一种面向组件加工的工艺模型构建方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工艺模型构建方法，尤其涉及一种面向组件加工的工艺模型构建方法。
【背景技术】
[0002]三维CAD (Computer Aided Design)系统目前已成为企业数字化设计制造的基础平台，基于三维CAD系统实现产品设计已非常普及。然而目前的工艺设计大多以二维工程图为基础，三维模型仅作为工艺设计参考，不是法定的数据输入，无法有效利用三维设计模型，导致设计工艺数据源不统一，难以保持关联。
[0003]组件加工是一种重要的工艺方法，通常在零部件通过装配或焊接形成整体后进行，如配打、焊后加工等，用于消除变形和误差积累，保证组件的精度要求，在复杂机电装备的生产过程中大量存在，对应的结构件种类及数量也较多，如雷达装备转台与撑腿机构、起重机臂体、卫星薄壁密封舱等。与单纯的零件加工工艺和组件装配工艺不同，组件加工融合了多种工艺类型，如机加、装配、焊接、涂敷、电镀、检验等，涉及信息种类较为繁杂，各种工艺类型体现的工艺信息差别较大。目前组件加工工艺设计仍停留在传统二维模式，信息载体以纸质为主，纸质信息载体种类繁多(二维工程图、工艺卡片、操作指导书、工艺附图等)，难以实现直观、交互地表达实际生产制造过程，信息获取较为困难，且多类纸质信息载体也不利于管理和变更，给工艺设计过程及下游工人理解和使用带来困难。三维工艺是目前数字化设计与制造领域的研究热点，其关键是利用三维模型的表现力，直观展示制造过程几何实体、加工要求等内容，动态反应产品在制造中的变化过程。工艺模型作为三维工艺信息载体，其构建方法是其核心问题之一，直接关系到三维工艺技术的实施与应用。
[0004]目前关于工艺模型构建方法的研究主要集中在零件加工工艺和组件装配工艺，且侧重点不同。零件加工工艺的研究主要是通过零件设计模型，结合特征识别技术自动识别零件待加工特征，采用正向减材料或逆向增材料方式得到零件工序模型，然后结合CAPP/CAM系统的功能及必要的人机交互完成工艺路线、工艺规程的编制及信息标注，最后输出零件三维工艺卡片及对应的NC代码，具体可参见相关的专利和期刊文献，如已授权的发明专利《飞机复杂构件快速数控加工准备系统及方法》(公开号CN101763068B，公开日2011.11.09)、《三维可视化工艺设计系统及其设计方法》(公开号CN101339575B，公开日2011.04.13)、《一种利用三维工艺加工零件的方法》(公开号CN101875165B，公开日2010.12.15)、《一种动态三维工艺模型的构建方法》(公开号CN102722614B，公开日2012.11.28)等。
[0005]组件装配工艺方面，大多数大研究集中在装配工艺设计及结果的可视化发布。例如发明专利《基于WEB的三维装配工艺文件及现场示教的实现方法》(公开号CN100559375C，公开日2008.07.23)公开了一种通过Internet/Intranet编制三维装配工艺文件和装配动画的方法，可以方便直观地对装配现场的操作人员起到示教作用。但是，这样得到的三维装配工艺文件无法与现场装配操作人员进行旋转、缩放、平移等交互操作，无法从整体上了解和把握工艺过程，同时由于装配动画的视角已固定，也无法完整表达工艺细节信息，难以达到理想的效果。在审发明专利《基于装配过程仿真的产品装配工艺生成的方法》公开了一种基于装配过程仿真的机电产品装配工艺生成方法，包括产品虚拟装配过程仿真、产品装配仿真过程信息模型建立、产品装配仿真过程信息模型到产品装配工艺模型的映射、装配工艺卡和明细表输出四个步骤，通过装配仿真过程信息记录和适当修改，可形成满足企业实际要求的装配工艺文件，但无法适用于组件加工多种工艺类型融合的特点。期刊文献《基于轻量化模型的三维装配工艺文件生成技术》提出了一种基于三维轻量化装配工艺文件生成方法，用于实现三维装配工艺设计与仿真信息的现场发布，但更加偏向于下游数据的生成与发布的研究，而上游工艺设计阶段工艺模型的构建描述较少。
[0006]事实上，目前已有的研究大多还是停留在理论层面，而与实际工艺设计业务流程尚有差距。由于绝大多数企业设计和工艺尚属分离状态，设计人员和工艺人员属于不同的部门或业务领域，还难以做到设计和工艺的高度融合。在实际业务层面的表现为，在企业PDM(Product Data Management，产品数据管理)系统中，设计人员对三维设计模型负责，具备创建、修改、提出审批等权限。而工艺详细设计作为设计的后续环节，其数据输入为EBOM(Engineering Bill of Material，工程物料清单)中处于发布状态的三维设计模型。工艺人员不具备修改的权限，开展工艺设计活动应在不改变设计模型结构的前提下进行。组件设计模型的建模对工艺模型的构建方式方法影响很大，其能否代表真实的制造过程直接影响到组件加工工艺模型的繁易程度。在CAD环境下，组件加工设计模型包括装配模型和零件模型。
[0007]目前装配模型和零件模型建模主要有以下两种方式。
[0008]1)组件特征建立在零件级
[0009]装配模型建模过程无法反映组件真实的焊接装配后再加工的制造过程，装配结构树仅体现各组成零部件的层次关系，而无特征节点。零件模型代表的是真实零件的最终形状，但无法反映焊接装配后再加工的过程。注:特征、装配结构树术语可参照《GB/T26099.1-2010机械产品三维建模通用规则》。
[0010]2)组件特征建立在组件级
[0011]三维设计模型在CAD系统中为装配模型，装配结构树除了包含各组成零部件的层次关系外，还附带加工特征节点，体现了各组成零件的最终形状，其建模过程代表了该组件真实的加工过程。零件模型描述的是该零件参与焊接或装配前的形状。
[0012]与本发明最相近的实现方案是《一种动态三维工艺模型的构建方法》(公开号CN102722614B，公开日2012.11.28，专利号ZL201210178949.6)，该发明专利以机加零件为对象，提供了一种机加零件三维工艺模型的构建方法，包括1)读取设计模型，建立工艺参考模型；2)自动计算生成毛坯模型，与工艺参考模型同位置自动装配；3)工艺规程组织与管理；4)加工特征动态创建；5)工艺规程与特征相关联；6)工艺信息及模型存储等六个步骤。可以看出，该专利主要针对的机加零件三维工艺模型的构建问题，融合零件加工过程各类工艺信息。
[0013]而组件加工融合了机加、装配、焊接、涂敷、镀覆、检验等多种工艺类型，各种工艺类型体现的工艺信息差别较大。如机加工艺主要体现加工方法、加工特征、尺寸、公差、表面结构、几何公差、刀具、加工参数等信息，焊接工艺需体现焊接零部件、焊缝符号、焊接方法、焊接顺序、工装、焊接参数等，装配工艺应表明装配明细、装配顺序、工装、装配参数等，镀覆工艺需体现镀覆方法、镀层材料、镀层厚度等。
[0014]因此，组件加工对应的工艺模型至少需满足以下两个要求:1)以三维设计模型为依据，统一设计工艺数据源，保持设计模型和工艺模型的关联；2)工艺模型包含整个组件加工过程的工艺信息，以便于后期按需提取生成各工序对应的工序模型和不同种类的工艺?目息。
[0015]由上述分析可以看出，针对三维工艺模型构建的技术问题，目前的研究大多集中在零件工艺和组件装配过程可视化等技术点。而针对组件加工工艺三维工艺模型构建，目前公开的技术方案尚无法较好地解决。
【发明内容】
[0016]本发明的目的在于提供一种面向组件加工的工艺模型构建方法，