CN105893715A - 基于加工特征的工艺信息智能匹配方法 - Google Patents

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景旭文
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Abstract

本发明公开了基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，包括利用工艺信息的层次化描述方法，创建预定义加工特征相应工艺信息关联的数据库，获取加工特征，提取相应的几何信息和拓扑关系，基于预定义加工特征类型，将步骤b中提取的几何信息和拓扑关系与预定义加工特征进行比对，将步骤c确定的加工特征类型与预定义加工特征对应的工艺信息进行匹配，完成工艺信息的添加。本发明提出的基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，能够满足快速添加工艺信息的要求，提高了工艺设计的效率，为工艺信息的重用与积累提奠定基础，对推广智能化工艺设计系统的发展与应用具有重要意义。

Description

基于加工特征的工艺信息智能匹配方法
技术领域
本发明涉及三维工艺设计过程中工艺信息的快速添加方法，具体涉及面向不同加工特征的工艺信息智能匹配方法。
背景技术
工艺信息是产品工程信息的重要组成部分，是连接产品设计、工艺设计、加工制造、信息管理等系统的纽带，决定产品的最终质量。从零件加工过程中所涉及的工艺信息可以看出，工艺信息具有多样性和动态演变等特性，多样性主要是指加工过程所涉及的资源、物料等信息的复杂多样性，如装备资源、工装信息、加工方法等工艺信息的描述形式以及它们之间的相互关系；动态演变特性主要是指加工过程中工艺信息的动态变化特性，机加零件的加工过程是从毛坯模型逐渐到最终产品模型的动态演变过程，所以，在加工过程中，加工特征的几何形状、加工信息及其辅助信息都是动态变化的。
随着三维CAD技术不断的发展和应用，三维模型已逐步应用于产品的全生命周期中，如研发阶段、设计阶段和加工制造阶段，为了减少工艺设计的时间，提高工艺设计的效率及一致性，如何快速添加并组织工艺信息已成为各工艺设计系统所必须要解决的问题之一，目前，在三维工艺设计系统中，工艺信息都是基于工艺人员交互方式添加的，这种方式不仅增加了工艺设计人员工作量，造成工艺效率低、设计周期长等问题，还造成工艺知识不能积累，导致工艺信息不能复用，严重阻碍了智能化工艺设计发展与应用的要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术中工艺效率低、设计周期长工艺知识不能积累、不能复用的现状，提供一种基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，满足快速添加工艺信息的要求，提高工艺设计的效率，为工艺知识的重用与积累奠定基础。
技术方案：本发明所述的基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，包括以下步骤：
步骤a：利用工艺信息的层次化描述方法，创建预定义加工特征相应工艺信息关联的数据库；
步骤b：获取加工特征，提取相应的几何信息和拓扑关系；
步骤c：基于预定义加工特征类型，将步骤b中提取的几何信息和拓扑关系与预定义加工特征进行比对；
步骤d：将步骤c确定的加工特征类型与预定义加工特征对应的工艺信息进行匹配，完成工艺信息的添加。
优选的，步骤a中所述预定义加工特征包括平面特征、凹陷特征、过渡特征和凸起特征，所述平面特征包括单个平面的加工，所述凹陷特征包括孔、槽和腔，所述过渡特征包括倒角和倒面，所述凸起特征包括凸台和肋板，所述工艺信息的层次化描述方法包括：特征层、加工层和元素层，所述特征层为加工特征的具体类型，包括平面特征、凹陷特征、过渡特征和凸起特征，所述加工层包括加工方法、装夹方法和加工类型，所述元素层包括加工特征的装备资源信息和标注信息，加工特征的装备资源信息包括机床、刀具和夹具，标注信息包括距离尺寸、直径或半径尺寸、角度尺寸和注释。
优选的，步骤b中提取相应的几何信息和拓扑关系，其中几何信息包括：点、线、面、线与线组成的环和各组成面的精度，加工特征的几何信息由属性邻接矩阵表示，所述拓扑关系为各组成面之间的拓扑关系，包括垂直关系、相切关系和平行关系，特征面组之间的拓扑关系由各组成面之间拓扑关系矩阵表示。
优选的，步骤c为加工特征与预定义加工特征的属性邻接矩阵和面组拓扑关系矩阵的比较。
优选的，步骤d还包括以下步骤：
步骤I：特征层的匹配为所选加工特征与预定义加工特征类型的匹配；
步骤II：加工层的匹配为基于步骤I中所匹配的预定义加工特征类型，匹配数据库中该特征类型关联的加工方法、装夹方法以及加工类型；
步骤III：元素层的匹配为基于步骤I中所匹配的预定义加工特征类型，匹配数据库中该特征类型关联的装备资源信息和标注信息；
优选的，与预定义特征不能匹配的特征，将所述特征作为其他特征类型处理，交互添加工艺信息，然后存储于数据库中。
有益效果：本发明利用加工特征的几何信息提取技术与面向对象的管理技术，提出了基于加工特征的工艺信息智能匹配的方法，提高了工艺设计的效率，不能匹配的特征存储于数据库中，有益于工艺知识的重用与积累，本发明能够满足快速添加工艺信息的要求，提高了工艺设计的效率，为工艺信息的重用与积累提奠定基础，对推广智能化工艺设计系统的发展与应用具有重要意义。
附图说明
图1为基于加工特征的工艺信息智能匹配流程；
图2为预定义加工特征的具体类型；
图3为工艺信息的层次化描述框架图；
图4为待匹配工艺信息的三维机加零件。
图5为待匹配三维机加零件中面的属性邻接矩阵。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：如图1所示，基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，包括以下步骤：
步骤a：利用工艺信息的层次化描述方法，创建预定义加工特征相应工艺信息关联的数据库；
步骤b：获取加工特征，提取相应的几何信息和拓扑关系；
步骤c：基于预定义加工特征类型，将步骤b中提取的几何信息和拓扑关系与预定义加工特征进行比对；
步骤d：将步骤c确定的加工特征类型与预定义加工特征对应的工艺信息进行匹配，完成工艺信息的添加；
如图2所示，步骤a中预定义加工特征包括平面特征、凹陷特征、过渡特征和凸起特征，平面特征包括单个平面的加工，凹陷特征至少存在一个底面，底面所含有的边中，除了与侧面相交的边其它都为非凹边，包括孔、槽和腔，过渡特征的曲率大于其相邻面的曲率，包括倒角和倒面，凸起特征都含有支撑面，凸台与支撑面的相交边为非凸边，凸起特征上存在到支撑面距离的最高点和最低点，包括凸台和肋板，基于预定义加工特征类型，利用特征的几何信息提取技术，对获取加工特征的几何信息与拓扑关系进行提取，与预定义加工特征进行匹配，进而确定所获取加工特征的类型，零件上的加工特征是基于交互方式获取的，以特征组成面为研究单元，分析已获取的加工特征，其中拓扑关系是指加工特征组成面之间的邻接关系，利用特征组成面的属性邻接图进行表达，针对具有多样性与动态演变特性工艺信息分析，利用面向对象的技术，创建了工艺信息的层次化关联关系，如图3所示，工艺信息的层次化描述方法包括：特征层、加工层和元素层，其中，特征层作为工艺信息描述的基类，而加工层作为工艺信息描述的父类，元素层作为工艺信息描述的子类，其中，特征层是指各加工特征类型包括的具体特征，加工层包括三部分：加工类型、加工方法以及装夹方法，加工类型是按照加工过程的具体形式进行分类的，如：粗加工、精加工、超精加工等，加工方法是按照具体的加工方式进行分类的，如：车、铣、刨、磨、镗、特种加工等方法，装夹方法是夹具装夹、划线装夹、找正装夹以及其他装夹方式，元素层为加工特征的装备资源信息包括：机床、刀具、夹具，以及标注信息包括：距离尺寸、直径或半径尺寸、角度尺寸和注释，其中具体设备包括如设备、刀具、夹具、量具等，该部分信息以数据库的形式进行组织与管理，具体包括有：设备库、刀具库、装夹工具库、检测工具库、工艺知识库以及参数关联库，其中参数关联库中包括各设备、资源之间的关联关系，工艺知识库包括基本的工艺知识；
步骤b中提取相应的几何信息和拓扑关系，其中几何信息包括：点、线、面、线与线组成的环和各组成面的精度，加工特征的几何信息由属性邻接矩阵表示，拓扑关系为各组成面之间的拓扑关系，包括垂直关系、相切关系和平行关系，特征面组之间的拓扑关系由各组成面之间拓扑关系矩阵表示；
步骤c为加工特征与预定义加工特征的属性邻接矩阵和面组拓扑关系矩阵的比较；
步骤d还包括以下步骤：
步骤I：特征层的匹配为所选加工特征与预定义加工特征类型的匹配；
步骤II：加工层的匹配为基于步骤I中所匹配的预定义加工特征类型，匹配数据库中该特征类型关联的加工方法、装夹方法以及加工类型；
步骤III：元素层的匹配为基于步骤I中所匹配的预定义加工特征类型，匹配数据库中该特征类型关联的装备资源信息和标注信息；
与预定义特征不能匹配的特征，将特征作为其他特征类型处理，交互添加工艺信息，然后存储于数据库中，如图4所示，对一个具体的三维机加零件进行基于加工特征工艺信息智能匹配，步骤一：交互式选取工序所要加工的特征，获取该特征的加工面组(f1-f6)，提取该特征所含有面的精度信息以及拓扑关系，面组的拓扑关系用面组属性关联矩阵表示，如图5所示：步骤二，与预定义特征库中的类型进行比较，确定为凹陷特征类型；步骤三，获取预定义凹陷特征所关联的工艺信息，已知特征层为凹陷特征类型，加工层中的加工方法为：铣加工和车加工，加工类型为：粗加工方式，装夹方式为夹具装夹；步骤四，基于加工层中所确定的信息，实现所关联的具体元素信息，其中所用机床为铣床，刀具为铣刀，夹具为四爪卡盘，标注信息有定形尺寸和定位尺寸；步骤五，基于所选择的加工特征，交互式选择加工该特征所需要的工艺信息，最终完成特征加工所需工艺信息的添加。

Claims (6)

1.基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤a：利用工艺信息的层次化描述方法，创建预定义加工特征相应工艺信息关联的数据库；
步骤b：获取加工特征，提取相应的几何信息和拓扑关系；
步骤c：基于预定义加工特征类型，将步骤b中提取的几何信息和拓扑关系与预定义加工特征进行比对；
步骤d：将步骤c确定的加工特征类型与预定义加工特征对应的工艺信息进行匹配，完成工艺信息的添加。
2.根据权利要求1所述的基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，其特征在于：步骤a中所述预定义加工特征包括平面特征、凹陷特征、过渡特征和凸起特征，所述平面特征包括单个平面的加工，所述凹陷特征包括孔、槽和腔，所述过渡特征包括倒角和倒面，所述凸起特征包括凸台和肋板，所述工艺信息的层次化描述方法包括：特征层、加工层和元素层，所述特征层包括平面特征、凹陷特征、过渡特征和凸起特征，所述加工层包括加工方法、装夹方法和加工类型，所述元素层包括加工特征的装备资源信息和标注信息，加工特征的装备资源信息包括机床、刀具和夹具，标注信息包括距离尺寸、直径或半径尺寸、角度尺寸和注释。
3.根据权利要求1所述的基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，其特征在于：步骤b中提取相应的几何信息和拓扑关系，其中几何信息包括：点、线、面、线与线组成的环和各组成面的精度，加工特征的几何信息由属性邻接矩阵表示，其中拓扑关系包括各组成面之间的拓扑关系，包括垂直关系、相切关系和平行关系，特征面组之间的拓扑关系由各组成面之间拓扑关系矩阵表示。
4.根据权利要求1所述的基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，其特征在于：步骤c为加工特征与预定义加工特征的属性邻接矩阵和面组拓扑关系矩阵的比较。
5.根据权利要求1所述的基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，其特征在于：步骤d还包括以下步骤：
步骤I：特征层的匹配为所选加工特征与预定义加工特征类型的匹配；
步骤II：加工层的匹配为基于步骤I中所匹配的预定义加工特征类型，匹配数据库中该特征类型关联的加工方法、装夹方法以及加工类型；
步骤III：元素层的匹配为基于步骤I中所匹配的预定义加工特征类型，匹配数据库中该特征类型关联的装备资源信息和标注信息。
6.根据权利要求1所述的基于加工特征的工艺信息智能匹配方法，其特征在于：与预定义特征不能匹配的特征，将所述特征作为其他特征类型处理，交互添加工艺信息，然后存储于数据库中。
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