基于CAD_CAPP并行设计的零件信息模型建模研究.pdf

基于并行设计的零件信息模型建模研究 张军邵新宇李培根等 制下 对领域黑板上的 当前零件信息模型进行操 作 我们的原型系统以轴类零件作为研究对象 模 型主干的构造 我们将形状特征作为零件信息模型 的主干 因为它是设计和制造过程 中的通信媒介 具有特 定功能 且与一定 的加工方法相对应 无论从设计 者角度 还是从制造者角度 都是从形状特征开始 处理问题 同时形状特征具有与零件其他属性很 大的相关性 根据各形状特征构造零件的几何形状 满足 零件的功能要求和制造要求 中所起作用的不 同 将它分为主特征与辅特征 主特征是用 于构造轴 类零件的总体几何结构形状的特征 如 圆柱面 圆 锥面 辅特征是附在主特征或辅特征之上的特征 是对主特征或辅特征的进一步修饰 根据形状特征之间的邻接关系主特征与主 特征之 间的关系 和从属关系主特征与辅特征之 间的关系 可以作出一个零件见 图的形状特 征关系 图 见 图 此多叉树结构 的形状特征关系 图可以转化成 易处理的二叉树结构 见 图 这种 二叉树结构就是所要建立的零件信息模型主干 模型的 总体结构 将零件各主辅特征的有关数据挂在零件信息 模型 的主干上 再辅以零件功能要求信息 零件总 体信息以及轴 向尺寸信息 就形成了轴类零件信 息模型的总体结构 见 图 广广广一一一一一一一一一 乌乌乌乌乌乌乌乌乌乌 呼 口口 弓弓弓 图零件信息模型总体结构 零件总体信息是指零件的管理信息和总体技 术信息 管理信息包括标题栏信息 码等 总 体技术信息包括未标注表面粗糙度 总体热处理 要求等 其数据结构的框架如下 总体信息零件图号码厂名产 品名 称 零件名称 材料类型热处理方法热处理要 求最大长度最大直径未标注表面粗糙度批 量 日期 设计者 零件功能要求信息反映零件的设计要求 零 件概念设计与总体设计信息 它是所有设计活动 必须围绕的中心 可用如下的结构框架描述 零件功能要 求轴类型荷载状况使用场 合最大传递功率最大转速总体结构码 目前 并行设计重点集中在零件 的详细设计阶段 零件信息的详细描述由零件的 形状特征以及挂靠其上的其他特征来完成 亦即 由零件信息模型的主干来完成 零件的轴 向尺寸链用双向链表结构表示 各 尺寸的起止端面用形状特征号表示 形状特征号唯一地标识该形状特征 零件轴向尺寸信息用 下列结构框架 描述 轴 向尺寸链起始特征号终止 特征号 尺寸值上偏差下偏差 前 指针后指针 一一 一 一 几 匕 才 了 连 了 了 了 臼 飞了 图一个零件的形状特征关系图及其二叉树 形状特征二叉树节点内容 零件的形状特征二叉树各节 点 内容见 图 特征主属性表 主属性表用 于描述形状特征主 要属性 包括特征号 特征类型 热处 理要求 表面粗糙度值等 此外 还有一个较特 殊的属性 即 功 能属 中国机械工程年第卷第 期 性 用来描述该特征的功能 并由零件的总体功能 进行功能分解而得 特 征的功能决定特征类型 轴 类零件各形状特征 的功 能主要有传动 定位 联 结 支承 密封等 几何尺寸 公差表 状公差基准一律为 而位置公差的基准至 少有一个不为 公差基准用特征号表示 特征主 属性表 形位公 差链表 形位公 差类型 特征号 叻能属性 恃征类型 厄厄厄厄厄厄厄 寸符号号 定定形尺尺尺尺尺尺尺尺 寸寸表表表尺寸值值 定定形尺尺尺尺尺尺尺尺尺基准 寸寸表表表公差等级级级级级级级 基基基基基基基基基准 偏偏差代号号号号号号号 前前前前前前前前指针针 上上上上上上上偏差差差差轴轴向定定定定定定定定定 位位尺寸寸寸寸寸寸寸寸寸后指针针 下下下下偏差差差差差差差 径径周周周周周周周周 向向定位位位前指针针 方方位角角角后指针针 尺尺寸符号号 尺尺尺尺尺尺尺寸值值 符符号号号号号号号号号号 特特特特征个数数数数数数数数 上上上上上上上上上偏差差 值值值值值值值值值值值 均均均均布状况况况况况况况况 下下下下下下下下下偏差差 上上偏差差差差差差差差差差 径径径径向尺寸寸寸寸寸寸寸寸 下下偏差差差差差差差差差差差差差差 周周周周周周周 向尺寸寸寸尺寸符号号 尺尺寸值值 上上偏差差 下下偏差差 图形状特征二叉树各节点的内容 几何尺寸包括定形尺寸和定位尺寸 定形尺寸是指描述形状特征几何形状的参 数 如圆柱面的直径和长度 平键键槽的长 宽二 深 特征的各定形尺寸及其属性用双向链 表串接起来 定位尺寸分轴 向定位尺寸 径向定位尺寸 周 向定位尺寸和方位角度 其 中轴向定位尺寸已由 轴向尺寸链结构描述 径 向 周 向定位尺寸 的属性 包括 特征个数 均布状况 径向半径结构指针 周 向角度结构指针 其 中径 向半径结构与周 向角度 结构相同 都由尺寸符号 尺寸值 上下偏差等属 性描述 特征个数是指所描述的形状特征的个数 均布状况反映所描述的形状特征沿周向是否为均 匀分布 如果为均匀分布 那么周 向角度结构指针 赋空 如果为非均匀分布 那么将每个形状特征作 为单个特征来描述 且特征个数为 方位角度分 沈 轴方位角 轴方位角 轴方位角 各轴方位角 也用相同的结构描述 均有 尺寸符号 尺寸值 上 下偏差等属性 形位公差链表 形位公差链表用于描述零件的形状公差和位 置公差 各形位公 差及其属性用双 向链表联接 形 结语 采用特征技术构造零件信息模型 被证明是 一种十分有效的方法 以形状特征为主干 而且挂 靠在此主干上的信息也都用特征来表达的零件模 型更符合工程实用 和机械加工习惯 对这些信息 的访问也非常方便和快捷 这种基于形状特征二 叉树的零件模型清晰 简洁地反映 了零件各特征表面之间的关系以及 所需要的零件信息 在构造该模型时 抽取 了零件信息的共性 即零件的形状特征二叉树结 构 及挂靠其上 的信息类型 同时也充分考虑到零 件信息的个性 即对不同零件 其形状特征二叉树 一般不 同 附于其上 的信息一般也不 同 对于个 性 我们用指针和链表结构来描述 各项 内容根据 具体零件或取值或赋 空 这种动态 的数据结构所 表达的零件信息内容灵活 便于修改 还避免了构 造繁琐的特征类库 节约了计算机资源 比较适合 以设计者为中心的并行设计 该模型中形状特征采用隐式表达 完全摆脱 了几何造型中点 线 面的约束 但形状特征的隐 式表达可以通过计算得到它的显示表达 这为特 征造型和实体造型之间 的联系提供了一条 自然的 途径 零件功能要求及零件的特征中功能属性的引 入 为建立零件功能与零件特征之 间的映射联系 创造了条件 便于零件设计与工艺设计 中的各知 识源 在满足零件功能的前提下相互协同作业 设 计出最优的零件 以上零件模型只是一种尝试 是我们研究的 阶段性成果 与并行工程的要求还相差甚远 参考文献 一 卜 罗 劝 一 一 一 一 卜 卯 吧 编辑 佳艺 张军邵新宇李培根段正澄蔡力桐 武汉市 华中理工大学机械科学与工程学院 坛 州 详 那伴 司 吧 印 斗罗 闷川比绍 以 罗