置在所述建模元素列表中选择某一建模元素，输出到所述元素搜索模块；

所述元素搜索模块，用于通过所述嵌入式接口模块获取当前三维模型的句柄，在当前三维模型中搜索所输入的建模元素，并获取该元素的所有建模设计参数，提交所述工艺性判断模块；

所述工艺性判断模块，用于根据该元素的建模设计参数按照设定的规则进行计算及分析，并将分析结果与所述工艺性知识数据库中的要求进行比对，判断是否符合要求；

判断结果输出模块，用于向操作者输出所述工艺性判断模块的判断结果。

所述三维模型设计系统为PRO/ENGINEER设计系统。

通过本发明提供的分析工具，设计人员在使用PRO/ENGINEER进行产品三维数字化设计以后，可即时点击工艺性检查菜单中相应的检查内容，对三维模型的设计工艺性进行检查，并根据检查的提示结果进行修改。

本发明可以大幅度提高设计效率及产品的可制造性，从而提高生产效率，同时有利于工艺知识经验的传承，对工艺信息化向智能化辅助工艺设计方向发展提供有力的支撑。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为本发明嵌入PRO/ENGINEER设计软件后的调用菜单；

图2为本发明中以孔元素孔深孔径比工艺性审查为例进行的编程思想说明；

图3为工艺性审查结果的提示界面。

具体实施方式

本发明利用PTC公司的PRO/TOOLKIT二次开发语言，开发设计产品的工艺性审查分析软件，并通过菜单的形式无缝链接到PRO/ENGINEER设计软件中，在设计的初期即根据工艺经验知识库的相关要求，对三维设计模型展开工艺性自动审查分析，使之符合后续工艺制造所需的要求。

在产品的三维设计过程中，不论零件结构多么复杂，设计模型都是由各种基本的设计特征组合而成，而加工制造等工艺过程也是对构成零件的各种基本特征进行逐步实现的过程。因此，在设计及制造过程中产生的各种设计工艺性问题最终也可以具体归结到最基本的实体特征上。根据一般的设计及加工过程，本文开发的设计工艺性分析系统主要集中在对孔元素、螺纹元素、圆角元素、钝角元素、切槽元素、最小壁厚元素、最小特征元素、尺寸公差元素、工程图元素等特征的设计工艺性进行辅助分析，以提高设计数据的可用性和工程可实现性。本工具能实现的工艺性审查内容见表1所示。

表1工艺性审查内容说明表

本工具在开发过程中，首先对工艺性规范及日常生产过程中积累的各种工艺性经验知识信息进行收集及提炼，对各基本元素的工艺性分析要求进行统计分析，建立了PRO/ENGINEER三维模型工艺性分析要求数据库，对各种要素的基本工艺性要求进行了规范。同时，按照该规范要求的具体工艺审查项目，通过PRO/TOOLKIT二次开发语言进行软件实现，并以下拉菜单的形式嵌入PRO/ENGINEER设计软件中进行调用。以菜单形式嵌入PRO/ENGINEER设计软件后的调用方式如图1所示。

本文后续以工艺性规范中对孔元素的孔深孔径比分析内容为例，详细介绍本软件中对设计工艺性进行分析的软件实现思想。

零件上各种孔元素一般使用钻头直接加工成型，因此受机械加工刀具加工能力的限制，其孔深孔径比不能太大。按设备一般的孔加工能力，孔的深径比一般应小于15，否则极易产生孔轴歪斜或形状变成俗称的喇叭形圆孔，因此对于孔元素的孔深孔径比要求是孔元素设计工艺合理性的一项基本要求。

根据实际加工能力的分析，各种孔径系列对应的孔深孔径比见表2所示。

表2孔径系列对应的孔深孔径比

直径	φ0.3～φ1.6	φ1.6～φ6	φ6～φ20	φ20～φ50
					深径比	≤7	≤10	≤15	≤12

在本软件对孔元素执行的检查中，其中一项即为孔深孔径比检查。其基本思路为：首先，将孔径系列对应的孔深孔径比对比表以工艺数据库的形式进行总结；然后，通过PRO/TOOLKIT二次开发语言，在PRO/ENGINEER中增加相应的工艺性检查菜单及按钮；通过相应的按钮启动孔元素检查动作时，系统搜索三维模型中所有的孔元素，并将每个孔元素的设计参数(孔径，深度)提取出来，计算出其孔深孔径比；最后，将计算出的孔径孔深比与工艺数据库中相应的结果进行对比，如实际孔深孔径比小于规定要求，则检查通过，否则高亮显示该孔，并提示孔深孔径比过大，要求修改。

孔元素孔深孔径比检查功能的编程流程如图2所示。

步骤101、元素选择输入模块向操作者提供对孔建模元素的分析选择，启动孔元素深度比检查；

步骤102、元素搜索模块通过嵌入式接口模块获取当前三维模型的句柄，通过句柄在当前三维模型的所有建模元素；

步骤103、元素搜索模块判断是否为孔元素，如果否，则返回步骤102继续搜索；如果是，

步骤104、元素搜索模块获取该元素的若干参数，提交工艺性判断模块；

步骤105、工艺性判断模块根据该元素的若干参数特征计算孔深孔径比，

步骤106、工艺性判断模块查找所述工艺设计知识库中的相应数据，并进行比对，

步骤107、判断是否符合要求；如果否，则步骤110，结束；如果是，则

步骤108、判断结果输出模块向操作者高亮显示该孔元素；

步骤109、操作者在三维模型系统上对该孔元素的工艺性参数进行修改，返回步骤104。

以下进一步描述了在PRO/ENGINEER三维模型系统设计环境下，实现孔元素的检查功能的实施方式例。利用PRO/ENGINEER的二次开发语言PRO/TOOLKIT进行二次开发，在VC编程环境下调用相应的函数。涉及到的函数主要有以下几种函数：

ProProMenubarMenuAdd()：向菜单栏添加菜单条。

ProMenubarmenuPushbuttonAdd()：向菜单条添加按钮。

ProCmdActionAdd()：向按钮添加执行动作。

ProMdlCurrentGet()：获取当前的模型句柄。

ProSolidFeatVisit()：对当前模型中的设计特征进行搜索。

ProFeatureDimensionVisit()：设计特征设计参数提取。

具体的检查程序如下：

如图3所示，以某产品零件的孔元素工艺性分析为例，本工具自动分析后，输出警告性提示结果，为“孔的长径比超过7”，不符合工艺性要求规范，提醒设计者进行修改。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种用于三维模型设计工艺性的分析工具，其特征在于，包括嵌入式接口模块、工艺设计知识库、建模元素工艺性分析模块，

所述嵌入式接口模块，用于提供所述工艺设计知识库、建模元素工艺性分析模块嵌入三维模型系统的数据通信接口；

所述工艺设计知识库，用于存储合乎规范的工艺设计数据；其中，所述工艺设计数据包括对所述建模元素的基本工艺性要求的规范；

所述建模元素工艺性分析模块，用于通过所述嵌入式接口模块获取当前三维模型，搜索当前三维模型中相应的建模元素，并提取该元素的建模参数，所述建模元素包括孔元素、螺纹元素、圆角元素、钝角元素、切槽元素、最小壁厚、最小元素、尺寸公差、工程图尺寸，对建模参数按照一定的规则进行计算及分析，并将分析结果与所述工艺设计知识库中的要求进行比对，对建模元素的工艺性分析结果进行显示，提示设计者进行相应的修改；

所述建模元素工艺性分析模块具体包括：元素选择输入模块、元素搜索模块，工艺性判断模块，判断结果输出模块；

所述元素选择输入模块，包括建模元素列表和元素选择装置，操作者利用所述元素选择装置在所述建模元素列表中选择某一建模元素，输出到所述元素搜索模块；

所述元素搜索模块，用于通过所述嵌入式接口模块获取当前三维模型的句柄，在当前三维模型中搜索所输入的建模元素，并获取该元素的所有建模设计参数，提交所述工艺性判断模块；

所述工艺性判断模块，用于根据该元素的建模设计参数按照设定的规则进行计算及分析，并将分析结果与所述工艺设计知识库中的要求进行比对，判断是否符合要求；

判断结果输出模块，用于向操作者输出所述工艺性判断模块的判断结果。

2.根据权利要求1所述的用于三维模型设计工艺性的分析工具，其特征在于，所述三维模型设计系统为PRO/ENGINEER设计系统。

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