一種用于圓弧倒角零件數(shù)控加工的三維工序模型建立方法
【專利摘要】一種用于圓弧倒角零件數(shù)控加工的三維工序模型建立方法，按照設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合原則將上述設(shè)計(jì)模型和毛坯模型組合，形成組合體，在設(shè)計(jì)模型中分別標(biāo)記出每道加工工序加工的外型面和與之相鄰的過(guò)渡面，在組合體上標(biāo)記每個(gè)過(guò)渡面的加工特征邊界，將設(shè)計(jì)模型中的每個(gè)外型面延伸至相鄰過(guò)渡面的加工特征邊界構(gòu)成每個(gè)加工工序的加工特征面，將下一個(gè)加工工序的加工特征面映射到已經(jīng)形成的前一個(gè)加工工序的三維工序模型上形成下一個(gè)加工工序的三維工序模型，直至形成所有的加工工序的三維工序模型。
【專利說(shuō)明】一種用于圓弧倒角零件數(shù)控加工的三維エ序模型建立方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字化制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及ー種用于圓弧倒角零件數(shù)控加工的三維エ序模型建立方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圓弧倒角零件是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)為了滿足安全性、實(shí)用性、可加工性和美觀性等要求，為了避免在零件的臺(tái)、肩等轉(zhuǎn)折處由于應(yīng)カ集中而產(chǎn)生裂紋，用圓弧倒角取代原有尖邊的零件。三維エ序模型是指零件加工エ藝中每道エ序加工后形成的三維數(shù)字化實(shí)體模型。準(zhǔn)確的三維エ序模型是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工編程和數(shù)控測(cè)量編程的關(guān)鍵，能提前對(duì)加工質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制，并在實(shí)際加工活動(dòng)中起指導(dǎo)作用。三維エ序模型建立的難點(diǎn)在于，在有圓弧倒角存在的情況下，如何準(zhǔn)確地從設(shè)計(jì)模型中提取加工特征邊界。圓弧倒角零件的外形由外型面和圓弧倒角形成的過(guò)渡面組成。由于過(guò)渡面對(duì)應(yīng)的加工特征邊界不能有效提取，在三維エ序模型建立過(guò)程中需要必要的尺寸補(bǔ)償才能建立準(zhǔn)確的三維エ序模型。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)雜志2011年第6期出版的《エ序模型驅(qū)動(dòng)的エ藝設(shè)計(jì)方法》一文中論述了三維エ序模型的建立公式，但沒(méi)有考慮過(guò)渡面對(duì)加工特征邊界提取的影響。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)雜志2004年第I期出版的《一種高效的過(guò)渡特征識(shí)別與抑制算法》一文中闡述了過(guò)渡面的相關(guān)概念，提出了根據(jù)模型結(jié)構(gòu)變化重建三維エ序模型的邊界修改法實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)渡面的抑制。雖然該抑制算法能準(zhǔn)確獲取加工特征邊界，但是改變了產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型的結(jié)構(gòu)，増大了運(yùn)
禪且昇里。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了避免圓弧倒角零件的三維エ序模型建立過(guò)程中提取加工特征邊界時(shí)的尺寸補(bǔ)償，并針對(duì)現(xiàn)有過(guò)渡抑制算法中存在的運(yùn)算量大等問(wèn)題，本發(fā)明提出一種用于圓弧倒角零件數(shù)控加工的三維エ序模型建立方法。
[0004]一種用于圓弧倒角零件數(shù)控加工的三維エ序模型建立方法，已知零件的設(shè)計(jì)模型、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、毛坯模型以及零件的加工エ序，所述的設(shè)計(jì)模型的外形由外型面和圓弧倒角形成的過(guò)渡面組成，該過(guò)渡面包含由相鄰?fù)庑兔鎴A滑過(guò)渡鄰接形成的雙側(cè)過(guò)渡面和由ー側(cè)外型面圓滑過(guò)渡鄰接另一外型面形成的單側(cè)過(guò)渡面，其特征在于包含以下步驟:
[0005]I)按照設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合原則將上述設(shè)計(jì)模型和毛坯模型組合，形成組合體；
[0006]2)在設(shè)計(jì)模型中分別標(biāo)記出每道加工エ序加工的外型面和與之相鄰的過(guò)渡面；
[0007]3)在組合體上標(biāo)記每個(gè)過(guò)渡面的加工特征邊界:其中對(duì)雙側(cè)過(guò)渡面，將相鄰?fù)庑兔嫜由旖粎R形成ー個(gè)交匯線，該交匯線作為雙側(cè)過(guò)渡面的加工特征邊界；對(duì)單側(cè)過(guò)渡面，將圓滑過(guò)渡一側(cè)的外型面與過(guò)渡面另ー側(cè)邊界位置的球面延伸交匯形成ー個(gè)交匯線，該交匯線作為單側(cè)過(guò)渡面的加工特征邊界；
[0008]4)將設(shè)計(jì)模型中的每個(gè)外型面延伸至相鄰過(guò)渡面的加工特征邊界構(gòu)成每個(gè)加工エ序的加工特征面；[0009]5)將第一個(gè)加工エ序的加工特征面映射在步驟I)組合體的毛坯模型中形成第一個(gè)加工エ序的三維エ序模型；
[0010]6)依次將下ー個(gè)加工エ序的加工特征面映射到已經(jīng)形成的前ー個(gè)加工エ序的三維エ序模型上形成下ー個(gè)加工エ序的三維エ序模型，直至形成所有的加工エ序的三維エ序模型。
[0011]在該三維エ序模型建立方法中，主要考慮過(guò)渡面的簡(jiǎn)化，過(guò)渡面簡(jiǎn)化的主要目的是實(shí)現(xiàn)過(guò)渡面對(duì)應(yīng)的加工特征邊界的重建。該方法的主要特點(diǎn)是在不改變圓弧倒角零件模型結(jié)構(gòu)的前提下重建真實(shí)的加工特征邊界，在三維エ序模型建立過(guò)程中利用該加工特征邊界，避免人工尺寸補(bǔ)償時(shí)帶來(lái)的遺漏或錯(cuò)誤，從而為三維エ序模型的準(zhǔn)確建立奠定基礎(chǔ)。
[0012]本發(fā)明對(duì)比已有技術(shù)具有以下創(chuàng)新點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):
[0013]I)在三維エ序模型建立過(guò)程中，提出了提取加工特征邊界創(chuàng)建三維エ序模型的方法，實(shí)現(xiàn)了三維エ序模型的建立過(guò)程從單純的三維建模過(guò)程到利用エ藝信息三維化描述自動(dòng)創(chuàng)建三維エ序模型的轉(zhuǎn)變；
[0014]2)在三維エ序模型建立過(guò)程中，通過(guò)過(guò)渡面簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)加工特征邊界的獲取，避免了加工特征邊界的尺寸補(bǔ)償；
[0015]3)在過(guò)渡面簡(jiǎn)化過(guò)程中不需要改變圓弧倒角零件設(shè)計(jì)模型結(jié)構(gòu)，提高了運(yùn)算速度。
[0016]以下結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)該申請(qǐng)做進(jìn)ー步詳細(xì)描述:
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是ニ維エ序模型建立流程圖；
[0018]圖2是圓弧倒角零件設(shè)計(jì)模型；
[0019]圖3是毛坯模型；
[0020]圖4是設(shè)計(jì)模型與毛坯模型形成的組合體；
[0021]圖5是加工特征邊界生成示意圖；
[0022]圖6是加工特征邊界生成示意圖；
[0023]圖7是建立的エ序ー的三維エ序模型
[0024]圖8是建立的エ序ニ的三維エ序模型；
[0025]圖9是エ序三對(duì)應(yīng)的三維エ序模型；
[0026]圖10是エ序四對(duì)應(yīng)的三維エ序模型。
[0027]圖中編號(hào)說(shuō)明:1設(shè)計(jì)模型、2毛坯模型、3外型面、4過(guò)渡面、5加工特征邊界、6加エ特征面、7第一道エ序的三維エ序模型、8エ序ニ的三維エ序模型、9エ序三的三維エ序模型、10エ序四的三維エ序模型
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0029]本發(fā)明提出的一種用于圓弧倒角零件數(shù)控加工的三維エ序模型建立方法，流程如圖1所示。
[0030]本實(shí)施例以帶圓弧倒角的階梯軸三維工序模型建立為例，帶圓弧倒角的階梯軸加工共包含四個(gè)加工工序，建立四個(gè)加工工序的三維工序模型是本發(fā)明的目的。
[0031]實(shí)施例階梯軸的設(shè)計(jì)模型I的外形由外型面3和圓弧倒角形成的過(guò)渡面4組成，該過(guò)渡面4是一種由相鄰?fù)庑兔鎴A滑過(guò)渡鄰接形成的雙側(cè)過(guò)渡面。(由一側(cè)外型面圓滑過(guò)渡鄰接另一外型面形成的單側(cè)過(guò)渡面的實(shí)施例因與雙側(cè)過(guò)渡面的實(shí)施例原理相同，在此省略。)該階梯軸零件的加工工序有四道，其三維工序模型建立過(guò)程如下:
[0032]按照設(shè)計(jì)基準(zhǔn)將設(shè)計(jì)模型I和毛坯模型2組合，形成組合體，如圖4所示，為三維工序模型建立做準(zhǔn)備；將設(shè)計(jì)模型中外型面3延伸至相交，形成的交線為設(shè)計(jì)模型上的加工特征邊界5 ;將設(shè)計(jì)模型中的每個(gè)外型面延伸至相鄰過(guò)渡面的加工特征邊界構(gòu)成該加工工序的加工特征面6 ；
[0033]工序一是車外圓，即將毛坯外徑尺寸加工到設(shè)計(jì)模型的大端外徑尺寸，圖7為工
序一的三維工序模型；
[0034]工序二是車外型面，車削階梯軸小端的端面，并加工小端直徑尺寸到設(shè)計(jì)直徑尺寸；將加工特征面6映射到工序一的三維工序模型中，建立的三維工序模型即為工序二的三維工序模型7，如圖8所示，該工序中階梯軸小端與大端之間的過(guò)渡圓角由車削刀具幾何參數(shù)保證；
[0035]值得說(shuō)明的的是，工序二的加工可以分為粗加工和精加工，如果粗加工保證加工特征面6的徑向余量為0.5mm,其粗加工的加工特征面就是在加工特征面6的徑向增加徑向余量0.5mm，形成了粗加工的加工特征面，依次建立的三維工序模型即為工序二的粗加工三維工序模型。
[0036]工序三是倒階梯軸小端的端面圓角，工序三的三維工序模型8是在工序二的三維工序模型基礎(chǔ)上倒階梯軸小端的端面圓角，如圖9所示；
[0037]工序四是車削階梯軸大端的端面，工序四的三維工序模型9是在工序三的三維工序模型8基礎(chǔ)上車削階梯軸大端的端面，如圖10所示，工序四的三維工序模型9與設(shè)計(jì)模型I的外形尺寸相同。
[0038]在根據(jù)零件設(shè)計(jì)模型確定毛坯模型時(shí)，將設(shè)計(jì)模型上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)帶入毛坯模型，成為毛坯模型的基準(zhǔn)；在創(chuàng)建三維工序模型的過(guò)程中，該設(shè)計(jì)基準(zhǔn)也將帶入三維工序模型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于圓弧倒角零件數(shù)控加工的三維工序模型建立方法，已知零件的設(shè)計(jì)模型、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、毛坯模型以及零件的加工工序，所述的設(shè)計(jì)模型的外形由外型面和圓弧倒角形成的過(guò)渡面組成，該過(guò)渡面包含由相鄰?fù)庑兔鎴A滑過(guò)渡鄰接形成的雙側(cè)過(guò)渡面和由一側(cè)外型面圓滑過(guò)渡鄰接另一外型面形成的單側(cè)過(guò)渡面，其特征在于包含以下步驟: 1)按照設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合原則將上述設(shè)計(jì)模型和毛坯模型(或前一個(gè)加工工序的三維工序模型)組合，形成組合體； 2)在設(shè)計(jì)模型中分別標(biāo)記出每道加工工序加工的外型面和與之相鄰的過(guò)渡面； 3)在組合體上標(biāo)記每個(gè)過(guò)渡面的加工特征邊界:其中對(duì)雙側(cè)過(guò)渡面，將相鄰?fù)庑兔嫜由旖粎R形成一個(gè)交匯線，該交匯線作為雙側(cè)過(guò)渡面的加工特征邊界；對(duì)單側(cè)過(guò)渡面，將圓滑過(guò)渡一側(cè)的外型面與過(guò)渡面另一側(cè)邊界位置的球面延伸交匯形成一個(gè)交匯線，該交匯線作為單側(cè)過(guò)渡面的加工特征邊界； 4)將設(shè)計(jì)模型中的每個(gè)外型面延伸至相鄰過(guò)渡面的加工特征邊界構(gòu)成每個(gè)加工工序的加工特征面； 5)將第一個(gè)加工工序的加工特征面映射到步驟I)組合體的毛坯模型中形成第一個(gè)加工工序的三維工序模型； 6)依次將下一個(gè)加工工序的加工特征面映射到已經(jīng)形成的前一個(gè)加工工序的三維工序模型上形成下一個(gè)加工工序的三維工序模型，直至形成所有的加工工序的三維工序模型。
2.如權(quán)利要求1所述的用于圓弧倒角零件數(shù)控加工的三維工序模型建立方法，其特征在于步驟4)形成的每個(gè)加工工序的加工特征面加上粗加工的余量后就形成了粗加工的加工特征面，將粗加工的加工特征面參照步驟5)和步驟6)即形成粗加工的三維工序模型。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103577631SQ201310476974
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】韓一楚, 白仲棟, 拜明星, 劉向衛(wèi), 唐健鈞, 趙東平, 田錫天, 耿俊浩 申請(qǐng)人:中航飛機(jī)股份有限公司西安飛機(jī)分公司