CN113806906B - 金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，包括CAD系统、CAPP系统和PDM系统，在CAD系统和PDM系统之间设置CAD/PDM集成模块，在CAPP系统和PDM系统之间设置CAPP/PDM集成模块；其中，所述CAD/PDM集成模块，在CAD系统中通过PDM系统提供的API进行集成，实现CAD系统中的三维金刚石滚轮模型信息的校验、上传、检索和下载操作；所述CAPP/PDM集成模块，在CAPP系统中通过PDM系统提供的API进行集成，实现CAPP系统于PDM系统之间的各种数据交换。本发明能从三维CAD模型中自动识别简单特征和拾取复杂特征，实现了具有一定自动化水平的金刚石滚轮工艺设计。本发明具有工艺设计形象化、智能化、效率高、质量好等优点，满足现代企业提高生产效率和市场竞争力的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算机集成制造技术领域的系统及其方法，具体是一种金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统及其设计方法。
背景技术
金刚石滚轮的生产是一个传统制造业，整个生产过程中存在信息集成度低的问题，我国的金刚石滚轮制造企业多为中小型企业，产品设计周期较长，生产效率较低，而且高精度的金刚石滚轮被国外产品占据了大部分市场。金刚石滚轮制造企业的规模性质限制了其经济投入量的大小，在进行产品设计时一般采用手工进行设计然后用AutoCAD输出，还不是真正的计算机辅助设计。随着经济全球化进程不断加快和信息技术的飞速发展，正在催促着传统制造业信息化改造的步伐，对金刚石滚轮的制造提出了越来越高的要求，产品需求日益多样化，产品的生产周期也越来越短，传统的生产方式受到了严重的挑战，因此加快金刚石滚轮企业信息化建设势在必行。
随着制造业与信息技术的发展，计算机集成制造（CIM）技术正在成为一个新的研究热点。这种技术将制造设备与自动化理念相结合，通过对各模块信息的集成与共享，构建出适用于各种工业产品的高效率自动化制造系统，例如计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）等。随着FMS及CIMS的发展，CAD、CAPP和CAM的集成日益受到人们的重视。而CAPP作为CAD和CAM之间信息传递的中介，其重要程度更是不言而喻。
CAD、CAPP和CAM技术各自发展至今，已经在产品设计自动化、工艺规划自动化和辅助制造自动化等方面取得了重大的发展，同时也发挥了重要的作用，但是由于CAD、CAPP和CAM各系统中数据调用方式、数据接口和语言等不相同，系统之间缺少统一的数据接口，这样它们往往是作为相对独立的单元系统达到局部的最优化，各系统间尚不能实现完全的信息共享，从而使得他们成了一个个独立环境下的“自动化孤岛”，离真正意义上的集成还相差甚远。在此条件下，如果采用人工参与的方式来实现各个系统间的信息交换，不但会增加人为错误的几率，使系统产生大量冗余的信息，从而影响生产效率的提高，给企业造成不必要的损失，而且还会阻碍企业应用CAD、CAPP和CAM系统，从而减缓企业信息化建设的步伐。
在当前的制造信息系统中，CAD、CAM是直接建立在三维图形系统基础上的。而CAPP系统是基于语言符号系统的，这是两类完全不同的系统，因此，它们之间的信息集成在本质上是困难的，往往需要通过人机交互或者通过中间文件 (例如STEP或DXF等)等方式进行图形和语言之间的相互转换。在转换过程中，必然带来信息的丢失和歧义性产生，从而造成集成的困难。
综上所述，仅用符号来表达和处理金刚石滚轮工艺设计活动是不全面的，基于纯符号的CAPP系统也必然具有较大的局限性。解决这一问题的关键是：金刚石滚轮CAPP系统需要在符号系统基础上，增加三维图形系统上的信息表达和处理能力，并通过与PDM系统集成的方式，实现信息的集成。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统及其设计方法。本发明具有工艺设计形象化、智能化、效率高、质量好等优点，满足现代企业提高生产效率和市场竞争力的需要。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，包括CAD系统、CAPP系统和PDM系统，在CAD系统和PDM系统之间设置CAD/PDM集成模块，在CAPP系统和PDM系统之间设置CAPP/PDM集成模块；其中，所述CAD/PDM集成模块，在CAD系统中通过PDM系统提供的API进行集成，实现CAD系统中的三维金刚石滚轮模型信息的校验、上传、检索和下载操作；所述CAPP/PDM集成模块，在CAPP系统中通过PDM系统提供的API进行集成，实现CAPP系统于PDM系统之间的各种数据交换。
CAPP系统中设置零件属性模块、特征识别模块、特征信息输入模块、毛坯设计模块、加工方法决策模块、工艺路线排序模块、过程模型生成模块和工艺卡片管理模块；PDM系统包括金刚石滚轮信息模型和金刚石滚轮产品数据管理模块；其中，金刚石滚轮信息模型包括特征定义、零件管理信息、零件属性信息、毛坯信息和过程特征信息；金刚石滚轮产品数据管理模块包括制造资源库、加工方法库、工艺规则库、工艺规程库、文档管理和流程管理。
所述特征识别模块，根据在PDM系统中已经保存的金刚石滚轮特征定义，在CAD系统中，针对金刚石滚轮三维模型，通过CAD系统提供的API自动识别特征，若该特征没有定义，通过拾取的方式获得，并在PDM系统中的特征定义中添加该特征。
所述特征信息输入模块完成金刚石滚轮的各个特征的公差、粗糙度、圆度、直线度、平面度信息的输入，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块保存到PDM系统中的零件属性信息中，提供给加工方法决策模块作为分析的基础信息。
所述加工方法决策模块针对特征识别模块识别出的金刚石滚轮的各个加工特征，以加工特征的类别、零件表面粗糙度、精度等级、公差要求、孔径大小、材料热处理方式作为输入，通过优化决策，输出金刚石滚轮特征加工链，并将以上数据通过CAPP/PDM集成模块保存到PDM系统中的过程特征信息中。
所述工艺路线排序模块利用优化算法，在根据工艺规则库中的工艺约束条件下，以加工时间短为目标，对加工方法决策模块生成的金刚石滚轮特征加工链进行排序优化，该模块产生的工步序列提供给过程模型生成模块作为逆序模型生成的依据。
工艺路线排序模块通过对加工特征、以及相应的加工方法这些表现型到基因型的编码，产生一个可能存在潜在解的初始种群，然后按优胜劣汰的原理，在建立的工艺约束条件下，逐代演化产生越来越好的近似解；在每一代中，根据以加工时间最短为优化目标的适应度函数，评价各个体，选择适应度高的，对其进行交叉、变异操作，并且根据种群适应度的变化来动态调整个体交叉和变异的概率，产生代表新解集的下一代种群，末代种群的最优个体经过解码作为近似最优解，即金刚石滚轮加工工序。
所述过程模型生成模块根据当前工序逆序地产生上一步工序的三维零件模型，生成的三维零件模型与金刚石滚轮过程特征关联保存到过程特征信息中。
三维零件模型包括过程模型尺寸计算子模块、过程模型生成子模块、过程特征更新子模块，其中：所述过程模型尺寸计算子模块通过提取加工特征上的加工余量信息和尺寸信息，进行该过程模型的尺寸计算；所述过程模型生成子模块以零件信息数据库中的零件信息为最初状态，毛坯设模块设计的毛坯为最终状态，工艺路线排序模块完成的工序序列为顺序，从零件到毛坯逆序地产生一系列零件过程模型，即根据上一步工序的加工内容从当前工序的对应三维模型中，利用CAD系统提供的API函数，消去经过上一步工序产生的面和加工特征，以增材制造的方式补上被加工去除的体积，产生上一步工序对应的零件模型，并保存到零件信息数据库中；所述过程特征更新子模块根据零件面、特征在三维模型中ID的唯一性特点，对比过程模型生成子模块产生的相邻工序的过程模型，分别遍历金刚石滚轮三维模型的所有节点，保留两个工序过程模型中都存在面和特征信息，删除还未经过加工并产生的面和加工特征信息，并在零件信息数据库中相应的过程特征位置添加相应的数据。
一种金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统的设计方法，包括以下步骤：
第一步，金刚石滚轮零件三维模型的建立，为系统的初始动作，在CAD系统中建立金刚石滚轮三维模型，通过CAD/PDM集成模块上传到PDM系统中的文档管理进行保存和维护，并将信息保存到零件管理信息中；
第二步，零件属性模块针对第一步建立的金刚石滚轮三维模型，输入零件的名称、零件代号、零件图号、材料型号、毛坯类型和批量，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块保存到零件管理信息中；
第三步，特征识别模块根据在PDM系统中已经保存的金刚石滚轮特征定义，在CAD系统中，针对金刚石滚轮三维模型，通过CAD系统提供的API自动识别特征，若该特征没有定义，可以通过拾取的方式获得，并在PDM系统中的特征定义中添加该特征；
第四步，特征信息输入模块输入第三步识别的金刚石滚轮的各个特征的公差、粗糙度、圆度、直线度、平面度信息，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块保存到PDM系统中的零件属性信息中，作为第六步的输入信息；
第五步，毛坯设计模块完成毛坯的三维模型的设计以及毛坯的代号、名称、材料、工艺要求信息的输入，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块保存到PDM系统中的毛坯信息中；
第六步，加工方法决策模块对特征识别模块识别出的金刚石滚轮的各个加工特征，以加工特征的类别、零件表面粗糙度、精度等级、公差要求、孔径大小、材料热处理方式作为输入，通过优化决策，输出金刚石滚轮特征加工链，并将以上数据通过CAPP/PDM集成模块保存到PDM系统中的过程特征信息中，作为第七步的输入信息；
第七步，工艺路线排序模块利用优化算法，在根据工艺规则库中的工艺约束条件下，以加工时间短为目标，对加工方法决策模块生成的金刚石滚轮特征加工链进行排序优化，该模块产生的工步序列提供给过程模型生成模块作为逆序模型生成的依据；
第八步，过程模型生成模块产生过程模型，以零件管理信息中的零件信息为最初状态，毛坯设计模块设计的毛坯为最终状态，以第七步完成的加工顺序为次序，从零件到毛坯逆序地产生一系列过程模型，并通过CAPP/PDM集成模块保存到过程特征信息中；
第九步，工艺卡片管理模块根据第七步产生的加工顺序生成工艺卡片，形成一个符合国标和企业标准的工艺卡片形式送给第十步；
第十步，打印预览输出，并通过CAPP/PDM集成模块将工艺卡片上传至PDM系统的文档管理中，工作完成。
本发明建立金刚石滚轮信息模型，统一了金刚石滚轮的设计信息和制造信息的描述，并在三维CAD技术基础上，结合PDM系统，建立金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，该系统能从三维CAD模型中自动识别简单特征和拾取复杂特征，实现了具有一定自动化水平的金刚石滚轮工艺设计。本发明具有工艺设计形象化、智能化、效率高、质量好等优点，满足现代企业提高生产效率和市场竞争力的需要。
附图说明
图1是表示本发明实施例金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统的结构框图；
图2是表示本发明实施例金刚石滚轮零件信息模型图；
图3是表示本发明实施例中CAD/PDM集成模块中的数据校验操作；
图4是表示本发明实施例中CAD/PDM集成模块中的文件上传操作；
图5是表示本发明实施例中CAD/PDM集成模块中的文件下载操作；
图6是表示本发明实施例中PDM系统中的文档管理模块；
图7是表示本发明实施例中在PDM系统中根据金刚石滚轮信息模型建立的金刚石滚轮信息存储模块。
图8是表示本发明实施例金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统界面。
其中，1是CAD系统、2是CAPP系统、3是PDM系统、4是CAD/PDM集成模块、5是零件属性模块、6是特征识别模块、7是特征信息输入模块、8是毛坯设计模块、9是加工方法决策模块、10是工艺路线排序模块、11是过程模型生成模块、12是工艺卡片管理模块、13是CAPP/PDM集成模块、14是金刚石滚轮信息模型、15是特征定义、16是零件管理信息、17是制造资源库、18是加工方法库、19是工艺规则库、20是工艺规程库、21是文档管理、22是流程管理、23是金刚石滚轮产品数据管理、24是零件属性信息、25是毛坯信息、26是过程特征信息。
具体实施方式
本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
图1是显示本发明的一个例子的金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统的结构框图。金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统包括CAD系统1、CAPP系统2和PDM系统3，在CAD系统1和PDM系统3之间设置CAD/PDM集成模块4，在CAPP系统2和PDM系统3之间设置CAPP/PDM集成模块13。其中，所述CAD/PDM集成模块4，在CAD系统1中通过PDM系统3提供的API进行集成，实现CAD系统中的三维金刚石滚轮模型信息的校验、上传、检索和下载操作。所述CAPP/PDM集成模块13，在CAPP系统中通过PDM系统提供的API进行集成，实现CAPP系统于PDM系统之间的各种数据交换。
实现时，PDM系统3安装到服务器上，客户端安装设计CAD系统1和金刚石滚轮三维工艺可视化设计系统的其他模块，各个模块之间的数据通过网络与安装在服务器端的PDM系统3中的数据库进行数据交换。
具体来说，CAPP系统2中设置零件属性模块5、特征识别模块6、特征信息输入模块7、毛坯设计模块8、加工方法决策模块9、工艺路线排序模块10、过程模型生成模块11和工艺卡片管理模块12。PDM系统3包括金刚石滚轮信息模型14和金刚石滚轮产品数据管理模块23。其中，金刚石滚轮信息模型14包括特征定义15、零件管理信息16、零件属性信息24、毛坯信息25和过程特征信息26；金刚石滚轮产品数据管理模块23包括制造资源库17、加工方法库18、工艺规则库19、工艺规程库20、文档管理21和流程管理22。
所述金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，该系统基于分布式、C/S体系结构，在CAD系统1中建立三维金刚石滚轮模型，并通过PDM系统3提供的API，将三维金刚石滚轮模型上传至PDM系统3的文档管理21中，并在文档管理21中保存零件编号、零件版本、零件名称和编辑工具等零件管理信息16，该部分可以自动保存到零件管理信息16中，也可以通过API从PDM系统3下载三维金刚石滚轮模型到CAD系统1中。
所述金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统通过CAD系统1提供的API开发，实现与CAD系统1直接相联，从而零件属性模块5、特征识别模块6、特征信息输入模块7、毛坯设计模块8、过程模型生成模块11、工艺卡片管理模块12直接从CAD系统1中获得信息。
所述PDM系统3是B/S架构,通过提供的API进行数据的访问和操作，PDM系统3中包含特征定义15、零件管理信息16、制造资源库17、加工方法库18、工艺规则库19、工艺规程库20、文档管理21、流程管理22、零件属性信息24、毛坯信息25、过程特征信息26。存放各个模块产生的数据，包括零件属性模块5、特征识别模块6、特征信息输入模块7、毛坯设计模块8、加工方法决策模块9、工艺路线排序模块10、过程模型生成模块11、工艺卡管理模块12产生的数据，以上数据通过CAD/PDM集成模块4和CAPP/PDM集成模块13进行数据的保存、更新和维护。
所述零件属性模块24，输入零件的名称、零件代号、零件图号、材料型号、毛坯类型和批量信息，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块13保存到零件管理信息中。
所述特征识别模块6，根据在PDM系统3中已经保存的金刚石滚轮特征定义，在CAD系统1中，针对金刚石滚轮三维模型，通过CAD系统提供的API自动识别特征，若该特征没有定义，可以通过拾取的方式获得，并在PDM系统中的特征定义中添加该特征。
所述特征信息输入模块7完成金刚石滚轮的各个特征的公差、粗糙度、圆度、直线度、平面度信息的输入，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块13保存到PDM系统3中的零件属性信息中，提供给加工方法决策模块9作为分析的基础信息。
所述毛坯设计模块8完成毛坯的三维模型的设计以及毛坯的代号、名称、材料、工艺要求信息的输入，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块13保存到PDM系统中的毛坯信息中。
所述加工方法决策模块9针对特征识别模块识别出的金刚石滚轮的各个加工特征，以加工特征的类别、零件表面粗糙度、精度等级、公差要求、孔径大小、材料热处理方式作为输入，通过优化决策，输出金刚石滚轮特征加工链，并将以上数据通过CAPP/PDM集成模块13保存到PDM系统3中的过程特征信息中。
所述工艺路线排序模块10利用优化算法，在根据工艺规则库中的工艺约束条件下，以加工时间短为目标，对加工方法决策模块生成的金刚石滚轮特征加工链进行排序优化，该模块产生的工步序列提供给过程模型生成模块作为逆序模型生成的依据。具体来说，工艺路线排序模块10通过对加工特征、以及相应的加工方法这些表现型到基因型的编码，产生一个可能存在潜在解的初始种群，然后按优胜劣汰的原理，在建立的工艺约束条件下，逐代演化产生越来越好的近似解；在每一代中，根据以加工时间最短为优化目标的适应度函数，评价各个体，选择适应度高的，对其进行交叉、变异操作，并且根据种群适应度的变化来动态调整个体交叉和变异的概率，产生代表新解集的下一代种群，末代种群的最优个体经过解码作为近似最优解，即金刚石滚轮加工工序。
所述过程模型生成模块11根据当前工序逆序地产生上一步工序的三维零件模型，生成的三维零件模型与金刚石滚轮过程特征关联保存到过程特征信息中。三维零件模型包括过程模型尺寸计算子模块、过程模型生成子模块、过程特征更新子模块，其中：所述过程模型尺寸计算子模块通过提取加工特征上的加工余量信息和尺寸信息，进行该过程模型的尺寸计算。所述过程模型生成子模块以零件信息数据库中的零件信息为最初状态，毛坯设模块设计的毛坯为最终状态，工艺路线排序模块10完成的工序序列为顺序，从零件到毛坯逆序地产生一系列零件过程模型，即根据上一步工序的加工内容从当前工序的对应三维模型中，利用CAD系统提供的API函数，消去经过上一步工序产生的面和加工特征，以增材制造的方式补上被加工去除的体积，产生上一步工序对应的零件模型，并保存到零件信息数据库16中。所述过程特征更新子模块根据零件面、特征在三维模型中ID的唯一性特点，对比过程模型生成子模块产生的相邻工序的过程模型，分别遍历金刚石滚轮三维模型的所有节点，保留两个工序过程模型中都存在面和特征信息，删除还未经过加工并产生的面和加工特征信息，并在零件信息数据库16中相应的过程特征位置添加相应的数据。
所述工艺卡片管理模块12针对工艺路线排序模块和过程模型生成模块产生的加工顺序，完成工艺卡片的设计、生成和输出，产生一系列符合国家或企业标准的工艺卡片；还包括对工艺卡片的管理、编辑和检索。
所述金刚石滚轮信息模型14，按照图2所示的金刚石滚轮信息模型组织各类数据的保存，实现金刚石滚轮的设计信息和制造信息的统一描述。包含金刚石滚轮的特征定义、零件滚轮信息、零件属性信息、毛坯信息和过程特征信息。
所述金刚石滚轮产品数据管理模块23，包含制造资源库、加工方法库、工艺规则库、工艺规程库、文档管理和流程管理。其中，制造资源库定义企业使用的制造设备信息、刀具信息。加工方法库定义金刚石滚轮的各个特征的加工方法链。工艺规则库根据金刚石滚轮加工的工艺约束建立工艺规则信息。工艺规程库根据家标准或企业标准建立工艺规程数据信息。文档管理管理CAD系统和CAPP系统上传的各中文档。流程管理，控制金刚石滚轮零件信息的更改、审批流程。
图2是表示本发明实施例金刚石滚轮零件信息模型图，如图所示。包括：零件总体信息、毛坯信息和过程特征信息。
所述零件总体信息包括：零件管理信息和零件属性信息。其中，零件管理信息中含有零件编号、零件版本、零件名称、编辑工具、设计者等信息；零件属性信息中含有零件公称尺寸、零件尺寸公称和零件形位公差等信息。
所述毛坯信息包括：毛坯代号、毛坯名称、毛坯材料、工艺要求等信息。
所述过程信息包含特征名称、几何信息、拓扑信息和制造信息。其中，几何信息中含有特征的公称尺寸；用扩展属性邻接图(EAAG)保存特征拓扑信息；制造信息中包含加工方法、表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、热处理和零件材料等信息。
所述加工方法保存在PDM系统中的加工方法库中，包含加工方法编号、加工方法名称、机床信息和刀具信息。机床和刀具的具体信息保存在PDM系统中的制造资源库中。
图3是表示本发明实施例中CAD/PDM集成模块中的数据校验操作，如图所示。CAD/PDM集成模块通过PDM系统的API函数，进入PDM系统中的文档管理中进行文件查询。
图4是表示本发明实施例中CAD/PDM集成模块中的文件上传操作，如图所示。CAD/PDM集成模块通过PDM系统的API函数，将CAD软件中的金刚石滚轮三维模型文件上传至PDM系统的文档管理中，若PDM系统的文档管理中已经保存有该名称的文件，则在PDM系统中保存三维模型时，提升金刚石滚轮模型的版本。
图5是表示本发明实施例中CAD/PDM集成模块中的文件下载操作，如图所示。CAD/PDM集成模块通过PDM系统的API函数，在PDM系统的文档管理中根据零件编号或者零件名称进行查询，并显示金刚石滚轮模型信息和缩略图，点击下载后，该零件模型将被下载到本地，并在CAD软件中打开。
图6是表示本发明实施例中PDM系统中的文档管理模块，如图所示。在文档管理中显示零件编号、零件版本、零件名称、零件类型、零件状态、原始文件、预览文件和编辑工具信息，点击预览文件可以进行零件模型预览。
图7是在PDM系统中根据金刚石滚轮信息模型图建立的金刚石滚轮信息存储模块。分类管理金刚石滚轮信息模型中的各类数据。
图8是表示本发明实施例金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统界面，如图所示。特征的类别已经在PDM系统中进行定义编码，当工艺设计系统对金刚石滚轮三维模型进行特征识别后，在CAD软件中将识别过的特征标记颜色高亮显示。
本实例中，CAD系统采用达索公司的CAD软件SolidWorks 2019；PDM系统采用Aras公司的Aras Innovator 11.0-SP12，数据库采用Microsoft公司的数据库软件SQL Server2014；PC客户端采用微软公司的Windows10作为操作系统。
一种金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统的设计方法，包括以下步骤：
第一步，金刚石滚轮零件三维模型的建立，为系统的初始动作，在CAD系统1中建立金刚石滚轮三维模型，通过CAD/PDM集成模块4上传到PDM系统3中的文档管理(21)进行保存和维护，并将信息保存到零件管理信息16中；
第二步，零件属性模块针5对第一步建立的金刚石滚轮三维模型，输入零件的名称、零件代号、零件图号、材料型号、毛坯类型和批量，输入的信息通过CAPP/PDM集成模13块保存到零件管理信息16中；
第三步，特征识别模块6根据在PDM系统3中已经保存的金刚石滚轮特征定义15，在CAD系统1中，针对金刚石滚轮三维模型，通过CAD系统提供的API自动识别特征，若该特征没有定义，可以通过拾取的方式获得，并在PDM系统3中的特征定义15中添加该特征。
第四步，特征信息输入模块7输入第三步识别的金刚石滚轮的各个特征的公差、粗糙度、圆度、直线度、平面度信息，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块13保存到PDM系统3中的零件属性信息24中，作为第六步的输入信息；
第五步，毛坯设计模块8完成毛坯的三维模型的设计以及毛坯的代号、名称、材料、工艺要求信息的输入，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块13保存到PDM系统3中的毛坯信息25中；
第六步，加工方法决策模块9对特征识别模块6识别出的金刚石滚轮的各个加工特征，以加工特征的类别、零件表面粗糙度、精度等级、公差要求、孔径大小、材料热处理方式作为输入，通过优化决策，输出金刚石滚轮特征加工链，并将以上数据通过CAPP/PDM集成模块13保存到PDM系统3中的过程特征信息26中，作为第七步的输入信息；
第七步，工艺路线排序模块10利用优化算法，在根据工艺规则库19中的工艺约束条件下，以加工时间短为目标，对加工方法决策模块9生成的金刚石滚轮特征加工链进行排序优化，该模块产生的工步序列提供给过程模型生成模块11作为逆序模型生成的依据；
第八步，过程模型生成模块11产生过程模型，以零件管理信息16中的零件信息为最初状态，毛坯设计模块8设计的毛坯为最终状态，以第七步完成的加工顺序为次序，从零件到毛坯逆序地产生一系列过程模型，并通过CAPP/PDM集成模块(13)保存到过程特征信息26中；
第九步，工艺卡片管理模块12根据第七步产生的加工顺序生成工艺卡片，形成一个符合国标和企业标准的工艺卡片形式送给第十步；
第十步，打印预览输出，并通过CAPP/PDM集成模块13将工艺卡片上传至PDM系统3的文档管理21中，工作完成。
所述利用优化算法对加工特征进行排序，是指：通过对加工特征、以及相应的加工方法这些表现型到基因型的编码，产生一个可能存在潜在解的初始种群，然后按优胜劣汰的原理，在建立的工艺约束条件下，逐代演化产生越来越好的近似解；在每一代中，根据以加工时间最短为优化目标的适应度函数，评价各个体，选择适应度高的，对其进行交叉、变异操作，并且根据种群适应度的变化来动态调整个体交叉和变异的概率，产生代表新解集的下一代种群，末代种群的最优个体经过解码作为近似最优解，即加工顺序。
第八步中，根据上一步工序的加工内容从当前工序的对应三维模型中，利用CAD系统的二次开发函数，消去经过上一步工序产生的面和加工特征，以增材制造的方式补上被加工去除的体积，产生上一步工序对应的零件模型，并通过CAPP/PDM集成模块(13)保存到过程特征信息(26)中。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，其特征在于，包括CAD系统（1）、CAPP系统（2）和PDM系统（3），在CAD系统（1）和PDM系统（3）之间设置CAD/PDM集成模块（4），在CAPP系统（2）和PDM系统（3）之间设置CAPP/PDM集成模块（13）；其中，所述CAD/PDM集成模块（4），在CAD系统（1）中通过PDM系统（3）提供的API进行集成，实现CAD系统中的三维金刚石滚轮模型信息的校验、上传、检索和下载操作；所述CAPP/PDM集成模块（13），在CAPP系统中通过PDM系统提供的API进行集成，实现CAPP系统于PDM系统之间的各种数据交换；
CAPP系统（2）中设置零件属性模块（5）、特征识别模块（6）、特征信息输入模块（7）、毛坯设计模块（8）、加工方法决策模块（9）、工艺路线排序模块（10）、过程模型生成模块（11）和工艺卡片管理模块（12）；PDM系统（3）包括金刚石滚轮信息模型（14）和金刚石滚轮产品数据管理模块（23）；其中，金刚石滚轮信息模型（14）包括特征定义（15）、零件管理信息（16）、零件属性信息（24）、毛坯信息（25）和过程特征信息（26）；金刚石滚轮产品数据管理模块（23）包括制造资源库（17）、加工方法库（18）、工艺规则库（19）、工艺规程库（20）、文档管理（21）和流程管理（22）。
2.根据权利要求1所述的金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，其特征在于：所述特征识别模块（6），根据在PDM系统（3）中已经保存的金刚石滚轮特征定义，在CAD系统（1）中，针对金刚石滚轮三维模型，通过CAD系统提供的API自动识别特征，若该特征没有定义，通过拾取的方式获得，并在PDM系统中的特征定义中添加该特征。
3.根据权利要求1所述的金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，其特征在于：所述特征信息输入模块（7）完成金刚石滚轮的各个特征的公差、粗糙度、圆度、直线度、平面度信息的输入，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块（13）保存到PDM系统（3）中的零件属性信息中，提供给加工方法决策模块（9）作为分析的基础信息。
4.根据权利要求1所述的金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，其特征在于：所述加工方法决策模块（9）针对特征识别模块识别出的金刚石滚轮的各个加工特征，以加工特征的类别、零件表面粗糙度、精度等级、公差要求、孔径大小、材料热处理方式作为输入，通过优化决策，输出金刚石滚轮特征加工链，并将以上数据通过CAPP/PDM集成模块（13）保存到PDM系统（3）中的过程特征信息中。
5.根据权利要求1所述的金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，其特征在于：所述工艺路线排序模块（10）利用优化算法，在根据工艺规则库中的工艺约束条件下，以加工时间短为目标，对加工方法决策模块生成的金刚石滚轮特征加工链进行排序优化，该模块产生的工步序列提供给过程模型生成模块作为逆序模型生成的依据。
6.根据权利要求5所述的金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，其特征在于：工艺路线排序模块（10）通过对加工特征、以及相应的加工方法这些表现型到基因型的编码，产生一个可能存在潜在解的初始种群，然后按优胜劣汰的原理，在建立的工艺约束条件下，逐代演化产生越来越好的近似解；在每一代中，根据以加工时间最短为优化目标的适应度函数，评价各个体，选择适应度高的，对其进行交叉、变异操作，并且根据种群适应度的变化来动态调整个体交叉和变异的概率，产生代表新解集的下一代种群，末代种群的最优个体经过解码作为近似最优解，即金刚石滚轮加工工序。
7.根据权利要求1所述的金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，其特征在于：所述过程模型生成模块（11）根据当前工序逆序地产生上一步工序的三维零件模型，生成的三维零件模型与金刚石滚轮过程特征关联保存到过程特征信息中。
8.根据权利要求7所述的金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统，其特征在于：三维零件模型包括过程模型尺寸计算子模块、过程模型生成子模块、过程特征更新子模块，其中：所述过程模型尺寸计算子模块通过提取加工特征上的加工余量信息和尺寸信息，进行该过程模型的尺寸计算；所述过程模型生成子模块以零件信息数据库中的零件信息为最初状态，毛坯设模块设计的毛坯为最终状态，工艺路线排序模块（10）完成的工序序列为顺序，从零件到毛坯逆序地产生一系列零件过程模型，即根据上一步工序的加工内容从当前工序的对应三维模型中，利用CAD系统提供的API函数，消去经过上一步工序产生的面和加工特征，以增材制造的方式补上被加工去除的体积，产生上一步工序对应的零件模型，并保存到零件信息数据库（16）中；所述过程特征更新子模块根据零件面、特征在三维模型中ID的唯一性特点，对比过程模型生成子模块产生的相邻工序的过程模型，分别遍历金刚石滚轮三维模型的所有节点，保留两个工序过程模型中都存在面和特征信息，删除还未经过加工并产生的面和加工特征信息，并在零件信息数据库（16）中相应的过程特征位置添加相应的数据。
9.一种根据权利要求1所述的金刚石滚轮三维可视化工艺设计系统的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，金刚石滚轮零件三维模型的建立，为系统的初始动作，在CAD系统(1)中建立金刚石滚轮三维模型，通过CAD/PDM集成模块(4)上传到PDM系统(3)中的文档管理(21)进行保存和维护，并将信息保存到零件管理信息(16)中；
第二步，零件属性模块针(5)对第一步建立的金刚石滚轮三维模型，输入零件的名称、零件代号、零件图号、材料型号、毛坯类型和批量，输入的信息通过CAPP/PDM集成模(13)块保存到零件管理信息(16)中；
第三步，特征识别模块(6)根据在PDM系统(3)中已经保存的金刚石滚轮特征定义(15)，在CAD系统(1)中，针对金刚石滚轮三维模型，通过CAD系统提供的API自动识别特征，若该特征没有定义，可以通过拾取的方式获得，并在PDM系统(3)中的特征定义(15)中添加该特征；
第四步，特征信息输入模块(7)输入第三步识别的金刚石滚轮的各个特征的公差、粗糙度、圆度、直线度、平面度信息，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块(13)保存到PDM系统(3)中的零件属性信息(24)中，作为第六步的输入信息；
第五步，毛坯设计模块(8)完成毛坯的三维模型的设计以及毛坯的代号、名称、材料、工艺要求信息的输入，输入的信息通过CAPP/PDM集成模块(13)保存到PDM系统(3)中的毛坯信息(25)中；
第六步，加工方法决策模块(9)对特征识别模块(6)识别出的金刚石滚轮的各个加工特征，以加工特征的类别、零件表面粗糙度、精度等级、公差要求、孔径大小、材料热处理方式作为输入，通过优化决策，输出金刚石滚轮特征加工链，并将以上数据通过CAPP/PDM集成模块(13)保存到PDM系统(3)中的过程特征信息(26)中，作为第七步的输入信息；
第七步，工艺路线排序模块(10)利用优化算法，在根据工艺规则库(19)中的工艺约束条件下，以加工时间短为目标，对加工方法决策模块(9)生成的金刚石滚轮特征加工链进行排序优化，该模块产生的工步序列提供给过程模型生成模块(11)作为逆序模型生成的依据；
第八步，过程模型生成模块(11)产生过程模型，以零件管理信息(16)中的零件信息为最初状态，毛坯设计模块(8)设计的毛坯为最终状态，以第七步完成的加工顺序为次序，从零件到毛坯逆序地产生一系列过程模型，并通过CAPP/PDM集成模块(13)保存到过程特征信息(26)中；
第九步，工艺卡片管理模块(12)根据第七步产生的加工顺序生成工艺卡片，形成一个符合国标和企业标准的工艺卡片形式送给第十步；
第十步，打印预览输出，并通过CAPP/PDM集成模块(13)将工艺卡片上传至PDM系统(3)的文档管理(21)中，工作完成。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN101339575A (zh) * | 2008-08-07 | 2009-01-07 | 上海交通大学 | 三维可视化工艺设计系统及其设计方法 |
| CN106056323A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-10-26 | 盐城工学院 | 一种基于pdm的工作导航面板系统 |
| WO2020034632A1 (zh) * | 2018-08-17 | 2020-02-20 | 武汉理工大学 | 基于mbd的汽车典型机加工零件三维工艺设计方法及平台 |
| CN111767607A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-10-13 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种三维飞机装配工艺文件的数据传递方法 |
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2021
- 2021-08-03 CN CN202110887855.0A patent/CN113806906B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101339575A (zh) * | 2008-08-07 | 2009-01-07 | 上海交通大学 | 三维可视化工艺设计系统及其设计方法 |
| CN106056323A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-10-26 | 盐城工学院 | 一种基于pdm的工作导航面板系统 |
| WO2020034632A1 (zh) * | 2018-08-17 | 2020-02-20 | 武汉理工大学 | 基于mbd的汽车典型机加工零件三维工艺设计方法及平台 |
| CN111767607A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-10-13 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种三维飞机装配工艺文件的数据传递方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| 工艺设计信息系统(CAPP)深化应用研究;许自力;;电子工艺技术(03);全文 * |
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