[发明专利]三维可视化工艺设计系统及其设计方法

摘要

一种三维可视化工艺设计系统及其设计方法，属于计算机集成制造领域。本发明中，设计系统CAD支撑平台建立三维模型，其余模块以CAD系统为支撑，三维模型为基础进行工艺设计；特征识别模块自动和半自动的对三维模型的特征进行识别；加工方法选择和定位方案设计模块针对识别的特征分别完成加工链的确定、装夹方案的设计、刀具和夹具的选择；工艺排序完成加工特征的排序；中间状态模型生成是工艺设计形象化可视化；工艺尺寸计算模块完成公差的校验；工艺卡片管理模块输出符合要求的各种工艺卡片。本发明具有工艺设计形象化、智能好、效率高、质量好等优点。

主权项

1、一种三维可视化工艺设计系统，其特征在于，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；所述毛坯设计模块完成毛坯的三维模型的设计以及毛坯的代号、名称、材料、工艺要求信息的输入，输入信息通过工艺资源管理模块保存到数据库；所述零件信息输入模块完成零件的各个面的公差、粗糙度、圆柱度、直线度、平面度信息的输入，输入的面信息通过工艺资源管理模块保存到零件信息数据库中，提供给特征识别模块、加工方法选择模块、定位方案选择模块作为分析的基础信息；所述特征识别模块，在设计系统CAD支撑平台上，针对三维零件模型，采用基于刀具切削能力的特征识别方法，在这个模块中刀具的切削能力被分为表面类型、刀具接近方向、尺寸能力、精度能力和体积干涉五个属性，通过比较从零件信息输入模块获得的面的属性和工艺资源管理模块中刀具的加工能力，搜索出每个待加工表面所能使用的刀具，把具有相同可加工刀具的邻接面组合为一个特征，获得加工特征；所述加工方法选择模块针对特征识别模块识别出的零件各个加工特征，根据加工特征的工艺特点、零件表面粗糙度、公差要求以及刀具库的刀具信息，选择加工方法和刀具，并形成加工链，并通过工艺资源管理模块将以上数据保存到零件信息数据中；所述定位方案选择模块完成零件各个加工特征的装夹定位方案以及夹具，以减少装夹次数为目的，根据零件的类型、加工方法选择模块获得的加工方法类型、加工特征的工艺特点，在满足工艺约束的前提下，通过层次聚类法对已获得的加工特征进行分组，并针对每组加工特征通过工艺资源管理模块从夹具数据库选择夹具；所述工艺路线排序模块利用遗传算法产生加工特征的加工顺序，该模块产生的工步序列提供给动态模型生成模块作为逆序模型生成的依据；所述动态模型生成模块根据当前工序逆序地产生上一步工序的三维零件模型，生成的三维零件模型通过三维零件管理模块保存，动态模型生成模块通过工艺资源管理模块更新零件信息数据库中相应的数据；所述工艺尺寸计算模块对完成尺寸链校验，如果工艺路线不能满足尺寸公差要求，则重新进行加工方法选择、定位方案选择、工艺路线排序和动态模型生成；所述工艺卡片管理模块针对工艺路线排序模块和动态模型生成模块产生的加工顺序，完成工艺卡片的设计、生成，产生一系列符合国家或企业标准的工艺卡片；工艺卡片管理模块还包括对工艺卡片的管理、编辑和检索，通过工艺资源管理模块在数据库中对完成的工艺卡片进行检索、保存操作；所述工艺资源管理模块是各个模块和数据库系统的接口，完成对工艺资源的管理和对数据库的维护，包括定义和维护工厂的设备库、刀具库、夹具库、量具库。