超塑成型工藝的三維表達方法研究

1、    超塑成型工藝的三維表達方法研究    劉迎春 蘇長青 武大偉摘要：隨著計算機技術(shù)的日益發(fā)展進步，信息化手段已經(jīng)融入企業(yè)管理和生產(chǎn)實踐中的各個環(huán)節(jié)，超塑成型工藝的三維表達方法研究成為企業(yè)和科研機構(gòu)研究的焦點問題。本文從超塑成型工藝三維表達的重要性出發(fā)，分析了二維表達的弊端和三維表達的優(yōu)勢，研究了超塑成型工藝三維可視化表達方法，并對三維可視化工藝生成框架結(jié)構(gòu)進行了討論。關(guān)鍵詞：超塑成型；工藝；三維表達計算機輔助工藝規(guī)劃是以信息技術(shù)為支撐的一種生產(chǎn)工藝表達方法，這種方法的核心之處在于實現(xiàn)了產(chǎn)品成型設(shè)計信息和加工制造工藝信息之間的相互轉(zhuǎn)化。隨著計算機技術(shù)

2、的日益發(fā)展進步，信息化手段已經(jīng)融入企業(yè)管理和生產(chǎn)實踐中的各個環(huán)節(jié)，計算機輔助工藝規(guī)劃正是在這種背景下成為生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設(shè)計環(huán)節(jié)的溝通橋梁。除技術(shù)層面的問題之外，計算機輔助工藝規(guī)劃還能夠為企業(yè)的管理過程提供信息借鑒，因此計算機輔助工藝規(guī)劃是企業(yè)管理和生產(chǎn)過程的一個中間環(huán)節(jié)。超塑成型的生產(chǎn)過程復(fù)雜，工藝流程繁瑣，產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，過程管理挑戰(zhàn)性大，正需要進行計算機輔助工藝規(guī)劃來梳理工藝流程，其在整個工藝過程中的重要意義不言而喻。1超塑成型工藝三維表達的重要性如今，絕大多數(shù)企業(yè)的工藝過程已經(jīng)能夠做到有章可循、有據(jù)可依，都能夠制定相應(yīng)的工藝規(guī)程來指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。然而在超塑成型生產(chǎn)企業(yè)中工藝規(guī)程普遍以二維紙質(zhì)

3、版的形式存在，下發(fā)到生產(chǎn)車間的二維紙質(zhì)版工藝流程不可避免的有其傳播媒介的局限性，如下：（1）紙質(zhì)版二維工藝規(guī)程的傳遞效率相對于電子版文檔較低，已經(jīng)無法適應(yīng)快節(jié)奏、大生產(chǎn)量的超塑成型企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀。（2）在生產(chǎn)車間進行閱讀的紙質(zhì)版工藝規(guī)程無法得到及時的更新，當(dāng)工藝流程更新較多時靠生產(chǎn)工人的記憶很容易出現(xiàn)錯忘漏而導(dǎo)致人為責(zé)任問題。（3）紙質(zhì)版工藝規(guī)程在經(jīng)年累月的使用過程中很容易被損壞，被油污、灰塵污染之后紙質(zhì)材料的字跡也會變得模糊不清，使生產(chǎn)工人難以識別或者錯誤識別而導(dǎo)致嚴重的后果。（4）二維工序圖相對來說比較繁瑣，需要一定的專業(yè)技術(shù)知識和一定時間的工作經(jīng)驗支撐才能夠完全掌握，而且這種生產(chǎn)工藝的表達

4、方式也不夠清晰，常常使得工人難以理解而產(chǎn)生歧義。鑒于超塑成型二維工藝規(guī)程存在的上述問題，三維模型表達工藝流程已經(jīng)成為大勢所趨，cad軟件的廣泛應(yīng)用和計算機硬件性能的全面提升也為超塑成型三維工藝流程的研究和發(fā)展提供了軟硬件技術(shù)支撐，其優(yōu)勢如下：（1）三維工藝流程具有簡便快捷的搜索方式，在進行某項工藝操作時，只需要搜索對應(yīng)的關(guān)鍵詞即可轉(zhuǎn)到所屬的工藝頁面。（2）超塑成型的工藝流程非常復(fù)雜，三維工藝流程可以將復(fù)雜的工藝流程變?yōu)榍逦庇^的可視化流程，使生產(chǎn)過程更加易于理解和安全可靠。（3）三位工藝流程為使用環(huán)節(jié)的隨時技術(shù)更改提供了簡便的途徑，利用計算機的cad軟件能夠便捷的對工藝進行更改。2超塑成型工藝

5、三維可視化表達方法2.1工藝mbd模型mbd模型是一種可以用于表達超塑成型工藝的三維模型，此模型需要在計算機三維材料加工設(shè)計環(huán)境中運行，零部件的加工要求以及材料的成型要求可以利用此模型來表達。工藝mbd模型由三個部分組成，分別是超塑成型工藝的設(shè)計模型、超塑成型的成型工序模型以及超塑成型工藝屬性模型，如式1所示。m=dm+opm+attr（1）式中dm為超塑成型生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計部門下發(fā)的工藝設(shè)計模型，作為指導(dǎo)性的模型一以貫之的作為工藝流程設(shè)計的總體依據(jù)。opm指的是一個工藝過程中的多道工序模型，這個工藝設(shè)計模型代表超塑成型工藝過程中操作工序的中間模型，是通過生產(chǎn)工藝和操作工序進行設(shè)計后得到的。at

6、tr則代表工藝屬性模型，工藝屬性模型中所包含的工藝屬性信息與三維模型是相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，不會直接對其進行標注。2.2三維可視化工藝超塑成型三維可視化工藝是正是利用上文所述的工藝模型進行表達的超塑成型工藝和具體工序，材料加工信息、零件成型信息、工藝設(shè)計信息可以通過計算機語言轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量而下發(fā)到生產(chǎn)一線，通過三維可視化軟件對工藝進行建?？梢灾笇?dǎo)生產(chǎn)實踐。從上文的討論可以看出，mbd模型的建立是超塑成型工藝的三維表達的核心環(huán)節(jié)，在建立模型的過程中運用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計思路是非常有必要的，超塑成型的成型工藝以及操作工序經(jīng)過結(jié)構(gòu)化設(shè)計可以將材料、資源以及工藝的三維信息進行整合，建立出一個完整的工藝mbd模型。m

7、bd模型建立之后則可以利用三維可視化軟件將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)槿S可視化的立體模型信息，三維表達后的工藝信息能夠準確快速的將超塑成型工藝信息傳遞給一線車間，生產(chǎn)人員可以快速的進行瀏覽并能夠清晰的理解超塑成型工藝流程。3三維可視化工藝生成框架三維可視化工藝生成框架中包含三個組成部分，其一是工藝mbd模型的建立過程，其二是工藝數(shù)據(jù)的處理過程，其三是工藝元素的映射過程。在構(gòu)建工藝mbd模型時，以成熟三維cad系統(tǒng)作為三維機加工藝設(shè)計環(huán)境，以工藝信息模型為規(guī)則，建立三維模型同文本信息、工藝符號之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在工藝數(shù)據(jù)輸出時，通過數(shù)據(jù)提取工具從三維模型中抽取工藝過程描述信息，數(shù)據(jù)處理工具將抽取出的工藝描述信息進行分割與標記處理，并打包成工藝數(shù)據(jù)包，此時，工藝數(shù)據(jù)的內(nèi)容包括兩部分并存儲在不同的文件中，一部分是以屬性定義在模型中的數(shù)據(jù)，另一部分是三維數(shù)據(jù)。工藝文件生成時通過調(diào)用電子文檔模板建立工藝文件框架，解析工藝文件數(shù)據(jù)包，將工藝數(shù)據(jù)和三維模型填充到工藝模板，由于兩部分數(shù)據(jù)以獨立的文件裝載，要完成交互操作，則需要對這兩部分數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)和映射。參考文獻：1師磊.無損探傷系統(tǒng)中三維重構(gòu)與切割功能的設(shè)計與實現(xiàn)d.北京交通大學(xué)，