基于CAD_CAPP并行設(shè)計的零件信息模型建模研究.pdf

基于并行設(shè)計的零件信息模型建模研究 張軍邵新宇李培根等 制下 對領(lǐng)域黑板上的 當(dāng)前零件信息模型進(jìn)行操 作 我們的原型系統(tǒng)以軸類零件作為研究對象 模 型主干的構(gòu)造 我們將形狀特征作為零件信息模型 的主干 因為它是設(shè)計和制造過程 中的通信媒介 具有特 定功能 且與一定 的加工方法相對應(yīng) 無論從設(shè)計 者角度 還是從制造者角度 都是從形狀特征開始 處理問題 同時形狀特征具有與零件其他屬性很 大的相關(guān)性 根據(jù)各形狀特征構(gòu)造零件的幾何形狀 滿足 零件的功能要求和制造要求 中所起作用的不 同 將它分為主特征與輔特征 主特征是用 于構(gòu)造軸 類零件的總體幾何結(jié)構(gòu)形狀的特征 如 圓柱面 圓 錐面 輔特征是附在主特征或輔特征之上的特征 是對主特征或輔特征的進(jìn)一步修飾 根據(jù)形狀特征之間的鄰接關(guān)系主特征與主 特征之 間的關(guān)系 和從屬關(guān)系主特征與輔特征之 間的關(guān)系 可以作出一個零件見 圖的形狀特 征關(guān)系 圖 見 圖 此多叉樹結(jié)構(gòu) 的形狀特征關(guān)系 圖可以轉(zhuǎn)化成 易處理的二叉樹結(jié)構(gòu) 見 圖 這種 二叉樹結(jié)構(gòu)就是所要建立的零件信息模型主干 模型的 總體結(jié)構(gòu) 將零件各主輔特征的有關(guān)數(shù)據(jù)掛在零件信息 模型 的主干上 再輔以零件功能要求信息 零件總 體信息以及軸 向尺寸信息 就形成了軸類零件信 息模型的總體結(jié)構(gòu) 見 圖 廣廣廣一一一一一一一一一 烏烏烏烏烏烏烏烏烏烏 呼 口口 弓弓弓 圖零件信息模型總體結(jié)構(gòu) 零件總體信息是指零件的管理信息和總體技 術(shù)信息 管理信息包括標(biāo)題欄信息 碼等 總 體技術(shù)信息包括未標(biāo)注表面粗糙度 總體熱處理 要求等 其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的框架如下 總體信息零件圖號碼廠名產(chǎn) 品名 稱 零件名稱 材料類型熱處理方法熱處理要 求最大長度最大直徑未標(biāo)注表面粗糙度批 量 日期 設(shè)計者 零件功能要求信息反映零件的設(shè)計要求 零 件概念設(shè)計與總體設(shè)計信息 它是所有設(shè)計活動 必須圍繞的中心 可用如下的結(jié)構(gòu)框架描述 零件功能要 求軸類型荷載狀況使用場 合最大傳遞功率最大轉(zhuǎn)速總體結(jié)構(gòu)碼 目前 并行設(shè)計重點集中在零件 的詳細(xì)設(shè)計階段 零件信息的詳細(xì)描述由零件的 形狀特征以及掛靠其上的其他特征來完成 亦即 由零件信息模型的主干來完成 零件的軸 向尺寸鏈用雙向鏈表結(jié)構(gòu)表示 各 尺寸的起止端面用形狀特征號表示 形狀特征號唯一地標(biāo)識該形狀特征 零件軸向尺寸信息用 下列結(jié)構(gòu)框架 描述 軸 向尺寸鏈起始特征號終止 特征號 尺寸值上偏差下偏差 前 指針后指針 一一 一 一 幾 匕 才 了 連 了 了 了 臼 飛了 圖一個零件的形狀特征關(guān)系圖及其二叉樹 形狀特征二叉樹節(jié)點內(nèi)容 零件的形狀特征二叉樹各節(jié) 點 內(nèi)容見 圖 特征主屬性表 主屬性表用 于描述形狀特征主 要屬性 包括特征號 特征類型 熱處 理要求 表面粗糙度值等 此外 還有一個較特 殊的屬性 即 功 能屬 中國機(jī)械工程年第卷第 期 性 用來描述該特征的功能 并由零件的總體功能 進(jìn)行功能分解而得 特 征的功能決定特征類型 軸 類零件各形狀特征 的功 能主要有傳動 定位 聯(lián) 結(jié) 支承 密封等 幾何尺寸 公差表 狀公差基準(zhǔn)一律為 而位置公差的基準(zhǔn)至 少有一個不為 公差基準(zhǔn)用特征號表示 特征主 屬性表 形位公 差鏈表 形位公 差類型 特征號 叻能屬性 恃征類型 厄厄厄厄厄厄厄 寸符號號 定定形尺尺尺尺尺尺尺尺 寸寸表表表尺寸值值 定定形尺尺尺尺尺尺尺尺尺基準(zhǔn) 寸寸表表表公差等級級級級級級級 基基基基基基基基基準(zhǔn) 偏偏差代號號號號號號號 前前前前前前前前指針針 上上上上上上上偏差差差差軸軸向定定定定定定定定定 位位尺寸寸寸寸寸寸寸寸寸后指針針 下下下下偏差差差差差差差 徑徑周周周周周周周周 向向定位位位前指針針 方方位角角角后指針針 尺尺寸符號號 尺尺尺尺尺尺尺寸值值 符符號號號號號號號號號號 特特特特征個數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)數(shù) 上上上上上上上上上偏差差 值值值值值值值值值值值 均均均均布狀況況況況況況況況 下下下下下下下下下偏差差 上上偏差差差差差差差差差差 徑徑徑徑向尺寸寸寸寸寸寸寸寸 下下偏差差差差差差差差差差差差差差 周周周周周周周 向尺寸寸寸尺寸符號號 尺尺寸值值 上上偏差差 下下偏差差 圖形狀特征二叉樹各節(jié)點的內(nèi)容 幾何尺寸包括定形尺寸和定位尺寸 定形尺寸是指描述形狀特征幾何形狀的參 數(shù) 如圓柱面的直徑和長度 平鍵鍵槽的長 寬二 深 特征的各定形尺寸及其屬性用雙向鏈 表串接起來 定位尺寸分軸 向定位尺寸 徑向定位尺寸 周 向定位尺寸和方位角度 其 中軸向定位尺寸已由 軸向尺寸鏈結(jié)構(gòu)描述 徑 向 周 向定位尺寸 的屬性 包括 特征個數(shù) 均布狀況 徑向半徑結(jié)構(gòu)指針 周 向角度結(jié)構(gòu)指針 其 中徑 向半徑結(jié)構(gòu)與周 向角度 結(jié)構(gòu)相同 都由尺寸符號 尺寸值 上下偏差等屬 性描述 特征個數(shù)是指所描述的形狀特征的個數(shù) 均布狀況反映所描述的形狀特征沿周向是否為均 勻分布 如果為均勻分布 那么周 向角度結(jié)構(gòu)指針 賦空 如果為非均勻分布 那么將每個形狀特征作 為單個特征來描述 且特征個數(shù)為 方位角度分 沈 軸方位角 軸方位角 軸方位角 各軸方位角 也用相同的結(jié)構(gòu)描述 均有 尺寸符號 尺寸值 上 下偏差等屬性 形位公差鏈表 形位公差鏈表用于描述零件的形狀公差和位 置公差 各形位公 差及其屬性用雙 向鏈表聯(lián)接 形 結(jié)語 采用特征技術(shù)構(gòu)造零件信息模型 被證明是 一種十分有效的方法 以形狀特征為主干 而且掛 靠在此主干上的信息也都用特征來表達(dá)的零件模 型更符合工程實用 和機(jī)械加工習(xí)慣 對這些信息 的訪問也非常方便和快捷 這種基于形狀特征二 叉樹的零件模型清晰 簡潔地反映 了零件各特征表面之間的關(guān)系以及 所需要的零件信息 在構(gòu)造該模型時 抽取 了零件信息的共性 即零件的形狀特征二叉樹結(jié) 構(gòu) 及掛靠其上 的信息類型 同時也充分考慮到零 件信息的個性 即對不同零件 其形狀特征二叉樹 一般不 同 附于其上 的信息一般也不 同 對于個 性 我們用指針和鏈表結(jié)構(gòu)來描述 各項 內(nèi)容根據(jù) 具體零件或取值或賦 空 這種動態(tài) 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所 表達(dá)的零件信息內(nèi)容靈活 便于修改 還避免了構(gòu) 造繁瑣的特征類庫 節(jié)約了計算機(jī)資源 比較適合 以設(shè)計者為中心的并行設(shè)計 該模型中形狀特征采用隱式表達(dá) 完全擺脫 了幾何造型中點 線 面的約束 但形狀特征的隱 式表達(dá)可以通過計算得到它的顯示表達(dá) 這為特 征造型和實體造型之間 的聯(lián)系提供了一條 自然的 途徑 零件功能要求及零件的特征中功能屬性的引 入 為建立零件功能與零件特征之 間的映射聯(lián)系 創(chuàng)造了條件 便于零件設(shè)計與工藝設(shè)計 中的各知 識源 在滿足零件功能的前提下相互協(xié)同作業(yè) 設(shè) 計出最優(yōu)的零件 以上零件模型只是一種嘗試 是我們研究的 階段性成果 與并行工程的要求還相差甚遠(yuǎn) 參考文獻(xiàn) 一 卜 羅 勸 一 一 一 一 卜 卯 吧 編輯 佳藝 張軍邵新宇李培根段正澄蔡力桐 武漢市 華中理工大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 壇 州 詳 那伴 司 吧 印 斗羅 悶川比紹 以 羅