（機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)論文）面向并行工程的cadcam集成技術(shù)研究.pdf

t h er e s e a r ch o nc o n c u r r e n t o r i e n t e d c a d c a mi n t e g r a t l 0 n a b s t r a c t f e a t u r et e c h n i q u ei sn o to n t yt h ek e yo ft h ei n t e g r a t i o no fc a d c a ms y s t e m b u ta l s ot h ec o r eo ft h ep r o d u c tm o d d i n gt e c h n i q u es o m ek e yt e c h n i q u e si n c o n c u r r e n t o r i e n t e dc a d c a mi n t e g l a t i o na r es t u d i e di nt h i sp a p e r i n c l u d i n g f e a t u r e s b a s e dm e a n i n g si nc o n c u r r e n t o r i e n t e dc a d c a mi n t e g r a t i o n a n dt h e a l g o r i t h m s f o r o b t a i n i n gm a c h i n i n g o r i e n t e d m o d e l s b yi n t e g r a t i n g f e a t u r e b a s e dd e s i g na n df e a t u r e e c o g n i t i o n t h em a i nr e s e a r c h e sc o v e rt h em l o w i n ga s p e c t s 1t h eo v e r a l ls c h e m af 0 rc a d c a mi n t e g r a t i o ni nc o n c u r r e n te n g i n e e t i n g 奪ac a d c a mi n t e g r a t i o ns c h e m af o rc o n c u r r e n te n g i n e e r i n ga n dt h e c o r r e s p o n d i n gi m p l e m e n t i n gp l a na r ep r o p o s e d as v s t e t n c o n s t r u c t i n of r a m e w o r kf o rc o n c u r r e n t o r i e n t e dc a d c a m l n e g t l a t i o n i s d e s i g n e d i n c l u d i n g a l lt h er m c t i o n a lc o m p o n e n t si na n i n t e g r a t e ds y s t e ma n dt h ew a yt h e ya r eo r g a n i z e d 2 f h er e p r e s e n t i n gm e t h o dn r e a t u r c b a s e da n dc o n c u r r e n t o r i e n t e dp r o d u c t m o d e l s t h es t r a t e g yf o rr e p r e s e n t i n gt h ec o n c u r r e n t o r i e n t e dp r o d u c tm o d e l i s p r o p o s e d t h e r e p r e s e n t a t i o n o fc o n c u r r e n t o r i e n t e d p r o d u c tm o d e i s f e a t a r e b a s e d d e s i g nf e a t u r e sa n dm a n u t a c t u r i n gt e a t u r e se x i s ti n as a m e m o d e la n da r ei n t e r r e l a t e d m a n u t a c t u r i n gf e a t u r e sa r er e c o g n i z e df r o m d e s i g n f e a t u r eb a s e dm o d e l 奪t h ep r o d u c tm o d e l s r e p r e s e n t i n gs c h e m ai sd e s i g n e dap r o d u c tm o d e li sa r e a s o n a b l ec o m b i n a t i o no ft h er e p r e s e n t a t i o no ft h ef o l l o w i n ga s p e c t s b o u n d a r yg e o m e t r y b r e p d e s i g nf e a t u r e m a n u f a c t u r i n g t 乇a t u r ea n dt h e r e l a t i o n s h i pa m o n gd e s i g nf e a t u r e sa n dm a n u f a c t u r i n gf e a t u r e s 奪f e a t u r er e l a t i o ng r a p hi sd e s i g n e dt oc o m p l e t e l yd e s c r i b et h er e l a t i o n s h i p a m o n gd e s i g nf e a t u r e sa n dm a c h i n i n gf e a t u r e s 3 t h em e a n i n g sf o ro b t a i n i n gm a n u f a c t u r e o r i e n t e dm o d e l sb yi n t e g r a t i o n f e a t u r e b a s e dd e s i g na n df e a t u r er e c o g n i t i o n 奪ar e g u l a r i z e da l g o r i t h mf o rd e s i g n f e a t u r eb a s e dm o d e li s p r e s e n t e d 1 7 0 o b t a i nr e g u l a r i z e dd e s i g n l 疊a t u r eb a s e dm o d e l i nw h i c hd e s i g nf e a t u r e sc a l l b eu s e dd i r e c t l yf o rm a c h i n i n gf e a t u r e s d e c o m p o s i t i o n 奪b a s e do nr e g u l a r i z e dd e s i g n f e a t u r eb a s e dm o d e l a l lt h em a c h i n i n gf e a t u r e s r e p r e s e n t e da sv o l u m e c a nb ed e c o m p o s e df r o mt h ep a r t st o t a lm a c h i n i n g v o l u m eb yt h em a c h i n i n gf e a t u r ed e c o m p o s i t i o na l g o r i t t u n t h es e m a n t i c so f m a c h i n i n g f e a t u r e sa r et r a n s l a t e di nt h e p r o p o s e d m a c h i n i n gf e a t u r er e c o g n i t i o na l g o r i t h m a n dt h er e p r e s e n t a t i o no ft h e r e l a t i o n s h i pa m o n gd e s i g n e a t u r e sa n d t h e c o r r e s p o n d i n gm a c h i n i n g 鳧a t u r e si sc o l s 1 c t e d k e y w o r d s c a d c a m i n t e g i a t i o n c o n c u r l e n te n g i n e e r i n g f e a t u r et e c h n i q u e f e a t u r e b a s e dd e s i g n f e a t u r er e c o g n i t i o n 面向并行工程1 j g c a d o a m 集成技術(shù)研究 摘要 特征技術(shù)是c a d c a m 系統(tǒng)集成的關(guān)鍵 也是產(chǎn)品建模技術(shù)的核心 本文 對(duì)并行工程內(nèi)c a d c a m 集成中的特征技術(shù)以及采用特征設(shè)計(jì)與特征識(shí)別相 結(jié)合的方法來獲得制造模型等方面的問題進(jìn)行了深入的研究 論文主要包 括以下方面的內(nèi)容 1 并行設(shè)計(jì)方式與環(huán)境下 c a d c a m 集成的總體機(jī)制 奪提出并行工程內(nèi)的c a d c a m 集成的策略和具體實(shí)現(xiàn)方案 奪設(shè)計(jì)了面向并行工程的c a d c a m 集成系統(tǒng)構(gòu)架 包括集成系統(tǒng)所包含的 功能組件及各組件之問的組織與管理方式等 2 基于特征面向并行工 任e l 的產(chǎn)品模型表示方法 奪提出面向并行工程的產(chǎn)品模型表示策略 面向并行工程的產(chǎn)品模型基于 特征表示 設(shè)計(jì)特征與制造特征并存且相互關(guān)聯(lián) 制造特征從設(shè)計(jì)特征 模型中識(shí)別出來 呤設(shè)計(jì)了面向并行工程的產(chǎn)品模型表示模式 產(chǎn)品模型是模型邊界表示 b r e p 設(shè)計(jì)特征表示 制造特征表示及設(shè)計(jì)特征與制造特征之問相關(guān) 關(guān)系表示的有機(jī)統(tǒng)一整體 奪特征相關(guān)圖完整地描述了設(shè)計(jì)特征之間 制造特征之間及設(shè)計(jì)特征與制 造特征之間的相關(guān)關(guān)系 3 特征設(shè)計(jì)與特征識(shí)別相結(jié)合以獲取滿足制造需求的特征模型的方法 奪提出設(shè)計(jì)特征模型規(guī)則化算法以便產(chǎn)生規(guī)則化設(shè)計(jì)特征模型 使得設(shè)計(jì) 特征可以直接用于加工特征分解 奪基于規(guī)則化設(shè)計(jì)特征模型 采用加工特征分解算法 從零件 營(yíng) b h z e 區(qū)域 中分解出所有加工特征的體積表示方式 奪加工特征識(shí)別算法同時(shí)處理了加工特征定義 產(chǎn)生了設(shè)計(jì)特征與相應(yīng)加 工特征之間的相關(guān)關(guān)系表達(dá) 關(guān)鍵詞 c a d c a m 集成 并行工程 特征技術(shù) 特征設(shè)計(jì) 特征識(shí)別 太原理 大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 1 1 c a d c a m 集成技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 從 j 與c a 技術(shù)各自獨(dú)立出現(xiàn)至今已有近四十年的歷史 在這四十年 期間 隨著計(jì)算機(jī)硬件 軟件 圖形顯示及智能模擬等方面技術(shù)的巨大進(jìn) 步 c a d 與c a m 技術(shù)在其各自的領(lǐng)域取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展 c a l j 技術(shù)從簡(jiǎn)單 的二維繪圖到復(fù)雜的三維實(shí)體造型 從規(guī)則形體表示到可描述各種形狀的 雕塑曲面造型 從線框圖形顯示到逼真的真實(shí)感圖形顯示 從靜態(tài)的圖形 顯示到動(dòng)態(tài)的仿真模擬 目前已經(jīng)趨于成熟 c a m 技術(shù)不但在加工 療面從原 始的二維甲面n c 編程發(fā)展到雕塑曲面編程 而且已經(jīng)滲透到包括工藝規(guī)劃 零件裝配及質(zhì)量保證等與產(chǎn) 1 5 a 甲0 造有關(guān)的備個(gè)環(huán)節(jié) 并取得了一定的成效 但是 c a d 與c a m 相對(duì)獨(dú)立的發(fā)展已不能適應(yīng)現(xiàn)代制造技術(shù)對(duì)其的需求 從而導(dǎo)致7 c a d c a m 集成技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 c a n c a m 集成技術(shù)旨在提供從 發(fā)計(jì)到生產(chǎn)制造的集成化系統(tǒng) 它的原始意義是指在計(jì)算機(jī)輔助加工 裝 配的制造過程中需要并能有效地采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中所定義和生成的數(shù) 據(jù) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享 c a d j c a m 集成技術(shù)發(fā)展到今天 已經(jīng)到了一個(gè)百花齊放并極為迅速的階 段 這除了在技術(shù)上不斷出現(xiàn)新的研究成果與研究方向以外 主要表現(xiàn)為 各種功能強(qiáng)大的商品化c t d 7 c a t v l 集成系統(tǒng)相繼出現(xiàn)并且以超乎想象的速度 更新 這其中包括 美國(guó)e d s 公司的h ig r a p h 參數(shù)化技術(shù)公司i p j l c 的 p r o e n g i n e e r 5 r d c 的i d e a s i b i 公司的c a t t a 參數(shù)化技術(shù)公司 p t c 的 s o l jd w o r k s 以色列自g c i m a t r a 9 0 等 另外 一些傳統(tǒng)的純c a d 軟件也逐漸 加入集成的功能 其中較為典型的是美國(guó)a u t o d e s k 公司的a u t o c a d 這些軟 件版本的更新速度與其強(qiáng)大的功能令人驚異 一些傳統(tǒng)b j c a d c a m 領(lǐng)域內(nèi)的 難點(diǎn)在這些軟件中給予了很好的解決 如復(fù)雜醯面的加工 精確曲面的實(shí) 體造型 二維與三維的相關(guān)性 參數(shù)化造型 裝配模擬 加工仿真等等 更加值得 提的是 無論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)際上 這些軟件都受到了普遍 的歡迎并鼠得到了廣泛的應(yīng)用 產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)效益 推動(dòng)制造 業(yè)進(jìn)入 了一個(gè)前所未有的發(fā)展高潮 12 并行工程概述 長(zhǎng)期以來 產(chǎn)品開發(fā)大都沿著傳統(tǒng)的順序工程方法 遵循 概念設(shè)計(jì) 詳細(xì)設(shè)計(jì) 過程設(shè)計(jì) 加工制造 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)修改 的流程 由于這種方法在發(fā)汁早期不能全而地考慮以后的可制造性 i j 裝配性 質(zhì) 量保證等渚多因素 使所制造的產(chǎn)品左很多方面達(dá)不到設(shè)計(jì)要求 這就必 然要求對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改 構(gòu)成了從概念設(shè)計(jì)到加工制造 試驗(yàn)修改的大循 環(huán) 而且可能在不同的環(huán)節(jié)多次重復(fù)這一過程 使設(shè)計(jì)改動(dòng)量大 產(chǎn)品開 發(fā)周懲長(zhǎng) 成本高 難以 4 兩4 足激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求 并行工程是解決這些問題的仃效方法 它是充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù) 現(xiàn)代通訊技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)來輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶i 造的一種現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)模 式 它站在產(chǎn)品沒計(jì) 制造全過程的面度 打破傳統(tǒng)的部門分割 封閉的 組織模式 強(qiáng)調(diào)多功能團(tuán)隊(duì)的均 同工作 重視產(chǎn)品開發(fā)過程的重組和優(yōu)化 z 通過組成多學(xué)科產(chǎn)品開發(fā)隊(duì)伍 改進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)過程 利用各種先進(jìn)的計(jì) 算機(jī)輔助工具和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等技術(shù)手段 使產(chǎn)品開發(fā)的早期階段能及早 考慮下游的各種列素 達(dá)到縮短產(chǎn)品 f 發(fā)閆期 提高產(chǎn)品質(zhì)量 降低產(chǎn)品 成本的目的 從而增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力 并行工程與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的本質(zhì)區(qū) 別在于它把產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)活動(dòng)作為一個(gè)集成的連程 從全局優(yōu)化的角度 出發(fā) 對(duì)該集成過程進(jìn)行管理和控制 并日 對(duì)曼 有的產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行不 斷的改進(jìn)與提高 1 3 面向并行的c a d o a m 集成策略 傳統(tǒng)自q c a d c a v 集成從本質(zhì)上來講都是基于串行方式 在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā) 現(xiàn) 由丁i 二同一零件在c a d c a m 集成路線 二各個(gè)環(huán)節(jié)的表示與處理方法有很大 的差異 加之很難用計(jì)算機(jī)完全代替人的經(jīng)驗(yàn)與能力 造成了實(shí)際的集成 過程中 仍需在各環(huán)節(jié)之間進(jìn)行大量的轉(zhuǎn)換 同時(shí) 不可避免地產(chǎn)生設(shè)計(jì) 與二 藝1 作的多次反復(fù) 使實(shí)現(xiàn)真正含義上的集成遇到了難以克服的困難 因而 串行的c a d 7 c a m 集成不能最大限度地發(fā)揮計(jì)算機(jī)在制造業(yè)中的廈用潛 能 需要進(jìn)一步改進(jìn) 而向并行工程的集成技術(shù)無疑是集成技術(shù)的一個(gè)重要的發(fā)展方向 其 主要思想是 莊計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下 采用并行處理模式 通過c a d c a m 系統(tǒng) 各環(huán)節(jié)技術(shù)人員協(xié)同臺(tái)作 完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與叫 r 旭 k z 最終實(shí)現(xiàn)集成 因而 面向并行的c a d c a m 集成策略是 以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為c a d c a m 集 成實(shí)現(xiàn)的硬件環(huán)境 采用c s c w c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k 的 研究成果提供給c a d j c a m 各環(huán)節(jié)人員并行交互叻1 j 司進(jìn)行產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)與制 造的軟件環(huán)境 可實(shí)現(xiàn)協(xié)作者之問的通訊 共享設(shè)計(jì)空間 共享模型數(shù)據(jù) 與圖形及叻作過程控制等功能 同時(shí)仍然把特征技術(shù)作為c a d c a l 4 集成的 核心 研究并行發(fā)出適合于卜述并行工程環(huán)境與并行工作方式的c a d c a m 集 成系統(tǒng) 1 4c a d c a m 集成的核心一一特征技術(shù) 氏期以來 對(duì)c a d c a i 集成的研究郡是以特征技術(shù)為核心的 特征已成 為集成中的信息傳遞媒介 與特征相關(guān)的技術(shù)包括基于特征的設(shè)計(jì)技術(shù) 特 征造型 以特征為基本單位的工藝設(shè)爿 以特征為基礎(chǔ)的加工刀位文件 生成阻及基于特征的零件裝配等 迄今為止 在上述各個(gè)獨(dú)立的領(lǐng)域內(nèi) 特征技術(shù)已經(jīng)有了較為成熟的研究成果 在特征分類方面 研究者提出了多種分類方法 其中包括 p r a t t 和 w i ls o r 為c a v li f c o m p u t e ra i 1 e dm a n u f a e t u r i n g i n t e r n a t i o n a l j 提出的按 形狀和構(gòu)造特點(diǎn)的分類模式 它現(xiàn)已被p d e sf p r o c td a t ag x c h a n g eu sj 1 l g s t e p 作為形狀特征信息模型f f i m f o r mf e s t u r ei n f o r m a t i o nm o d e l 的組 成部分 c u n n jr i ga n dd i x o n 十e 據(jù)形狀特征在設(shè)計(jì)中所起的作用不同 將特 征分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類 動(dòng)態(tài)特征是傳遞運(yùn)動(dòng)和能量的產(chǎn)品實(shí)體 靜態(tài)特 征進(jìn)一步分為基本類 附加類 交類 整體形狀類 宏類等五大類特征 s h a h 等人按產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)的性質(zhì)將產(chǎn)品信息分為五大類廣義特征 形j 發(fā)特 征 精度特征 技術(shù)特征 材料特征及裝配特征等 p d d i p r o d u c td a t a o e f i i l j t 泐1i n t e r f a c e 根據(jù)制造方法將形狀特征分為復(fù)合特征 機(jī)械加工 特征 板會(huì)類特征以及車削類特征 g a n d h i 和m y k l e b u s t 根據(jù)特征體素的拓 撲相似性質(zhì) 將那些具有相同拓?fù)?1 1 質(zhì)的特征歸為一類 以便用相同數(shù)e l 的參數(shù)描述特征 在特征建模方面 先后出現(xiàn)了特征識(shí)別方法和基于特征的造型方法 列特征識(shí)別技術(shù) 研究最多并且成果最顯著的是加工特征的識(shí)別方法 其 中包括基于體積的方法 如腔體 三角體 基于表面的方法和基于神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的方法 識(shí)別的對(duì)象有c s g 數(shù)據(jù)模型 b r e d 模型 在基于特征的造型技術(shù)方面 產(chǎn)生的許多特征造型系統(tǒng)與特征造型方 法 基于特征的造型系統(tǒng)利用具有工程意義與確定形狀的特征直接構(gòu)造零 件模型 目前大部分特征造型系統(tǒng)都是面向加工的 但這與c a d 在設(shè)計(jì)與制 造各環(huán)節(jié)中的核心地位是不相符的 近年來出現(xiàn)了可以應(yīng)用于各個(gè)制造環(huán) 節(jié) 的特征造型技術(shù)的研究 而不只是狹義的面向加工 其中 m a l l tjn o 等人 提出了一個(gè)以特征為核一5 n g c a d c a v 集成構(gòu)架 此構(gòu)架以面向形狀的特征造 型為核心 通過特征轉(zhuǎn)換工具生成各種l 應(yīng)用于制造 加工 裝配和其他制 造環(huán)節(jié) 的制造特征模型 這為特征造型技術(shù)的研究提供了新的方向 在基于特征的工藝規(guī)劃方面 也有許多的研究成果與成熟系統(tǒng) 但由 于一i 藝規(guī)劃這個(gè)問題股與某個(gè)具體行業(yè)或企業(yè)的實(shí)際情況和生產(chǎn)傳統(tǒng)有 著密切的關(guān)系 因而 大多數(shù)基于特征的工藝規(guī)劃系統(tǒng)都是面向某個(gè)具體 應(yīng)月的 很少有通用系統(tǒng) 對(duì)已知形 趺生成n c 刀位文件目前是一個(gè)較為成熟的技術(shù) 其難點(diǎn)主要 在于對(duì)復(fù)雜曲面 包括干涉問題 的處理上 就目前田內(nèi)外列相關(guān)問題的研究情況與c a d c a m 發(fā)展總的趨勢(shì)來分析 目前特征技術(shù)的研究方向主要有以下兩方而 是特征造型與特征以別相結(jié)合的方法研究 傳統(tǒng)的基于特征的造型 方法 主要是面向制造和某一環(huán)節(jié) 因而對(duì)其余環(huán)節(jié)仍存在特征識(shí)別問題 另外 如發(fā)展一種面向所有制造環(huán)節(jié)的特征造型技術(shù) 方面系統(tǒng)會(huì)非常 龐大 繁雜 另一方面對(duì)于應(yīng)用會(huì)有很大的冗余 這也是不合適的 因此 基于特征的造型并不能完全代替特征識(shí)別工作 近年來興起的特征造型與 特征識(shí)別結(jié)合的方法被認(rèn)為是目前為f e 能夠滿足c a d c a m 集成需求的特征 模型的最有效的方法 二是面向并行協(xié)同設(shè)計(jì)方式的特征技術(shù)研究 現(xiàn)代c a d c a m 集成總的發(fā) 展趨勢(shì)是并行 l c a d c a m 集成技術(shù)的研究 傳統(tǒng)的特征技術(shù)的研究成果在這 種新的設(shè)計(jì)方式下并不能完全適用 許多傳統(tǒng)的研究成果在這種新的集成 方式下應(yīng)該有所轉(zhuǎn)變 1 5 本文的研究?jī)?nèi)容 本文在充分利用已有的研究成果的基礎(chǔ)上 對(duì)并行設(shè)計(jì) 方式中的特征 技術(shù) 采用特t 征設(shè)計(jì)和特征識(shí)別相結(jié)合的療法來獲得南i 造模型等方面的問 題進(jìn)行了深入的研究 論文主要包括必下方面的內(nèi)容 l 對(duì)并行叻 同設(shè)計(jì)方式下 基于特征的 a d c a m 集成的總體機(jī)制進(jìn)行研究 上要包括集成系統(tǒng)的構(gòu)架等方面 2 對(duì)面向并行集成方式的特征模型表示模式進(jìn)行r 研究 面向并行集成方 式的特征模型表示模式是芹行設(shè)計(jì)方式中特征技術(shù)的一個(gè)重要的研究 方向 傳統(tǒng)的表示方法在新的設(shè)計(jì)思想與工作方式f 必須有所改變才能 適應(yīng) 3 對(duì)特征設(shè)計(jì)與特征識(shí)別相結(jié)合以獲取滿足制造需求的特征模型的方法 進(jìn)行j 研究 該研究旨存解決設(shè)計(jì)與制造模型的不一致性問題 是集成 工作順利實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié) 本文僅對(duì)整個(gè)集成構(gòu)架中特征設(shè)計(jì)與特 征識(shí)別技術(shù)在面向加工領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行r 探討 第二章面向并行的c a d c a m 集成系統(tǒng)構(gòu)架 面向并行的c a d j c a 集成系統(tǒng)包括多個(gè)功能模塊 以及各漠塊之間的通 訊 相互調(diào)用等問題 21 設(shè)計(jì)特征庫(kù) c a d c a m 集成中最基本的工作是零件形狀的設(shè)計(jì) 這將成為集成工作展 開的基礎(chǔ) 而向并行6 9 c a d c a m 集成系統(tǒng)中采用特征設(shè)計(jì)的方法來獲得零件 的形狀 21 1 采用特征設(shè)計(jì)的必要性 特征設(shè)計(jì)是指 零件模型1 1 r 以直接利用各種特征進(jìn)行定義 其主要優(yōu) 點(diǎn)在于設(shè)計(jì)者可以在設(shè)計(jì)模型中存儲(chǔ)非幾何信息 包括形狀公差 位置公 差 尺 十公差以及各種不同特征之間的相互約束關(guān)系 它們將為零件工藝 規(guī)劃 零件加 及零件裝配等集成的其它環(huán)節(jié)提供重要的支持 保證集成 工作的順利實(shí)現(xiàn) 特征發(fā)計(jì)的工作在并行的集成環(huán)境中是由設(shè)計(jì)員來完成的 在零件形 狀設(shè)計(jì)階段一次就耍求生成滿足設(shè)計(jì)與制造各月 節(jié)要求的特征模型兒乎是 不可能實(shí)現(xiàn)的 這是基于兩個(gè)方面的原岡 一方面不可能也沒有必要要求 設(shè)計(jì)員同時(shí)具備全面而又豐富的工藝知識(shí) 另 方面很難一次提供同時(shí)滿 足形狀 加工及裝配等環(huán)節(jié)要求的特征 所以 雖然集成要求的零件模型 是面句韋i 造 但是對(duì)設(shè)計(jì)員來講 最關(guān)心的仍然是零件的形狀 在這種情況下 似乎在設(shè)計(jì)員參與的零件形 發(fā)設(shè)討階段采用傳統(tǒng)的實(shí) 體造型方法就可以了 為什么我化還要采用特征設(shè)計(jì)方法來完成這一工作 呢 面向并行a j c a d c a m 集成中 制造模型是從設(shè)計(jì)模型中轉(zhuǎn)換而來的 從 純粹的實(shí)體模型中獲取特征表示的制造模型 傳統(tǒng)的特征識(shí)別 一方面 不能處理復(fù)雜的形狀 另一方面不能處理特征相關(guān)關(guān)系 采司特征設(shè)計(jì)方 法獲得的設(shè)計(jì)模型雖然是面向形狀的 但該模型中包含有各種非幾何信息 l 特征語(yǔ)義 公差及特征相關(guān)關(guān)系等 這些將有助予克服傳統(tǒng)特征識(shí)別 方法的缺陷 因此 采用特征設(shè)計(jì)是必要釣 2 1 2 設(shè)計(jì)特征庫(kù) 采用特飪?cè)O(shè)計(jì)方法來獲取面句形狀的設(shè)計(jì)特征模型 就必須提供一個(gè) 設(shè)計(jì)特征庠 這是面句并行5 j c a d c a m 糞成系統(tǒng)中的一個(gè)很重要的組成部 分 特征設(shè)計(jì)的過程是向設(shè)計(jì)毛坯上添加一個(gè)一個(gè)的設(shè)計(jì)特征 設(shè)汁特征 的定位是尺寸標(biāo)注 這些特征是各種預(yù)定義特征類中的各種模式化定義的 具體引用 也可以認(rèn)為足數(shù)值化引用 這種預(yù)定義特征類便是設(shè)計(jì)特征庫(kù) 顯然 設(shè)訓(xùn)特征庫(kù)中的特征是形狀特征 他們具有高層的工程語(yǔ)義 一般包括基本形狀特征r 立方體 圓柱體 球體 錐體與環(huán)體等 和用戶 白定義特征 拉伸體 掃描體 回轉(zhuǎn)體及由兩個(gè)或兩個(gè)以k l 9 設(shè)計(jì)特征組 合麗成的復(fù)臺(tái)設(shè)計(jì)特征 22 幾何造型器 無論是傳統(tǒng)的幾何造型系統(tǒng) 還是現(xiàn)代的基于特征f l g c a r v c a 集成系 統(tǒng) 幾何造型的功能都是不可或缺的 只是其所處的地位與外在的表現(xiàn)形 式有所不同而已 傳統(tǒng)的三維幾何造型系統(tǒng)中 復(fù)雜形狀通過幾何造型功 能來得到 幾何造型功能是幾何造型系統(tǒng)中的最核心的部分 c d c a m 集成中 雖然問題涉及的范疇已不再只是生成復(fù)雜的三維形狀 日j 么狹隘 但零件形狀的顯示及模型的幾何關(guān)系與拓?fù)潢P(guān)系的生成功能仍 然是一個(gè)必不可少的組成部分 這部分工作是在集成的設(shè)汁環(huán)節(jié)中完成的 面司并行i j a i c a m 集成構(gòu)架中 發(fā)計(jì)環(huán)節(jié)采用的是特征設(shè)計(jì)方法 在特征 設(shè)計(jì)的過程中 設(shè)計(jì)特征添加后模型的正確幾何關(guān)系與拓?fù)潢P(guān)系是通過幾 何造型功能來得到的 最常用的是正則化的并 交 差集合運(yùn)算 在面向 并行的c 加 a m 集成系統(tǒng)中 我們將這些幾何運(yùn)算工具稱為幾何造型器 這 呈的幾何造型并不直接以集合運(yùn)算的名義出現(xiàn) 而足以各種具有工程含義 的特征語(yǔ)義 如打孔 砂輪 越程槽等 出現(xiàn) 2 3 特征造型器 特征造型器指設(shè)訓(xùn)員構(gòu)造設(shè)汁特征模型時(shí)宜接采用的特征造型工具 它完成從設(shè)計(jì)特征庫(kù)中引用設(shè)計(jì)特征 根據(jù)特征類型選擇合適的幾何造型 器以及列尺寸標(biāo)注 特征進(jìn)行定位等功能 傳統(tǒng)的對(duì)特征造型技術(shù)的研究大多都是面向加工的 這里的特征造型 器所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)特征模型應(yīng)該適用j 二面向并行自0 c a d 7 c a m 集成系統(tǒng)中各制 造環(huán)節(jié)的需求 2 4 特征識(shí)別器 特征設(shè)計(jì)是而向零件形狀的 制造模型的獲得足通過對(duì)設(shè)計(jì)特征模型 連行特征識(shí)別來實(shí)現(xiàn)的 在面向并行的c a j c a m 集成構(gòu)架中 將特征識(shí)別的 功能模塊稱為特征識(shí)別器 制造是包含多個(gè)方面涵義的 在集成環(huán)境q i 應(yīng)用于不同制造環(huán)節(jié)的 制造模型都是采用特征識(shí)別方法來實(shí)現(xiàn) 這些模型是由各種制造特征 如 加工特征 裝配特征等組成 由于應(yīng)用目的的不同 制造特征與設(shè)計(jì)特征 往往不是完全數(shù)的 同時(shí) 面向不同應(yīng)用目的的制造特征也不會(huì)是完全 一致的 在很多情況下可能會(huì)有很大的區(qū)別 c a d c a m 集成中的特征識(shí)別器 應(yīng)該可吼從設(shè)計(jì)特征模型i p 識(shí)別出各種制造特征并最終生成面向不同應(yīng)用 的制造特征模型 囡而 面向不同的制造環(huán)節(jié) 應(yīng)該有不同的特征識(shí)別器 如加工特征識(shí)別器 裝配特征識(shí)別器等 本文的研究重點(diǎn)足加 r 特征識(shí)別 器 面向并行的特征識(shí)別與傳統(tǒng)意義 的特征識(shí)別是有區(qū)別的 傳統(tǒng)的特 征識(shí)別的研究列象大多是實(shí)件模型 而本文所指的特征識(shí)別的研究對(duì)象是 設(shè)計(jì)特征模型 面向并行的特征識(shí)別是通過特征設(shè)計(jì)與特征識(shí)別相結(jié)合的 方法來獲得面向制造的特征模型 2 5 面向并行的c a d c a m 集成系統(tǒng)構(gòu)架 以上介紹了面向并行的c a d j c a m 集成系統(tǒng)中所包括的主要組成部分 對(duì) 這些部分合理地組織 便可形成c a d c a m 集成系統(tǒng)構(gòu)架 實(shí)際上 面向并行 i b c a d c a m 集成就是與零件模型相關(guān)的各種數(shù)據(jù) 包括幾何與非幾何數(shù)據(jù) 在這些功能模塊之間的提取 傳遞 處理乃至最終生成所需模型的過程 可以描述如下 1 設(shè)計(jì)與制造集成工作的最初階段無疑是單一零件形狀的發(fā)計(jì) 首先 發(fā) r 計(jì)員從設(shè)訓(xùn)特征庫(kù)中引用設(shè)汁工作所需的設(shè)計(jì)特征 其中包括設(shè)計(jì)毛 坯 然后進(jìn)行沒計(jì)特征的添加過程 其巾包括尺寸標(biāo)注方式的設(shè)計(jì)特 征定位 利用被工程特征語(yǔ)義封裝起來的幾何造型器產(chǎn)生正確的模型幾 何關(guān)系與拓?fù)潢P(guān)系 各種公差的標(biāo)注以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)特征相關(guān)關(guān)系的定 義等步驟 特征設(shè)計(jì)的工作產(chǎn)生發(fā)計(jì)特征模型 該模型中應(yīng)該包含有已 引用設(shè)計(jì)特征的特征語(yǔ)義 幾何與拓?fù)鋽?shù)據(jù) 相應(yīng)的工藝信息 設(shè)計(jì)過 程中的定位方式與定位尺寸以及特征相關(guān)關(guān)系等信息 并且所有這些信 思能夠被方便地提取出來 2 設(shè)計(jì)與制造集成工作的另一個(gè)階段便是制造特征的識(shí)別 這部分工作由 特征識(shí)別器來完成 特征識(shí)別器處理的對(duì)象是設(shè)計(jì)特征模型 采用的方 法是特征設(shè)計(jì)與特征識(shí)別相結(jié)合的方法 加工特征識(shí)別器可以從設(shè)計(jì)特 征模型中識(shí)別出可直接用 丁零件加工的加工特征 裝配特征識(shí)別器可以 從設(shè)訓(xùn)特征模型中識(shí)別出可直接用于零件裝配模擬的裝配特征 加工特 征與裝配特征統(tǒng)稱為制造特征 它們與設(shè)計(jì)特征之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān) 系 這種面向不同應(yīng)用領(lǐng)域的特征之問的相互關(guān)系應(yīng)該在產(chǎn)品模型中 l 三 確有效的體現(xiàn)出來 3 制造模型的產(chǎn)生是c a d c a m 集成工作中的一個(gè)很重要的部分 對(duì)加工特 征模型 可以通過對(duì)識(shí)別出來的加工特征進(jìn)行合理的工藝規(guī)劃來獲得 其中包括各個(gè)特征加工方法的確定 機(jī)床的選擇 刀具的選擇以及特征 加工順序的確定等 對(duì)于一些不規(guī)則的曲面加工區(qū)域 還要進(jìn)行k c 加工 編程的工作 剝裝配特征模型 則需要用專門的裝配處理模塊來生成 應(yīng)該指出的是 以 二介紹的c a d c a m 集成過程是在并行的集成環(huán)境中實(shí) 現(xiàn)的 雖然上述各部份仍然有著明顯的先后順序 但這種先后順序是r a 于 設(shè)計(jì)與制造集成的各弧節(jié)之間存在著不可避免而且必須遵循的相互依賴關(guān) 系 包括處理對(duì)象與處理過程的相互依賴 并不是對(duì)并行集成的否定 也就是隨 所謂并行集成 絕對(duì)不是指設(shè)計(jì)與制造各環(huán)節(jié)的技術(shù)人員完全 同時(shí)地參與零件的設(shè)計(jì) 加工與裝配等工作 而是在并行集成的軟硬件環(huán) 凌中 對(duì)堤t l 與制造各環(huán)節(jié)人員的工作進(jìn)行合理的組織與有效的管理 避 免傳統(tǒng)串行集成方式中出現(xiàn)的不必要返工而嚴(yán)重影響集成效率的情況 以 最大限度地發(fā)揮計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)制造中的應(yīng)用潛能 具體來講 面向并行的集成系統(tǒng)的集成過程中 并行處理主要表現(xiàn)在 以下幾廳面 太原堙工人學(xué)碩士學(xué)值論文 j 設(shè)計(jì)員在零件形狀設(shè)計(jì)的一定階段 如果需要定的工藝指導(dǎo)和其他的 協(xié)作活動(dòng) 可咀通過并行協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)提供的通訊方式由相應(yīng)的工藝人 員加入?yún)f(xié)同設(shè)計(jì)工作 2 參加協(xié)作的工藝人員可以在設(shè)計(jì)員沒計(jì)零件形狀的過程中對(duì)其工藝不 合理的地方提出修改意見 這種修改意見也是由并行協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)提供 的通訊方法來傳遞的 3 參加協(xié)作的工藝人員可以對(duì)設(shè)計(jì)員正在設(shè)訓(xùn)的模型和最終設(shè)計(jì)模型叫 工藝信息不完善或不正確的地方直接進(jìn)行補(bǔ)充和修改 這是因?yàn)椴⑿屑?成環(huán)境將提供給發(fā)計(jì)員與備工藝人員共享的設(shè)計(jì)空問與共享的數(shù)據(jù)模 犁 零件加工 裝配等應(yīng)用環(huán)節(jié) 一一了7 一 r 一 二乏 一 一 l 一1 毫三王j j 三三三 1 三王三 三三 加工特征模型 裝配特征模型 一 加工辱征識(shí)別器 一一 生成 一一一 三三三三三三j i 一一 一 l j 蘭 三三乏 脯造型器 太原型工大學(xué)醪卜學(xué)位論文 4 對(duì)設(shè)計(jì)人員和各工藝人員動(dòng)態(tài)地加入 退出及協(xié)同進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造集成 的活動(dòng)應(yīng)該有一個(gè)合理的管理機(jī)制 這也是由并行集成環(huán)境f 并行協(xié)同 毆計(jì)平臺(tái)j 來提供的 在并行協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的支持f 面向并行工作方式的c a d c a m 集成及相 關(guān)技術(shù)是本文的研究重點(diǎn) 因此 集成構(gòu)袈必須體現(xiàn)c a d c a i 并行集成的特 點(diǎn) 應(yīng)該適合于并行協(xié)同設(shè)計(jì)這樣個(gè)新的工作方式與環(huán)境 基丁特征面向并行的c a l l c a m 集成系統(tǒng)構(gòu)架如圖2l 所示 26 本章小結(jié) 本章論述了面向并行的c a d c a m 集成系統(tǒng)中所包含的各個(gè)功能組件 并 對(duì)這些功能組件進(jìn)行了合理細(xì)織與安排 形成了面向并行的c a d c a m 集成系 統(tǒng)構(gòu)架 第三章基于特征面向并行的產(chǎn)品模型表示 傳統(tǒng)的特征模型表示方法不再適用于并行c a o a v l 集成方式 本章提出 廠面向并行的產(chǎn)品模型表示法 31 計(jì)算機(jī)模型 在科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域中常常利用各種模型來研究對(duì)象的某些特性 往往能取得事半功倍的成效 例如物質(zhì)的分子和原子結(jié)構(gòu)模型 大型工程 的沒計(jì)模型 在機(jī)械類產(chǎn)品研制開發(fā)過程中也常使用各種模型來解決設(shè)計(jì) 和制造中的神種問題 例如b 機(jī)設(shè)汁初期為了驗(yàn)證飛機(jī)空氣動(dòng)力性能就需 要制作飛機(jī)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?這種用物質(zhì)材料制作成的產(chǎn)品模型我們稱為 物理模型 它通常需要花費(fèi)比較大的制作成本和較長(zhǎng)的制作時(shí)間 隨著電f 計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)的迅速發(fā)展 人們已可以用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來 建立產(chǎn)品 或研究對(duì)象1 的數(shù)學(xué)模型 稱為計(jì)算機(jī)模型 計(jì)算機(jī)模型與物 理模型相比較有很多優(yōu)點(diǎn) 主要有 1 計(jì)算機(jī)稹型是用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法和相應(yīng)的數(shù)據(jù)來描述并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)內(nèi)的 所以花費(fèi)的成本低 建立模型的周期短 2 對(duì)于聽十產(chǎn)品可方便地建立滿足不同需求的多種計(jì)算機(jī)模型 而且又便 于修改 為產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改型設(shè)計(jì)提供了有力手段 3 根據(jù)計(jì)算機(jī)模型可以方便而叉快速地完成各種工程分析所需的計(jì)算工 作 并加速產(chǎn)品的j 一藝規(guī)劃等后續(xù)工作的進(jìn)行 d 計(jì)算機(jī)模型可以方便地模擬產(chǎn)品 對(duì)象 的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 達(dá)到動(dòng)態(tài)仿 真的程度 想要用物理模型來實(shí)現(xiàn)上述效果往往要需要付出很大的代 價(jià) 對(duì)于某些特殊的研究對(duì)象 用物理模型很難甚至無法實(shí)現(xiàn)模擬和動(dòng) 態(tài)仿真 5 計(jì)算機(jī)模型在原則上不受尺寸大小的限制 可以方便地對(duì)模型實(shí)施比例 變換 6 計(jì)算機(jī)模型便 f 人們觀察產(chǎn)品的內(nèi)部 內(nèi)腔 而物理模型則很難做到 這一點(diǎn) 由于有以上很多優(yōu)點(diǎn) 人們從6 0 年代開始就想利用計(jì)算機(jī)來建立產(chǎn)品 爪蟓堙工大學(xué)頎 l 學(xué)位i 侖文 對(duì)象1 的計(jì)算機(jī)模型 為此 需要研究解決兩個(gè)主要問題 其一是計(jì)算 機(jī)模型的描述方法和相應(yīng)的存儲(chǔ)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 其二是模型的建造技術(shù) 這 兩方面構(gòu)成產(chǎn)品建模的主要研究?jī)?nèi)容 8 0 年代中期以前 計(jì)算機(jī)模型主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域 研究 的主要問題是產(chǎn)品的幾何形狀如阿在汁算機(jī)內(nèi)定義與描述和幾何模型的構(gòu) 造方法 該方法的研究從二維發(fā)展到 維 從多而體模型發(fā)展到精確曲面 模型 但由于建立的模型缺乏工藝規(guī)劃等后續(xù)工作所需的信息 故而尚不 能稱為產(chǎn)品模型 而只是一種幾何模型 相應(yīng)地 用于構(gòu)造幾何模型的技 術(shù)稱為幾何造型技術(shù) 它一直是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)研究的核心內(nèi)容 隨著幾何造型技術(shù)的逐漸成熟 人們希望能夠產(chǎn)生滿足c a d c ar v 集成要 求的產(chǎn)品模型 在這種產(chǎn)品模型中 可應(yīng)用于產(chǎn)品制造各環(huán)節(jié)中 各種數(shù) 謝f 包括非幾伺信息 都應(yīng)能被有機(jī)而合理的組織在計(jì)算機(jī)表示的模型中 產(chǎn)品模型的非幾何信息可以通過適當(dāng)?shù)耐緩搅蟹椒ㄅc幾何信息 淚聯(lián)系 所 以兒何模型是構(gòu)成產(chǎn)品模型的基礎(chǔ) 3 2 模型表示方法 用于產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)模型的描述方法和相應(yīng)的存儲(chǔ)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 是產(chǎn)品 建模技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容之一 在本文巾稱之為模型表示方法 對(duì)于計(jì)算 機(jī)模型的表示 從爿于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的幾何模型到用于c a 0 c a m 集成的產(chǎn) 品模型的發(fā)展過程中 已經(jīng)提出了許多方法 其中包括線框模型的表示 睦面模型的表示 實(shí)體模型的表示 以及特征模型的表示等 3 2 1 線框模型 線框模型的表示形式是用直線或曲線段表示形體的邊界 是最早出現(xiàn) 的計(jì)算機(jī)模型表示模式 主要用于二維的繪圖功能 線框模型產(chǎn)生的圖形 可能會(huì)有二義性 并且不能表示曲面體 無法應(yīng)用于工程分析和數(shù)控加工 刀具軌跡的自動(dòng)計(jì)算 不能滿足c a d c a m 集成的需要 3 22 曲面模型 在線框模型的各封閉線框上定義相應(yīng)曲面就形成曲面模型 簡(jiǎn)單說來 構(gòu)造曲面模型的過程就是在線框模型的構(gòu)架 卜蒙上一 張皮 曲面模型可以 13 太原理 二大學(xué)佞十學(xué)位論遷 精確定義零件的外表面幾何形狀及邊界 曲面模型用的曲面有多種表示方法 它們可以是較簡(jiǎn)單的解析吐面 也可以是自由曲面 如孔斯曲面 b e z ie 州自面 b 樣條曲面以及當(dāng)今該領(lǐng)域 內(nèi)的研究熱點(diǎn)非均勻有理b 樣條 n l i i b s 曲面等 平面是曲面模型中常用 的 通常把它看成曲面退化狀態(tài) 曲面模型中所包含的各單張曲面之問還 俘在曲面的拼接 過渡 些產(chǎn)品形狀區(qū)域的表示還需要對(duì)曲面進(jìn)行剪裁 求交等運(yùn)算 這些都是曲面造型領(lǐng)域內(nèi)的傳統(tǒng)難題 其中一些方面已經(jīng)有 了較為成熟的研究成果 還有一些問題仍然在進(jìn)行了更深入的研究工作 曲面模型避免了線框模型的二義性 由丁二定義了面 利用削隱技術(shù) 可以根據(jù)不同的觀察方向消除隱藏線和隱藏面 可以對(duì)面著色 象實(shí)體模 型 樣顯示出逼真的色調(diào)圖形 3 2 3 實(shí)體模型 對(duì)實(shí)體模型 需要能區(qū)分物體的內(nèi)部和外部以及在此基礎(chǔ)匕如何識(shí)別 三維物體的表面及計(jì)算物體的特性等 從實(shí)體造型技術(shù)產(chǎn)生至今 產(chǎn)生了 很多的表示方法 其中主要包括構(gòu)造實(shí)體幾何法 c s o 法 邊界表示法 f b r e p 法 掃描表示法以及分解表示法 其中最常用的是構(gòu)造實(shí)體幾伺 法與邊界表示法 324 特征模型 特征模型指基于特征的零件模型 特征模型是應(yīng)q a d c a m 自9 集成需求而 提出來的 它使產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作在更高的層次上進(jìn)行 設(shè)計(jì)員的操作對(duì)象不 再是原始的線條和體素 而是產(chǎn)品的功能要素 特征概念提出的本意是將 特征作為集成的信息傳遞媒介 基于特征表示的特征模型應(yīng)該能使設(shè)計(jì)與 制造完全統(tǒng)一起來 但由于零件形狀設(shè)計(jì)與零件制造的側(cè)重點(diǎn)不同 完全 滿足設(shè)計(jì)與制造各環(huán)節(jié)需求的特征表示方法是很難實(shí)現(xiàn)的 實(shí)際上以往對(duì) 特征的研究大都集中在設(shè)計(jì)與制造各自的領(lǐng)域內(nèi) 在設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi) 通過特 征造型建立基于形狀特征的特征模型 在制造領(lǐng)域內(nèi) 通過特征識(shí)別建立 基于制造特征的特征模型 在設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi) 特征模型的表示方法一般都是在傳統(tǒng)實(shí)體模型表示的 基礎(chǔ)上 加入非幾何信息及特征相關(guān)關(guān)系的定義 關(guān)于特征模型的表示方 法也一直是特征技術(shù)研究的重點(diǎn)所在 己產(chǎn)生了許多有價(jià)值的研究成果 特征造型系統(tǒng)產(chǎn)生的特征模型除了是一種有效的實(shí)體模型以外 還應(yīng) 該滿足以下四個(gè)方面的要求 i 特征模型中能有效的存儲(chǔ)各種q b l 何信思 包括特征語(yǔ)義 各種公差等 2 特征模型中能有效地對(duì)各個(gè)特征的隸屬邊界幾何信息進(jìn)行區(qū)分 其中包 括特征錄屬面 特征隸屬邊及特征隸屬頂點(diǎn)等 3 特征模型中包含各個(gè)形狀特征的形狀幾何參數(shù) 4 特征模型中能有效的反映各種形狀特征的相關(guān)關(guān)系 這樣 特征造型系統(tǒng)產(chǎn)生的特征模型 應(yīng)該可以直接用于零件加工工 藝規(guī)劃及其它制造環(huán)節(jié) 但只是適用于特征模型中只包含單負(fù)特征的情 況 而對(duì)于出現(xiàn)正特征及特征相交的情況 還只是主要面向于零件形狀 不能贏接用于零件的制造 在制造領(lǐng)域內(nèi) 對(duì)純粹實(shí)體模型的特征識(shí)別可以產(chǎn)生直接用于制造的 特征模型 這種特征模型則不再需要一個(gè)包含零件整體幾何信息的實(shí)體模 型 只需包含各個(gè)制造特征的語(yǔ)義 形狀參數(shù) 各種公差及影響特征加工 順序的特征相關(guān)關(guān)系 如隸屬關(guān)系 即可 但對(duì)形狀復(fù)雜的零件以及出現(xiàn) 特征相交關(guān)系時(shí)這種方法與這種模型也無法有效地處理 各種特征模型在自己的領(lǐng)域內(nèi)都有局限性 已有的特征模型表示方法 都有自己的應(yīng)月重點(diǎn) 或是側(cè)重于模型形狀的設(shè)計(jì)特征模型 或是側(cè)重于 模型制造功能的制造特征模型 還沒有一種現(xiàn)存的特征模型可以作為同時(shí) 滿足設(shè)計(jì)與制造各環(huán)節(jié)需求的真正的產(chǎn)品模型 3 3 面向并行的產(chǎn)品模型表示的要求 傳統(tǒng)串行處理方式中的模型表示方法已經(jīng)不能滿足并行協(xié)同設(shè)計(jì)方式 的需要 面向并行的產(chǎn)品模型應(yīng)該是一個(gè)位于并行環(huán)境中的共享數(shù)據(jù)模型 它應(yīng)該也是一種真正含義e 的產(chǎn)品模型 這種共享數(shù)據(jù)模型 不是針對(duì)設(shè) 計(jì)與制造中任何一個(gè)單一環(huán)節(jié) 而是要同時(shí)面對(duì)集成環(huán)節(jié)中的各個(gè)設(shè)計(jì)員 與工藝員 設(shè)計(jì) 員對(duì)零件形狀的修改可以引起相應(yīng)制造信息的相應(yīng)修改 工藝員對(duì)某一方面制造信息的修改電可以引起相應(yīng)的零件形狀的修改與其 他制造信息的修改 最終的模型就是在這樣一個(gè)設(shè)計(jì)員與工藝員相互脅作 與交互的過程中建立起來的 也就是說 基于特征面向并行的產(chǎn)品模型之中 不能只是一個(gè)面向形 狀的特征模型 或只是一個(gè)面向某制造環(huán)節(jié)的特征模型 而應(yīng)該能同時(shí)包 含面向形狀的設(shè)汁特征模型與面向備種不同制造環(huán)節(jié)的制造特征模型 而 且能夠反映設(shè)計(jì)弓制造模型之間的相互約束關(guān)系 這種模型是計(jì)算機(jī)輔助 發(fā)計(jì)與制造工作并行進(jìn)行的最終目的 模型一旦成功建立 就表示設(shè)計(jì)與 制造集成 丁作的完全結(jié)束 不再需要進(jìn)行任何轉(zhuǎn)換與處理 對(duì)基于特征面向并行的產(chǎn)品模型表示應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求 i 首先 為了滿足最基本的模型圖形顯示的需求 面向并行的產(chǎn)品模型中 應(yīng)該包含模型的幾何數(shù)據(jù)與拓?fù)湫畔?這 要求實(shí)際上是說 面向并行 的產(chǎn)品模型也是一個(gè)三維實(shí)體模型 面 口j 并行的產(chǎn)品模型應(yīng)陔能夠滿足各種非幾何信息定義 存儲(chǔ)與方便提 取的需求 3 面向并行的產(chǎn)品模型應(yīng)該能夠同時(shí)滿足設(shè)計(jì)與制造備環(huán)節(jié)的需要 對(duì)設(shè) 計(jì)環(huán)節(jié) 該產(chǎn)品模型能夠有效地反映產(chǎn)品的形狀 對(duì)加工環(huán)節(jié) 該產(chǎn)品 模型能提供可直接用于零件加 t 的加工模型以及零件加工工藝規(guī)劃 各 個(gè)特征的加工方法 機(jī)床的選擇 刀具的選擇以及特征加工順序 的工 藝模型 對(duì)裝配壞節(jié) 該產(chǎn)品模型能夠提供可直接用于零件裝配模擬的 裝配特征及其他相關(guān)信息 4 面向并行的產(chǎn)品模型應(yīng)該有效地反映設(shè)計(jì)與各后續(xù)制造環(huán)節(jié)的相關(guān)關(guān) 系 也就是晚 該產(chǎn)品模型包括從設(shè)計(jì)到制造完全相關(guān)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制 3 4 面向并行的產(chǎn)品模型表示 34 1 問題分析與解決方案 基于特征方法是面向并行的c a d c a m 集成策略中所采用的實(shí)現(xiàn)集成的 核心方法之一 所以面向并行的產(chǎn)品模型仍然是一種特征模型 傳統(tǒng)的用 于特征造型技術(shù)中的特征模型表示方法已經(jīng)能夠滿足上節(jié)所提出的前兩點(diǎn) 要求 但對(duì)于后兩點(diǎn)要求則無法滿足 要使特征模型同時(shí)能滿足設(shè)計(jì)與各制造環(huán)節(jié)的需求 最理想的方法是 找出一種既能滿足零件形狀設(shè)計(jì)的需要又能滿足零件 9 f 工與裝配等制造環(huán) 節(jié)需要的特征分類與表示方法 但由于設(shè)計(jì)與制造之間固有的1 i 一致性 特別是當(dāng)零件形狀上出現(xiàn)突起及規(guī)則制造區(qū)域內(nèi)的相交部分時(shí) 使得這種 方法的難度大大增加甚至無法實(shí)現(xiàn) 由此可見 即便是在面向并行的 c a d c a m 集成中 設(shè)計(jì)特征與制造特征之間的轉(zhuǎn)換工作還是不可避免的 所 渭并行集成 并不是指設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)絕對(duì)同時(shí)地進(jìn)行 而是設(shè)計(jì)與制造 活動(dòng)在并行集成環(huán)境中的臺(tái)理安排與有效的管理 不管并行集成的并行化 程度有多高 零件形狀的設(shè)計(jì)工作總是一個(gè)零件設(shè)計(jì)與制造集成中最先進(jìn) 行的工作 所以可以說 發(fā)計(jì)特征與制造特征的轉(zhuǎn)換工作的存在并不會(huì)影 響并行集成的實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)換的工作在串行集成方式中也同樣存在 但存這種串行集成方式中 設(shè)汁模型轉(zhuǎn)換成各種制造模型以后 便成了相對(duì)獨(dú)立的模型 無法使其同 時(shí)滿足設(shè)計(jì)與制造各環(huán)節(jié)的需要 更加無法體現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造之間a o t 目互