[发明专利]三维可视化工艺设计系统及其设计方法

说明书

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，具体是一种三维可视化工艺设计系统及其设计方法。

背景技术

计算机辅助工艺设计(CAPP)是连接CAD和CAM的桥梁，是先进制造技术的重要基础之一。长期以来人们一直在努力提高和改进CAPP系统的实用性、集成性和智能化水平。特别是近些年来随着产品更新换代速度加快、产品形状结构日趋复杂，对CAD/CAPP/CAM的集成度以及CAPP处理复杂形状零件产品的能力有了更高和更迫切的要求。近些年来，CAD和CAM系统处理复杂形状能力有了极大的提高，相形之下，CAPP这一能力更显薄弱，许多能够在CAD系统中创建的复杂零件产品，无法自动得到其工艺过程，从而难以真正实现CAD/CAPP/CAM集成和一体化。造成这些现象的主要原因在于：当前的CAPP系统在信息表达和处理上是基于符号的。零件信息的描述采用的是成组GT码或形状特征码；工艺知识的表达采用的是产生式规则、框架或语义网络等符号语言；工艺设计推理中的信息处理采用的是规则搜索和符号匹配的方法。因此整个工艺设计活动都是基于符号的。这种基于符号的方法对CAPP处理复杂形状以及与CAD、CAM系统集成构成了巨大障碍，具体表现在：

(1)任何语言符号难以用来表达和处理复杂几何形状，符号只能用来指代标准的几何形状，无法描述形状细节和空间结构，特别是不规则形状。然而，工艺设计中的大多数活动都与几何信息有关，都含有几何信息的加工。因此，基于符号的CAPP系统在定量化和实用性方面必然具有很大的局限性。

(2)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：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。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利“一种榴弹加工工艺设计系统及工艺设计方法”，申请号200410050530.3，该专利公开了一种基于二维零件信息的工艺设计系统和工艺设计方法：以CAX集成平台为工艺设计的零件模型来源，并以零件信息输入为工艺设计基础，通过信息输入模块输入产品的代号、名称、材料、批量、热处理要求等信息，并完成对产品定义、加工特征及其典型工艺制定和典型工艺的工序图，采用交互式或派生式的工艺设计方法进行工艺设计。该技术存在以下不足：[1]有CAX集成平台，但工艺设计中以工艺图片为主，没有三维零件模型转换成二维图纸的接口，即使通过中间文件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；[2]有加工特征定义和典型工艺制定，自动化程度低，效率不高，不能满足快速高效的现代工艺设计要求；[3]有交互式和派生式工艺设计方法，但该两类设计方法是基于语言符号信息的推理过程，而零件结构工艺性分析、加工表面可接近性判断、刀具空间轨迹规划、加工方法选择、定位方法和基准表面选择、空间尺寸链计算等工艺设计活动都离不开有关基于三维模型信息的几何形状分析、空间结构推理和形状匹配等活动。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种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、智能好、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：

本发明所涉及的三维可视化工艺设计系统，包括设计系统CAD支撑平台、三维模型管理模块、毛坯设计模块、零件信息输入模块、特征识别模块、加工方法选择模块、定位方案选择模块、工艺路线排序模块、动态模型生成模块、工艺尺寸计算模块、工艺卡管理模块、工艺资源管理模块，其中：

所述设计系统CAD支撑平台，根据图纸建立三维UG模型，并通过数据总线和三维模型管理模块、毛坯设计模块、零件信息输入模块、特征识别模块、加工方法选择模块、定位方案选择模块、工艺路线排序模块、动态模型生成模块、工艺尺寸计算模块、工艺卡片管理模块、工艺资源管理模块相互交换数据；

所述三维模型管理模块通过工艺资源管理模块在数据库中存取和管理毛坯、零件和中间动态模型的三维模型；