[发明专利]三维CAD模型相交制造特征识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相交制造特征识别方法，特别涉及一种三维CAD模型相交制造特征识别方法。

背景技术

文献“Computer-Aided Design，Vol.27，No.5，pp.323-342，1995”公开了一种零件可制造性自动分析方法，该方法对已识别的制造特征从刀具接近方向、公差、加工效率等方面给出优化的特征解释，并对生成的加工工艺进行评估。但是，该方法在特征识别过程中并没有考虑设计语义信息对特征识别的影响，在产生优选解过程中会导致组合爆炸。

基于模型的定义(model based definition,MBD)的概念和方法正在制造业得到日益关注和青睐，MBD通过直接在产品三维模型上标注尺寸、公差、技术要求等信息，以三维模型作为产品设计、制造、检测等信息表示的唯一载体，MBD方法的应用已成为CAD技术发展的重要趋势之一。MBD方法的出现，使得特征识别不仅可以利用模型的几何拓扑信息，还可以利用其携带的材料、尺寸、精度等语义信息，为复杂相交特征或复杂零件的特征识别提供新的解决思路。

发明内容

为了克服现有的零件可制造性自动分析方法在产生优选解过程中存在组合爆炸的不足，本发明提供一种三维CAD模型相交制造特征识别方法。该方法以MBD表示的三维CAD模型为信息输入源，首先通过启发式规则对每个加工面进行可达性分析，确定加工面的可行刀具轴向空间；然后以加工面可行刀具轴向空间为约束，采用融合制造语义的加工面聚类算法构建加工区域子图；最后，以加工区域子图为制造特征痕迹，结合标注尺寸信息，对加工区域子图进行优化合并，从而实现制造特征的识别。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三维CAD模型相交制造特征识别方法，其特点是包括以下步骤：

（1）以MBD模型为输入，由三维CAD模型中的边界信息得到加工面可行的刀具轴向。

（2）根据不同相交特征的类型分别计算出可行的刀具轴向集，并且在此基础上提取该加工区域的基面集合：根据可行刀具轴向存在的类型将相交制造特征分为三种类型，分别计算出刀具轴向集；由刀具轴向集基于一定的规则推导出基面集合。

（3）对于每个加工区域，以基面为种子面，获得各个加工区域子图，并且对加工区域子图进行优化合并：以加工面可达方向锥为约束，从中选择可行的刀具轴向，将能够沿同一个刀具轴向，并且具有相同精度等级的表面聚类为一个加工区域子图；引入语义边概念，构建加工区域子图之间的约束关系，以一定的算法对加工区域子图进行优化合并。

（4）以已识别的制造特征为输入，结合加工工艺知识，仅给出一种可行的特征解释：基于一定的规则采用启发式方法对可行的特征进行解释。

为了展示本发明的有益效果，以Microsoft Visual Studio2008为集成开发环境，Open CASCADE为几何平台实现了算法，并在AMD Turion1.6GHz CPU，2GB内存的PC机上对其进行了测试。设计语义信息(尺寸、公差、表面粗糙度等)的提取，采用UG Open API函数实现。

与现有技术相比，有效地解决现有的特征识别方法存在的相交特征、复杂零件难以识别及没有充分考虑尺寸公差信息对制造特征识别的影响等技术问题。本发明的主要贡献包括：①将可制造性分析融入相交制造特征识别过程中，识别的制造特征均存在一个可行的刀具轴向，并且加工面具有相同的精度等级，满足可制造性要求；②以加工区域子图为制造特征痕迹，在特征识别过程中充分考虑了设计语义(标注尺寸、公差、基准等)对特征识别的影响，提高了方法的实用性，满足工艺设计要求，识别结果能够较好的支持下游制造阶段的应用。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明方法二次曲面轴向覆盖相交特征示意图；

图3是本发明方法平面法矢覆盖相交特征示意图；

图4是本发明方法刀具轴向隐式存在于相交制造特征示意图。

图5是图4中刀具轴向隐式存在于相交制造特征边约束示意图；

图6是图4中刀具轴向隐式存在于相交制造特征点约束示意图。

图7是图4中刀具轴向隐式存在于相交制造特征所述可行刀具轴向提取与加工区域子图构建的CAD模型；

图8是图4中刀具轴向隐式存在于相交制造特征所述可行刀具轴向提取与加工区域子图构建的凹子图CAG；

图9是图4中刀具轴向隐式存在于相交制造特征所述可行刀具轴向提取与加工区域子图构建的加工区域子图。

具体实施方式