CN103309283B - 面向零件三维模型更改的加工程序自适应生成方法 - Google Patents

面向零件三维模型更改的加工程序自适应生成方法 Download PDF

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一种面向零件三维模型更改的加工程序自适应生成方法,其特征是首先对原零件进行特征识别,获取零件的特征信息;当零件模型更改时,对更改后的模型重新进行特征识别,得到更改后的零件特征信息;对比模型更改前后零件各个特征中几何元素对应的拓扑标识值,判断特征是否发生更改,以此获取零件的特征更改信息;根据零件的特征更改信息,生成更改后特征的加工操作,插入到更改前零件加工程序的相应位置,并从加工程序中删除发生更改的特征在更改前所对应的加工操作。本方法能够实现快速自动定位,并生成更改区域的加工程序模型,从而实现面向零件三维模型更改的加工程序快速自适应生成。

Description

面向零件三维模型更改的加工程序自适应生成方法
技术领域
本发明涉及一种CAD、CAM技术,尤其是一种数控加工程序的自动生成方法,具体地说是一种面向零件三维模型更改的加工程序自适应生成方法。
背景技术
在产品的整个生命周期中,需要进行大量的设计优化,如飞机在研制阶段需要对设计方案进行多轮优化,在确定设计方案后还需试制多个针对不同目的的验证机型,即使在飞机量产之后还会频繁推出飞机的改进型,这样就造成了同样一个零件可能会进行数十次模型更改,每一次模型更改后,工艺人员都要进行相应的加工程序修改,工作量大,效率低,并且对于结构复杂的零件,零件模型的局部更改可能会影响到零件的其他区域,手工编程时往往造成遗漏,引起程序的错误。另外,目前常用的一些快速编程工具在处理这些问题时,往往是针对新的零件模型重新生成整个零件的加工程序,这种方法虽然可以减少人工工作量,但常因为一个微小的改动去重新计算整个零件的加工程序,效率非常低。
针对以上问题,本发明提出了一种面向零件三维模型更改的加工程序自适应生成方法,属于CAD/CAM技术领域。该方法首先对原零件进行特征识别,获取零件的特征信息;当设计人员进行零件模型更改时,对更改后的模型重新进行特征识别,得到更改后的零件特征信息;对比模型更改前后零件各个特征中几何元素对应的拓扑标识值,判断特征是否发生更改,以此获取零件的特征更改信息;根据零件的特征更改信息,生成更改后特征的加工操作,插入到更改前零件加工程序的相应位置,并从加工程序中删除发生更改的特征在更改前所对应的加工操作,从而实现模型更改后零件加工程序的自适应生成。本方法能够在零件三维模型发生更改后进行更改区域的快速自动定位,并生成更改区域的加工程序模型更改前零件的加工程序进行更新,从而实现面向零件三维模型更改的加工程序快速自适应生成。
发明内容
本发明是针对目前实际加工中需对零件模型进行频繁的更改,而加工程序更新依靠人工造成效率低、质量不稳定的问题,发明一种面向零件三维模型更改的加工程序自适应生成方法。
本发明的技术方案是:
一种面向零件三维模型更改的加工程序自适应生成方法,其特征是它包括以下步骤:
步骤1.对零件原三维模型P进行特征识别,获得零件的特征信息Feature_List;
步骤2.对更改后的零件三维模型P_L进行特征识别,获得模型更改后的零件特征信息Feature_List_L;
步骤3.通过对比Feature_List和Feature_List_L中特征各组成部分的几何元素的拓扑标识值,判断特征是否发生更改,记录零件特征更改信息;
步骤4.根据零件的特征更改信息,生成更改后特征的加工操作,插入到模型更改前零件加工程序的相应位置,并从程序中删除发生更改的特征在更改前所对应的加工操作,从而实现模型更改后零件加工程序的自适应生成。
对三维模型更改前后的零件进行特征识别,获取更改前后零件包含的特征信息,特征信息包含零件的特征类型、每种类型下的特征列表及组成特征各部分的几何元素名称及其拓扑标识,如图2所示。
对比Feature_List和Feature_List_L中特征各组成部分的几何元素的拓扑标识值,判断特征是否发生更改,记录零件特征更改信息,具体实现方法如下:
1)从Feature_List_L中提取特征类型A,从Feature_List中也提取同样的特征类型A,对Feature_List_L中属于特征类型A下的特征A_F与Feature_List中属于特征类型A下的特征A_FL进行对比,对比的方法是将特征各个组成部分所包含几何元素的拓扑标识值进行一致性判断,为提高对比的准确性,在对比前,将多个同一类型特征共用的几何元素从特征列表中剔除。若特征A_F和特征A_FL满足特征的各组成部分所包含几何元素的拓扑标识值都一致,则说明该特征在模型更改后没有发生变化。这样判断的依据是所有存在于模型中的几何元素都有一个唯一的拓扑标识值(Tag值)与之对应,当几何元素发生变化时,设计系统会重新为这个几何元素生成拓扑标识值,因此可作为模型是否更改的判定依据。将这些没有更改的特征从Feature_List_L和Feature_List中剔除。
2)此时Feature_List_L与Feature_List中剩下的为原模型中发生更改的特征以及更改后的特征。分别构造Feature_List_L与Feature_List中各类型特征的最小包络体。Feature_List中特征F与Feature_List_L中特征F_L是同一类型的特征,若F与F_L的最小包络体在空间上有重叠,则说明该F与F_L是相互关联的,将这样一对特征定义为更改关联特征,更改关联特征能够建立特征更改前后的对应关系,为更改后特征的加工操作插入位置的确定提供依据。经过该步之后,零件的特征更改信息便可表示为一系列更改关联特征AF和一些无法建立关联关系的更改前特征FL和更改后FLL。
在获取零件的特征更改信息之后,要生成更改后特征的加工操作,插入到模型更改前零件加工程序的相应位置,并从程序中删除发生更改的特征在更改前所对应的加工操作,从而实现模型更改后零件加工程序的自适应生成,具体实现方法如下:
对于更改关联特征AF中新生成特征的加工程序更新:
通过AF中的更改前特征F从原有的零件加工程序中找到与之对应的加工操作列表,查找方法是通过搜索加工操作中构成加工区域的几何元素是否存在包含于特征F中的部分,若有则说明该加工操作对应于特征F,记录各加工操作所属的工序、工步及加工操作位置。此时参考F的工序、工步安排生成AF中与F对应的更改后特征F_L的加工操作列表,按特征F的工序、工步及加工操作位置对应关系将新生成的F_L的加工操作插入到原加工程序中,并从原加工程序中删除特征F的加工操作。
对于无法建立关联关系的更改后特征FLL的加工程序更新:
首先从原零件的加工程序中查找与FL相关的加工操作,查找方法是通过搜索加工操作中构成加工区域的几何元素是否存在包含于特征FL中的部分,若有则说明该加工操作对应于特征FL,记录各加工操作所属的工序、工步及加工操作位置。将FL与FLL按照特征的类型进行匹配,根据FL中相同类型的特征对应的工序及工步安排,生成FLL中相同类型特征的加工操作,并插入到相应工序及工步的加工操作列表的最后位置,当完成FLL中所有特征加工操作的生成和插入之后,删除FL中特征所有对应的加工操作,完成模型更改后零件的加工程序生成。
在选择新特征加工操作的插入位置时可采取人工交互的方式,以提高本方法的实用性和灵活性。
本发明首先对原零件进行特征识别,获取零件的特征信息;当设计人员进行零件模型更改时,对更改后的模型重新进行特征识别,得到更改后的零件特征信息;对比模型更改前后零件各个特征中几何元素对应的拓扑标识值,判断特征是否发生更改,以此获取零件的特征更改信息;根据零件的特征更改信息,生成更改后特征的加工操作,插入到更改前零件加工程序的相应位置,并从加工程序中删除发生更改的特征在更改前所对应的加工操作,从而实现模型更改后零件加工程序的自适应生成。
本发明的有益效果是:
针对零件模型更改频繁,加工程序更新难的问题,相比于传统的加工程序更新方法,本发明具有以下明显优点:
1)采用基于特征的模型更改快速定位方法,实现模型更改区域的快速、自动、准确定位,避免了采用人工方式逐个对比更改前后几何元素的变化而带来的耗时、遗漏等问题;
2)根据模型实际更改情况确定加工程序的更新范围,效率高,无需实现整个零件程序的更新;
3)尽可能重用更改前零件的加工程序中,保证了新生成加工操作的工艺优化性;
4)在新程序生成及插入位置选择时引入人工和自动相结合的方式,保证了方法的实用性和灵活性。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的一个零件特征列表的信息表示。其中1指零件,2指特征类型,3指特征,4指特征的组成部分,5指几何元素名称及其拓扑标识值。
图3为图2所述的零件模型更改前后的示意图,左边为更改前的零件模型,零件中包含槽特征P1、P2和P3,孔特征H1、H2;BF为槽P1的底面,T为槽P1、P2和P3的顶面。右边图为更改后的零件模型,包含槽特征P1’、P2’和P3’,孔特征H1’和H2’;BF’为槽P1’的底面。从图中可以看出,零件更改前后槽P2,P3与孔H1并没有发生变化,而孔H2变成了H2’,BF变为BF’引起了槽P1的变化,并且P1中的转角面也发生了变化,转角半径有所减小,如C1更改为C1’,因此原模型中发生变化的特征为槽P1和孔H2。
图4为本发明实施例模型更改前后零件的加工程序示意图。左边为零件模型更改前的加工程序,图4中1表示加工程序列表,2表示加工工序,3表示加工工步,4表示加工工步对应的刀具,5、6、7分表表示加工程序中槽P1对应的加工操作。
图5为本发明模型更改后零件的加工程序示意图。由于P1’与P1是更改关联特征,根据P1在原加工程序中对应的工序、工步及加工操作信息,生成P1’的加工操作,并挂在P1对应加工操作所对应的位置,将P1对应的加工操作从加工程序列表中删除,实现对原加工程序的更新。1、2、3分别表示P1’对应的加工操作。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明,但不是本发明的唯一实施方式,本领域技术人员根据本发明技术内容和实施例可作出等效的变动,这些均被认为属于本发明保护范畴。
如图1-5所示。
一种面向零件三维模型更改的加工程序自适应快速生成方法,它包括以下步骤:
步骤1.对零件原三维模型P进行特征识别,获得零件的特征信息列表Feature_List;
步骤2.对更改后的零件三维模型P_L进行特征识别,获得模型更改后的零件特征信息列表Feature_List_L;
步骤3.通过对比零件特征信息列表Feature_List和Feature_List_L中特征各组成部分的几何元素的拓扑标识值,判断特征是否发生更改,记录零件特征更改信息;
步骤4.根据零件的特征更改信息,生成更改后特征的加工操作,插入到模型更改前零件加工程序的相应位置,并从程序中删除发生更改的特征在更改前所对应的加工操作,从而实现模型更改后零件加工程序的自适应生成。
对三维模型更改前后的零件进行特征识别,获取更改前后零件包含的特征信息,特征信息包含零件的特征类型、每种类型下的特征列表及组成特征各部分的几何元素名称及其拓扑标识,如图2所示。
对比Feature_List和Feature_List_L中特征各组成部分的几何元素的拓扑标识值,判断特征是否发生更改,记录零件特征更改信息,具体实现方法如下:
1)从Feature_List_L中提取特征类型A,如图2中的槽特征类型、孔特征类型等,从Feature_List中也提取同样的特征类型A,对Feature_List_L中属于特征类型A下的特征A_F与Feature_List中属于特征类型A下的特征A_FL进行对比,对比的方法是将特征各个组成部分所包含几何元素的拓扑标识值进行一致性判断,为提高对比的准确性,在对比前,将多个同一类型特征共用的几何元素从特征列表中剔除,如图3中孔H1与H2共用上端面BF,槽P1、P2和P3共用顶面T。若特征A_F和特征A_FL满足特征的各组成部分所包含几何元素的拓扑标识值都一致,则说明该特征在模型更改后没有发生变化,如图3中的槽P2和P3,在更改后模型中对应P2’和P3’,特征几何信息并没有发生变化。这样判断的依据是所有存在于模型中的几何元素都有一个唯一的拓扑标识值(Tag值)与之对应,当几何元素发生变化时,设计系统会重新为这个几何元素生成拓扑标识值,因此可作为模型是否更改的判定依据。将这些没有更改的特征从Feature_List_L和Feature_List中剔除。
2)此时Feature_List_L与Feature_List中剩下的为原模型中发生更改的特征以及更改后的特征,如图3中模型更改前的槽特征P1,H2和更改后的槽特征P1’和H2’。分别构造Feature_List_L与Feature_List中各类型特征的最小包络体。Feature_List中特征F与Feature_List_L中特征F_L是同一类型的特征,若F与F_L的最小包络体在空间上有重叠,则说明该F与F_L是相互关联的,如图3中P1与P1’,将这样一对特征定义为更改关联特征,更改关联特征能够建立特征更改前后的对应关系,为更改后特征的加工操作插入位置的确定提供依据。经过该步之后,零件的特征更改信息便可表示为一系列更改关联特征AF和一些无法建立关联关系的更改前特征FL和更改后FLL,如图3中模型更改前零件中的孔H2和更改后零件中的孔特征H2’。
在获取零件的特征更改信息之后,要生成更改后特征的加工操作,插入到模型更改前零件加工程序的相应位置,并从程序中删除发生更改的特征在更改前所对应的加工操作,从而实现模型更改后零件加工程序的自适应生成,具体实现方法如下:
对于更改关联特征AF中新生成特征的加工程序更新:
通过AF中的更改前特征F从原有的零件加工程序中找到与之对应的加工操作列表,查找方法是通过搜索加工操作中构成加工区域的几何元素是否存在包含于特征F中的部分,若有则说明该加工操作对应于特征F,记录各加工操作所属的工序、工步及加工操作位置,如图4中的槽特征P1对应工序1下工步1:腹板加工中的加工操作Pocketing.1、工步2:内型加工中的加工操作Profile Contouring.1及工步3:转角加工中的加工操作Profile Contouring.4、ProfileContouring.5、Profile Contouring.6和Profile Contouring.7。此时参考F的工序、工步安排生成AF中与F对应的更改后特征F_L的加工操作列表,按特征F的工序、工步及加工操作位置对应关系将新生成的F_L的加工操作插入到原加工程序中,并从原加工程序中删除特征F的加工操作,如图5中由于P1’与P1是更改关联特征,根据P1在原加工程序中对应的工序、工步及加工操作信息,生成P1’的加工操作,并挂在P1对应加工操作所对应的位置,将P1对应的加工操作从加工程序列表中删除,此时P1’对应的加工操作为工序1下工步1:腹板加工中的加工操作Pocketing.4、工步2:内型加工中的加工操作ProfileContouring.16及工步3:转角加工中的加工操作Profile Contouring.17、Profile Contouring.18、Profile Contouring.19和Profile Contouring.20。
对于无法建立关联关系的更改后特征FLL的加工程序更新:
首先从原零件的加工程序中查找与FL相关的加工操作,查找方法是通过搜索加工操作中构成加工区域的几何元素是否存在包含于特征FL中的部分,若有则说明该加工操作对应于特征FL,记录各加工操作所属的工序、工步及加工操作位置。将FL与FLL按照特征的类型进行匹配,根据FL中相同类型的特征对应的工序及工步安排,生成FLL中相同类型特征的加工操作,并插入到相应工序及工步的加工操作列表的最后位置,当完成FLL中所有特征加工操作的生成和插入之后,删除FL中特征所有对应的加工操作,完成模型更改后零件的加工程序生成。如图3中孔H2与H2’不是更改关联特征,但属于相同的类型,此时按照H1的工序、工步及加工操作信息生成H2的加工操作,并插入到原程序中孔加工相关工序及工步包含加工操作的末尾,再将H2对应的加工操作从原程序中删除。
此外,具体实施时,在选择新特征加工操作的插入位置时也可采取人工交互的方式,以提高本方法的实用性和灵活性。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种面向零件三维模型更改的加工程序自适应生成方法,其特征是它包括以下步骤:
步骤1.对零件原三维模型P进行特征识别,获得零件的特征信息列表Feature_List;
步骤2.对更改后的零件三维模型P_L进行特征识别,获得模型更改后的零件特征信息列表Feature_List_L;
步骤3.通过对比特征信息列表Feature_List和Feature_List_L中特征各组成部分的几何元素的拓扑标识值,判断特征是否发生更改,并记录零件特征更改信息;
步骤4.根据零件的特征更改信息,生成更改后特征的加工操作,插入到模型更改前零件加工程序的相应位置,并从程序中删除发生更改的特征在更改前所对应的加工操作,从而实现模型更改后零件加工程序的自适应生成。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是对三维模型更改前后的零件进行特征识别,获取更改前后零件包含的特征信息包括特征类型、每种类型下的特征列表及组成特征各部分的几何元素名称及其拓扑标识。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的对比特征信息表Feature_List和Feature_List_L中特征各组成部分的几何元素的拓扑标识值,判断特征是否发生更改,记录零件特征更改信息的方法如下:
1)从Feature_List_L中提取特征类型A,从Feature_List中也提取同样的特征类型A,对Feature_List_L中属于特征类型A下的特征A_F与Feature_List中属于特征类型A下的特征A_FL进行对比,对比的方法是将特征各个组成部分所包含几何元素的拓扑标识值进行一致性判断,为提高对比的准确性,在对比前,将多个同一类型特征 共用的几何元素从特征列表中剔除;若特征A_F和特征A_FL满足特征的各组成部分所包含几何元素的拓扑标识值都一致,则说明该特征在模型更改后没有发生变化;这样判断的依据是所有存在于模型中的几何元素都有一个唯一的拓扑标识值即Tag值与之对应,当几何元素发生变化时,系统会重新为这个几何元素生成拓扑标识值,因此能作为模型是否更改的判定依据;将这些没有更改的特征从Feature_List_L和Feature_List中剔除;
2)此时Feature_List_L与Feature_List中剩下的为原模型中发生更改的特征以及更改后的特征;分别构造Feature_List_L与Feature_List中各类型特征的最小包络体;Feature_List中特征F与Feature_List_L中特征F_L是同一类型的特征,若F与F_L的最小包络体在空间上有重叠,则说明该F与F_L是相互关联的,将这样一对特征定义为更改关联特征,更改关联特征能够建立特征更改前后的对应关系,为更改后特征的加工操作插入位置的确定提供依据;之后,零件的特征更改信息表示为一系列更改关联特征AF和一些无法建立关联关系的更改前特征FL和更改后特征FLL。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的模型更改后零件加工程序的自适应生成方法是:
对于更改关联特征AF中新生成特征的加工程序更新:
通过更改关联特征AF中的更改前特征F从原有的零件加工程序中找到与之对应的加工操作列表,查找方法是通过搜索加工操作中构成加工区域的几何元素是否存在包含于更改前特征F中的部分,若有则说明该加工操作对应于更改前特征F,记录各加工操作所属的工序、工步及加工操作位置;此时参考更改前特征F的工序、工步安排更改关联特征AF中与更改前特征F对应的更改后特征F_L的加工操作列表,按更改前特征F的工序、工步及加工操作位置对应关系将新生成的更改后特征F_L的加工操作插入到原加工程序中,并从原加 工程序中删除更改前特征F的加工操作;
对于无法建立关联关系的更改后特征FLL的加工程序更新:
首先从原零件的加工程序中查找与更改前特征FL相关的加工操作,查找方法是通过搜索加工操作中构成加工区域的几何元素是否存在包含于更改前特征FL中的部分,若有则说明该加工操作对应于更改前特征FL,记录各加工操作所属的工序、工步及加工操作位置;将更改前特征FL与更改后特征FLL按照特征的类型进行匹配,根据更改前特征FL中相同类型的特征对应的工序及工步安排,生成更改后特征FLL中相同类型特征的加工操作,并插入到相应工序及工步的加工操作列表的最后位置,当完成更改后特征FLL中所有特征加工操作的生成和插入之后,删除更改前特征FL中特征所有对应的加工操作,完成模型更改后零件的加工程序生成。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征是在选择新特征加工操作的插入位置时采取人工交互的方式。
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