CN112163333A - 一种工艺辅助设计系统及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于先进制造与机械设计技术领域，其公开了一种工艺辅助设计系统及其应用方法；该系统包括模型处理模块、信息获取模块、决策模块、专家知识库、传输模块、显示模块；所述各模块通过传输模块实现互联互通；所述零件模型处理模块包括PLM模型下载模块和模型格式转换模块，自动获取模型；所述信息获取模对模型进行分析和处理，获得模型特征信息；所述决策模块包括检索模块和工艺推算模块，用于检索相似实例、工艺重组；所述专家知识库存储并提供实例工艺。
Description
技术领域
本发明涉及先进制造与机械设计技术领域，尤其涉及一种工艺辅助设计系统及其应用方法。
背景技术
随着计算机软、硬件技术飞速发展，其在机械制造企业中已深入应用，企业对计算机辅助工艺设计有着广泛、迫切的实际需求。在这样的背景下，机械设计制造行业在计算机辅助技术的帮助下，能够弥补传统机械设计制造的缺陷，企业的市场竞争力得以大大提升。
工艺设计是指为保证产品及零、部件设计及工艺要求，按车间生产加工能力确定的产品及产品零部件备料、加工及装配工艺流程。工艺设计是连接产品设计和产品制造的重要纽带，没有合理正确的工艺设计，就不可能经济而有效地将设计图纸变成合格产品，它是一项经验性很强、技巧性很高、涉及多方面知识和信息的工作，因此工艺设计极其复杂。对于工艺设计这种既重要又复杂的工作，实现计算机辅助设计已是必然趋势。
目前诸多研究者提出了多种提高工艺设计的方法，例如：
“一种驱动桥端盖热冲压成型模具及其制造的方法”(ZL201810024072.8)通过设计了紧贴零件型面的环形冷却水道，从而提供了较为简洁高效的模具制造放法；
“一种高效的型材挤压模具设计放法”(ZL2019109945652.9)利用数值模拟仿真辅助制定模具制造的优化方案，缩短了设计周期，提高模具制造效率；
“一种高效发动机缸套铸造方法”(ZL201710721951.1)通过优化模具设计，改善铸件熔体凝固是的散热条件，从而提高缸套的高效设计。
上述专利文件中公开的方案中，都能在一定程度上提高机械制造过程的效率，但其主要针对于机械制造过程中模具零件的结构设计进行改进，从而提高机械制造的效率。
然而本领域技术人员知道，工艺设计环节也是机械制造过程必不可少的一环，因此从工艺设计进行改进，实现机械制造的高效性是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服机械制造过程中模具零件的结构设计进行改进存在的缺点和不足，提供一种工艺辅助设计系统及其应用方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种工艺辅助设计系统，其包括：
用于处理模型原始数据的模型处理模块；
用于信号传输的传输模块；
用于获取模型信息的信息获取模块；
用于存储实例的专家知识库
用于检索相似实例的决策模块；
各模块之间通过所述传输模块传输数据；
所述模型处理模块通过传输模块将模型原始数据传输给信息获取模块；信息获取模块通过对模型进行分析和识别，将处理后的模型数据输送给决策模块；决策模块通过对信息获取模块产生的数据进行数据处理和检索决策，在与专家知识库里存储的数据进行匹配或工艺重组。
所述模型处理模块包括：用于零件模型下载的PLM模型下载模块；用于格式转换的模型格式转换模块。
所述PLM模型下载模块包括自动下载上传到系统的零件模型，并通过传输模块的API接口把模型传送给模型格式转换模块，该模型格式转换模块自动进行模型格式转变，使系统能够识别；
所述PLM模型下载模块和格式转换模块，通过API接口连接，并将获取的零件模型传输给信息获取模块。
所述信息获取模块包括：对模型几何特征数据提取和非几何特征数据的提取；零件特征信息通过传输模块传输到决策模块；非几何特征数据包括模型材料、模型名称、模型类别、热处理工艺等数据；几何特征数据包括模型轮廓、模型孔类、模型曲面、模型颜色等数据。
所述决策模块包括：用于实例检索的检索模块和工艺生成的工艺推算模块，决策模块对获取的信息数据进行处理、存储和实例检索，主要对几何特征数据进行处理；
几何特征数据进行处理包括并具有特征项确定、相似元计算、特征权重系数计算、局部相似度计算、总体相似度计算等功能，，经过处理后的数据保存到专家知识库，实现零件模型工艺文件的自动生成；
专家知识库包括：有零件的工艺实例库、工艺知识库、工艺资源库和工艺规则库等，主要用于存储合格的零件工艺和加工工艺资源，专家知识库的各功能模块是相互集成的，通过相应的数据表实现各数据库之间的数据访问、调用和存储。
所述系统该包括一个与传输模块连接的显示模块；显示模块将决策模块生成的工艺文件显示出来，指导生产加工。
一种工艺辅助设计系统的应用方法，其包括如下步骤：
步骤一：设计人员完成零件模型的设计后，上传至系统；系统通过PLM模型下载模块自动下载该零件模型，并通过格式转换模块完成对模型格式的转换，以便于工艺辅助系统能够进行识别；
步骤二：通过传输模块将格式转换后的零件模型输送给信息获取模块，并保持此过程零件模型的完整性、不失真性，获取零件模型特征信息；
步骤三：通过对特征数据的处理，包括特征项权重系数计算、相似元计算、局部相似度计算、整体相似度计算等操作，获得该零件的相似度，然后与专家知识库中的知识相匹配，完成实例检索；
步骤四：通过实例检索，在专家知识库中检索相似案例；
若检索到相似案例，则调出工艺方案；
若未检索到相似案例，则进行基于特征数据的工艺推理，即系统自动根据步骤二中获取的零件模型特征信息完成对零件工艺文件的生成；
步骤五：系统自动输出零件模型相关的工艺文件，经过实际生产验证后，将此工艺分别以三维造型图、图片、文档、数据库文件格式、工艺辅助软件专业格式文件等储存到专家知识库中。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)本发明中，基于专家知识库实现工艺的自动化设计，降低对模具设计人员的技术要求，另一方面通过专家知识库中丰富的工艺设计知识、实例，可显著提高模具制造过程中工艺编制的效率和水平，实现模具制造的高效设计。
(2)本发明中，通过自动下载零件模型，大量节省了工艺设计的时间，提高了模具设计效率。
(3)本发明中，通过检索相似案例，便于快速找到相应的零件工艺，节省大量工艺编制时间。
(4)本发明中，根据模型特征数据自动推算零件工艺，确定零件工艺方案，从而降低了对工艺人员水平要求，大幅缩短模具设计周期，提高模具制造的效率。
本发明的方法可显著提高模具制造的效率和水平，实现模具制造的高效设计。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图。
图2是本发明的数据采集和处理工艺示意图。
图3是本发明实施的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
如图1和图2所示，本发明公开了一种工艺辅助设计系统及其应用方法，其主要由六大模块构成，包括模型处理模块、信息获取模块、决策模块、专家知识库、传输模块、显示模块；它们通过传输模块实现各模块的互联互通。
其中，模型处理模块指将模具设计师上传到PLM系统的.Prt格式的零件模型，利用API接口自动下载，并存储到指定的下载路径中，然后在该路径下系统自动启动模型格式转换，将.Prt格式文件转换为.Stp格式文件。
信息获取模块是对格式转换后的零件模型进行分析和识别，主要对模型的非几何特征如零件材料、零件精度、零件尺寸等和几何特征信息如曲面特征、轮廓特征、孔特征等进行识别和提取，并存储在指定路径，通过传输模块共享零件模型数据。
决策模块是对获取的信息数据进行处理、存储和实例检索，主要对几何特征数据进行处理，数据处理包括特征项确定、相似元计算、特征权重系数计算、局部相似度计算、总体相似度计算等，经过处理后的数据保存到知识库中，知识库包括工艺实例知识库和工艺资源知识库等。然后经过系统智能的检索专家知识库中相似案例，若检索到相似案例，则调出工艺方案，若检索不到相似案例，则系统根据零件特征数据进行工艺方案的生成。
显示模块是对系统生成的工艺文件进行输出，主要包括工艺文件生成、工艺微调和工艺优化，若生成的工艺文件不满足实际现场要求，那么可以根据需求进行人机交互的修正，以及结合模型数据和知识库在线进行工艺路线的优化，实现零件工艺的智能生成和优化。
如图3所示，本发明应用方法，可通过以下步骤实现：
步骤一：设计人员完成零件模型的设计后，上传到工艺系统；工艺系统通过PLM模型下载板块自动下载该零件模型，并通过格式转换模块完成对模型格式的转换，以便于工艺辅助系统能够进行识别。
步骤二：通过传输模块将格式转换后的零件模型输送给信息获取模块，并保持此过程零件模型的完整性、不失真性，获取零件模型特征信息。
步骤三：通过对特征数据的处理，包括特征项权重系数计算、相似元计算、局部相似度计算、整体相似度计算等操作，获得该零件的相似度，然后与工艺知识库中的知识相匹配，完成实例检索。
步骤四：通过实例检索，在专家知识库中检索相似案例，如果检索到相似案例，则调出工艺方案，如果检索不到相似案例，则进行基于特征数据的工艺推理，即系统自动根据步骤二中获取的零件模型特征信息完成对零件工艺文件的生成。
步骤五：系统自动输出零件模型相关的工艺文件，经过实际生产验证后，将此工艺分别以三维造型图、图片、文档、数据库文件格式、工艺辅助软件专业格式文件等储存到专家知识库中。
工艺辅助设计系统及各功能模块运行环境包括硬件环境、软件环境、编程语言，具体如下所示：
硬件环境：CPU i5及以上，双核4线程，主频3.7GHz；内存4G及以上；速度DDR4；硬盘500G及以上，转速7200转/分。
软件环境：操作系统Windows7；程序框架Microsoft.NET Framework 4.0；数据库Mysql；开发环境Visual Studio 2012，Office10.0及以上。
编程语言：VB.NET语言、UGopen C++。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种工艺辅助设计系统，其特征在于，包括：
用于处理模型原始数据的模型处理模块；
用于信号传输的传输模块；
用于获取模型信息的信息获取模块；
用于存储实例的专家知识库
用于检索相似实例的决策模块；
各模块之间通过所述传输模块传输数据；
所述模型处理模块通过传输模块将模型原始数据传输给信息获取模块；信息获取模块通过对模型进行分析和识别，将处理后的模型数据输送给决策模块；决策模块通过对信息获取模块产生的数据进行数据处理和检索决策，在与专家知识库里存储的数据进行匹配或工艺重组。
2.根据权利要求1所述工艺辅助设计系统，其特征在于所述模型处理模块包括：
用于零件模型下载的PLM模型下载模块；
用于格式转换的模型格式转换模块。
3.根据权利要求2所述工艺辅助设计系统，其特征在于：
PLM模型下载模块包括自动下载上传到系统的零件模型，并通过传输模块的API接口把模型传送给模型格式转换模块，该模型格式转换模块自动进行模型格式转变，使系统能够识别；
所述PLM模型下载模块和格式转换模块，通过API接口连接，并将获取的零件模型传输给信息获取模块。
4.根据权利要求3所述工艺辅助设计系统，其特征在于：
信息获取模块包括：对模型几何特征数据提取和非几何特征数据的提取；
零件特征信息通过传输模块传输到决策模块；非几何特征数据包括模型材料、模型名称、模型类别、热处理工艺数据；几何特征数据包括模型轮廓、模型孔类、模型曲面、模型颜色数据。
5.根据权利要求4所述工艺辅助设计系统，其特征在于：
决策模块包括：用于实例检索的检索模块和工艺生成的工艺推算模块，决策模块对获取的信息数据进行处理、存储和实例检索，对几何特征数据进行处理；
几何特征数据进行处理包括并具有特征项确定、相似元计算、特征权重系数计算、局部相似度计算、总体相似度计算功能，，经过处理后的数据保存到专家知识库，实现零件模型工艺文件的自动生成；
专家知识库包括：有零件的工艺实例库、工艺知识库、工艺资源库和工艺规则库，用于存储合格的零件工艺和加工工艺资源，专家知识库的各功能模块是相互集成的，通过相应的数据表实现各数据库之间的数据访问、调用和存储。
6.根据权利要求5所述工艺辅助设计系统，其特征在于：所述系统该包括一个与传输模块连接的显示模块；显示模块将决策模块生成的工艺文件显示出来，指导生产加工。
7.一种工艺辅助设计系统的应用方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：设计人员完成零件模型的设计后，上传至系统；系统通过PLM模型下载模块自动下载该零件模型，并通过格式转换模块完成对模型格式的转换，以便于工艺辅助系统能够进行识别；
步骤二：通过传输模块将格式转换后的零件模型输送给信息获取模块，并保持此过程零件模型的完整性、不失真性，获取零件模型特征信息；
步骤三：通过对特征数据的处理，包括特征项权重系数计算、相似元计算、局部相似度计算、整体相似度计算操作，获得该零件的相似度，然后与专家知识库中的知识相匹配，完成实例检索；
步骤四：通过实例检索，在专家知识库中检索相似案例；
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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