融合刀具半徑的三維工序模型構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三維工序模型構(gòu)建方法，特別是涉及一種融合刀具半徑的三維工 序模型構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 文獻(xiàn)"三維機(jī)加工工藝工序間模型快速創(chuàng)建方法[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)， 2014, 20 (07) : 1546-1552"公開了一種三維機(jī)加工工藝工序間模型快速構(gòu)建方法。該方法根 據(jù)機(jī)加工零件模型加工特征的生成方式及特點(diǎn)，將加工特征分為凹陷特征、凸起特征和過 渡特征組；以特征識(shí)別技術(shù)為基礎(chǔ)、特征面組為研宄對(duì)象，結(jié)合工藝知識(shí)識(shí)別出所需加工 特征的面組；運(yùn)用半空間思想及基本建模方法，獲取制造特征體并保存；獲取所有制造特 征體后生成零件毛坯模型，與獲取的制造特征體進(jìn)行布爾操作，快速創(chuàng)建工序間模型。文 獻(xiàn)所述方法是以制造特征體為基本單元來構(gòu)建三維工序模型，并且制造特征體獲取只依賴 與設(shè)計(jì)特征并未考慮毛坯形狀，不符合實(shí)際加工情況。在實(shí)際的加工過程中，當(dāng)前工序模型 是前驅(qū)工序模型與系列化的加工元做布爾運(yùn)算所構(gòu)建，是以加工元體為基本單元，并且加 工元體大小不僅依賴于設(shè)計(jì)模型，也與前驅(qū)工序模型相關(guān)，同時(shí)也受刀具半徑的影響，因而 文獻(xiàn)所構(gòu)建的三維工序模型構(gòu)建不能準(zhǔn)確地反應(yīng)實(shí)際加工情況下的工序模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有三維工序模型構(gòu)建方法實(shí)用性差的不足，本發(fā)明提供一種融合刀具 半徑的三維工序模型構(gòu)建方法。該方法將制造特征序列化為加工元，以加工元體為基本單 元與前驅(qū)工序模型作布爾運(yùn)算，生成三維工序模型。通過獲取制造特征的基面環(huán)作為初始 曲線，以側(cè)面余量和刀具半徑作為偏置參數(shù)，對(duì)初始曲線進(jìn)行多次偏置及求交計(jì)算，最終獲 取加工元的截面輪廓線，指定拉伸的起始面、終止面，準(zhǔn)確地構(gòu)建出加工元體，實(shí)現(xiàn)了以加 工元體為基本單元的三維工序模型構(gòu)建，準(zhǔn)確地反映了實(shí)際加工情況下的三維工序模型。 由于采用融合刀具半徑的曲線偏置算法偏置制造特征的基環(huán)，拉伸偏置曲線生成加工元 體，不僅實(shí)現(xiàn)了加工元體的生成而且加工元體的大小符合實(shí)際情況；將加工元體與毛坯做 布爾運(yùn)算生成中間工序模型，使構(gòu)建的三維工序模型符合實(shí)際的加工情況。并且，給定余量 值、刀具半徑就能快速、準(zhǔn)確地生成加工元體，達(dá)到時(shí)時(shí)檢查余量值和刀具半徑是否合理， 提高了工藝編制的效率。針對(duì)帶孤島和拔模角度的制造特征，給出了分層加工和增加拉伸 引導(dǎo)線方法，使實(shí)用范圍更加廣泛。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種融合刀具半徑的三維工序模型 構(gòu)建方法，其特點(diǎn)是采用以下步驟：
[0005] 步驟一、輸入配準(zhǔn)的零件設(shè)計(jì)模型Ma和毛坯模型Mb。
[0006] 步驟二、從零件設(shè)計(jì)模型仏提取制造特征集，并且指定每個(gè)制造特征的基面、拉伸 起始面和拉伸終止面。
[0007] MFj = (bf ^ sf^ tf^ , 0 ^ i ^ n (1)
[0008] 式中，MFi表示第i個(gè)制造特征，n為制造特征的總個(gè)數(shù)，bf i、sfjp tf汾別表示 為第i個(gè)制造特征的基面、拉伸起始面和拉伸終止面。
[0009] ①當(dāng)制造特征包括孤島時(shí)，以分層加工原理將制造特征分解為多個(gè)制造特征，以 分步加工。選取制造特征的外環(huán)，選定孤島的頂面為起始拉伸面，作為一個(gè)制造特征。選擇 制造特征的外環(huán)和孤島內(nèi)環(huán)，選定制造特征的基面作為起始面，孤島的頂面為終止拉伸面， 作為另一個(gè)制造特征。
[0010] ②當(dāng)制造特征帶拔模角度時(shí)，選定制造特征的基面、起始拉伸面和終止面，并且選 取制造特征的側(cè)面邊，作為拉伸的引導(dǎo)線。
[0011] 步驟三、定義加工元，將制造特征序列化為系列加工元，分別給定加工元的側(cè)面余 量值、底面余量值和刀具半徑，并且關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的工序下。
[0012] Mij= (MF i, Sajj, Bajj, Tr^), 0 ^ j ^ rij (2)
[0013] 式中，Mu表示第i個(gè)制造特征的第j個(gè)加工元，n ,為第i個(gè)制造特征按照工藝要 求所序列化的加工元總個(gè)數(shù)，SapBau和Tr ^分別表示為該加工元的側(cè)面余量值、底面余量 值和刀具半徑。
[0014] 步驟四、交互/自動(dòng)獲取制造特征的基環(huán)，以側(cè)面余量值和刀具半徑為偏置參數(shù)， 對(duì)基環(huán)進(jìn)行偏置，生成新的偏置曲線，其曲線偏置算法具體步驟如下：
[0015] ①自動(dòng)/交互獲取制造特征的基面環(huán)Si，計(jì)算環(huán)中邊的各項(xiàng)屬性。
[0016] edge = (SP, EP, CR, CP, R, AR, Type, Convexity, islnner) (3)
[0017] 式中，SP與EP, CR與CP分別表示邊的起始點(diǎn)和終點(diǎn)以及圓心點(diǎn)和c ;Type表示邊 的類型；R與AR分別表示邊的半徑值和曲線對(duì)應(yīng)的圓柱面半徑值；Convexity表示邊的凹 凸性；islnner判斷邊的圓心是否在多邊形內(nèi)。
[0018] ②以側(cè)面余量Sa為偏置值，對(duì)環(huán)Si進(jìn)行偏置生成曲線S2，其中凹邊偏置凸邊不偏 置，并且計(jì)算曲線&中偏置邊的各項(xiàng)屬性。
[0019] edge_s = (SP, EP, CR, CP, R, Type, Convexity, islnner, isValid, isSame) (4)
[0020] 式中，isValid判斷該偏置邊是否是有效；isSame判斷該偏置邊與對(duì)應(yīng)的邊的方 向是否一致。
[0021] ③以刀具半徑Tr為偏置值，對(duì)曲線S2進(jìn)行偏置生成曲線S 3。
[0022] ④裁剪曲線S3，獲得曲線S4。
[0023] ⑤以曲線S4的點(diǎn)為圓心，刀具半徑Tr為半徑，繪制系列圓C{cQ, q，…，cn}，其中點(diǎn) 屬于凸邊的不繪制圓。
[0024] ⑥依據(jù)偏置曲線S2，裁剪系列圓C{cQ, q，…，cn}，獲得系列圓弧Q {c。'，c/，… ，cn}。
[0025] ⑦依據(jù)系列圓弧^。，c/，…，c' n}，裁剪偏置曲線S2，獲得最終偏置曲線S5。
[0026] 步驟五、拉伸偏置曲線生成加工元體，與毛坯/前驅(qū)工序模型布爾運(yùn)算，生成中間 工序模型。
[0027] 步驟六、跳至步驟五，直至生成所有加工元，將毛坯模型Mb演變成零件設(shè)計(jì)模型 M a。工序?qū)?yīng)下的最后一個(gè)中間工序模型，就是該工序?qū)?yīng)的三維工序模型。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是：該方法將制造特征序列化為加工元，以加工元體為基本單 元與前驅(qū)工序模型作布爾運(yùn)算，生成三維工序模型。通過獲取制造特征的基面環(huán)作為初始 曲