基于三维模型的机加工艺设计模式探讨

王娜

摘 要：近年来，随着我国社会经济的快速发展和科学技术的日益进步，三维CAD逐渐得到了深化发展，在模型定义基础上发展起来的制造技术和数字化设计技术已经逐渐成为制造业信息化技术发展的主流方向。现阶段，为了更好的促进和适应基于模型定义发展的各种需求，一种适合在三维环境下进行机加工艺设计的方式应运而生。通过在模型设计中导入一定的零件，可以将新型的工艺信息模型建立起来，以此再对工艺路线进行具体规划，在此基础上新的工序模型生产，最终将工艺文件输出，从而有助于在基于三维模型基础上对工艺进行全面的设计。

关键词：三维模型；机加工艺；设计模式；探讨

基于模型的定义，在生产制造过程中三维实体模型是唯一、最重要的依据，其在很大程度上使得以工程图纸为依据的传统制造方法获得有效的改变，提高了生产制造的效率。现阶段，以计算机技术辅助设计和制造的三维实体模型在我国的应用范围十分广泛，如航空、航天、车辆、船舶以及电子等各行各业中都有所涉及。

1 三维模型的机加工艺设计的流程

零件三维模型是设计三维工艺的重要理论依据，从中可以将加工的具体特征有效的提取出来，通过科学的规划工艺，以此可以促进工序模型的生成，从毛坯完成到成品的科学转变。在三维零件模型基础上的工艺设计流程的重要阶段主要包括三个，如图1所示。

（1）建立一定的工艺信息模型

在建立工艺信息模型的过程中需要先从相关零部件和一定的毛坯模型中将与信息模型有关的加工与建立特征最大限度的提取出来，一个加工特征往往需要经历的加工阶段、工序以及工步有许多个，为此在建立特征模型时便需要将一定的特征工艺链添加到加工特征中去，进而在此基础上有助于建立起相对比较完善的工艺信息模型。

（2）科学规划工艺的具体路线

严格按照不同加工阶段的要求对全部的特征工步进行科学有效的划分，以此分为多道工序，然后在此基础上做好相关的排序工作。

（3）生成一定的工序模型

在完成上述两部分的工作之后，中间各个工序模型的建立便需要严格根据工艺信息的模型和路线来完成。

如图1所示，零件工藝信息模型在很大程度上是三维模型的机加工艺设计的重中之重，科学的构建零件的特征模型（识别和提取加工特征）对于整个工艺信息模型的设计和建立发挥着至关重要的作用。

2 构建工艺信息模型

所谓的工艺信息模型主要包括四个层次，即几何层、零件层、特征层与工艺层。其中几何层是整个信息模型得以建立的基础；零件层包括了零件的名称和编号、材料以及批量等最基本的设计信息；特征层则是在零件层的基础上得以建立起来的，零件特征模型的建立离不开该层对特征的自动或者手动识别手段；工艺层主要按照零件特征模型的要求，严格按照具体的规则将一定的特征工艺链添加到每个特征中去，由此有助于相关技术人员做出科学的工艺决策。

（1）构建起一定的特征模型

所谓的加工模型在一定程度上主要是指机械在进行加工的过程中可以根据特定的方式以及顺序将已经成型的部分设计成几何拓扑的形状，其将邻接加工面集合之间的几何拓扑关系充分有效的展示出来，将各种制造和工艺的方面的信息集中到一起，在此基础上将一个特征相比比较完整的数据结构建立起来，不仅可以将加工的实际意义充分且有效的展示出来，并且还能够有效识别出加工特征在工艺设计过程中的具体应用。

（2）添加具备一定特征的工艺链

通过对大量工艺过程的详细分析，从中不难得出无论零件的复杂程度有多高，在加工过程中还可以将其工艺进行有效的分解，使其成为两种工序，即主工序与辅工序，零件的加工工艺在很大程度上与特征的关系十分密切。其中主工序针对的对象主要是各个零件的形状特征，类似于轴类零件的圆锥面、圆柱的表面和内表面等；辅助工程则包括诸如倒角、钻孔和攻丝等为主的热处理、钳工以及表面的机加工工序等等。

通常情况下每个特征都与一组加工段相对应，也就是所谓的特征工艺链。加工环境的不同导致加工方法存在一定的显著差异性，但是当制造环境受到一定限制和约束时，加工的具体方法相应的也会被确定下来。为此，特征与特征工艺链之间的关系是一一对应的，每个特征工艺链，都是加工工步严格按照特定的顺序组建而成的。另外，将一定的工艺链添加到每个特征的过程中实则就是设计工艺的过程。工艺信息模型在一定程度上作为整个三维机加工设计的关键，其所承载的信息非常多，如零件设计模型、特征以及各种工艺本身的信息等，工艺模型的有效建立对于中间工序模型的顺利生成和三维工艺设计的完成发挥着至关重要的作用。

3 工序模型的生成

（1）生成工序模型的主要方法

正向与逆向生成法是目前生成工序模型的重要方法。其中正向法主要是从毛坯状态逐渐过渡到最终设计形态的转变促进工序模型的逐渐生成的主要方法，主要是通过缩减材料的方式来生成一定的三维机加工序模型；逆向法则是产品根据在最终设计结构的引导下逐渐从毛坯状态向工序模型方向生成的主要方法，其主要是借助增加材料的方式来促进三维机加工序模型的生成。

（2）对工序模型进行相关的标注

待中间的工序模型生成之后，便需要进行相关的标注工作，这在一定程度上与传统二维工序简图进行绘制相同。零件中间工序模型对于尺寸、技术、表面的粗糙程度以及公差方面的要求普遍较高，在具体的标注过程中一定要做到细心全面。

4 结束语

综上所述，本文从建立一定的工艺信息模型、科学规划工艺的具体路线以及生成一定的工序模型等方面详细的介绍了三维模型的机加工艺设计的流程，在此基础上经过充分的思考，从构建起一定的特征模型、添加具备一定特征的工艺链等方面具体的阐述了工艺信息模型的构建，最后从生成工序模型的主要方法和对工序模型进行相关的标注等两方面促进了三维机加工序模型的生成。

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