[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】数字模型的产品设计与制造-中文翻译

数字模型的产品设计与制造 王忠庆，郭春亮 摘要： CAD / CAM集成技术已经引起人们重视，并成为国际学术和商业研究中一个焦点，通过接近 10年的努力，在三维参数化建模功能模型方面已经取得很大的进步。 UG， SOLIDWORK和 MDT也把这些技术应用到它们各自的特征里去，然而，从几何特征到数字模型并没有中取得明显的发展。基于 STEP标准，有人提出了产品信息表达的基本模式和数据交换的框架，但由于复杂的应用程序，它在一定程度上很难来确保可操作性。本文阐述的模型将数字鸿沟共享模式（没有数据模型）的产品设计和制造分为五个部分： 数码产品三维造型设计 ; 数码产品的技术工艺设计 ; 数字化产品装配设计 ; 数码产品制造工艺设计 ; 数码产品管理设计。资源模型不应列入。在产品设计时，它应该是一个周边模型，这是本文的创新角度。 上述五个核心型号是从实体单元的功能进入数字模型。产品定义应建立在实体单元的基础上，以及实体单元应当按照 “代加工处理 ”的规则 ，因此，作者在 IMCC2000还提出了构建几何切削方法。通过这种方式，可以得到一体化的“形成 -加工 -装配 -加工 -管理 ”。这是本文的核心。 关键词：产品数字化，实体单元技术，计算机辅助设计，工艺，制造 1. 导言 在讨论对产品设计和制造进行作数字模型之前，有必要澄清数字产品设计和产品数字化技术是什么？ 例如，有些人可能认为， “数字化制造技术是适用于数字技术，以支持整个生命周期的产品制造活动，并优化企业和数码产品的运行，且可利用数字技术在工业产品中获得数字产品，并结合信息技术和制造技术一步一步来将制造技术数字化。 “这其实是一种片面、不理解本质的理解。 数字化产品很不同于数码产品。产品数字化：数字化的部分，例如，包括实体单元的类代码功能，实体单元的风格特点，实体单元的形状特征，实体单元的物理特征，实体单元的制造功能，部分实体单元的功能描述，部分实体单元的组合功能，零件图的信息功能等过程，通过数字模型形成产品数字化，把数字化信息（如参数大小）和非数字信息（如物理信息： 45 钢）进入数字信息（包括算术运算符号和逻辑运算）。数字化产品设计是使产品数字化，从而达到产品的数字化。 （即他们将有数字化功能，如机构单位的特点，工艺特点，生产特点，相互关联的功能和代码的功能） 。机制设计，优化设计，有限元分析和模拟设计，工艺过程和生产工艺设计可以通过信息技术等实现。 2. 数字模型的三维实体单元 很长一段时间内产品的最小单位被拆解为 “部分 ”。因此，人们便建议 “成组技术 ”和并对产品的参数进行了研究。因此，很多的 CAD / CAPP的研究正是根据本套技术进行 。然而，计算机辅助设计的思想，必须改变基于现代 CAD技术的现状，以实现三维基本要素。现在三维基本单位，也叫实体单元。 本文在这些研究基础上第一次提出了三维数字实体模型（ SUDM ）。这些实体单元必须符合规定的生产过程，并必须有明显的特征参数和大量的实体要素。 2.1三维实体单位的分类及代码： 三维基本实体单元可以构成复合实体（每一种零件），对于千变万化的形成类型，可以使用实体参数单元构建。根据加工成形原理，它可分为多种基本实体单元： 1 ）简单的实体单元： 01筒形， 02锥形， 03盒， 04球， 05杆， 06环状机构， 07环， 08矩形环， 09环， 10三角形环。 2 ）功能型实体单元：如弹簧，花键，齿轮等，只有通过计算的方法到稳固的单元。 3 ）特征参数实体单元：他们可以通过建立一个中心构建实体单元，从而建造标准参数。如：螺栓，螺母，球形封头键等。 4 ）顶点拟合实体单元：如随机形状，只有提取随机点，以适应构建稳定的单元，但要经过过滤的功能得到参数。 5 ）自我定义的实体单元：主要截面是自我定义和提供的参数，这塑造通过挤压能形成。 上述所确定的技术参数的实体单元，有利于建模，根据图 1码的三维实体单元的功能，实现智能构建的产品设计、实现三维设计的对象适应图形控制。 实体单元代码包括三个方面内容：第一部分中提取一些部分的代码，即实体单元代码，部分一体化的网络代码。例如，梯形螺栓所示： 气缸 0610101矩形 0610802气缸 0610103 气缸 0610104盒立方体 0610305 前 2位是数字，中间 3位实体的单元代码，后两位是来收集顺序号码，因此部分网络代码是建造这些单元的布尔运算。 2.2三维实体单元的特征模型： 零件特征模型必须建立在稳定的单元特征模型，在实体单元功能模型的稳定基础上进行单元功能设计和鉴定。实体单元的形状特征设计的方法将在下节讨论（见图 2 ） 2.3.部分取向特征造型： 我们可以认为，该产品的功能是一些单元稳定的特点，以及各种实体单元的功能连接到数据库中，属于功能提供的数据。功能模型是产品设计定位和生产过程的重要部分。 下面的例子显示了构建数据模型与特征参数（键槽） 。实体单元分类原则与特征提取技术是通过实体建立在这一实体单元进行造型，但应符合加工规则。 在表中，主要的实体单元即原始的实体单元和稳定单元（子单元），过渡实体单元（辅助单元）是构建于辅助加工（如：倒角），这种方式形成符合成型概念的过程。 由于 CAD与 CAPP的应用，会有不同的重点和目的，它们必须有对应关系和相关的特征提取。特征建模必须根据工艺塑造原则，迅速编辑特征参数。出于这个原因，产品功能结合几何单元的一些技术属性所体现的制造特征，是生产关系的功能和设计功能。 2.4三维实体单元的参数数据库模型 三维实体单元的参数数据库模型是根据构建几何切削方法确定。 1 ）基本数据库模型（ GDBM ） ：如技术要求，标题栏等 2 ）特征参数数据库模型（ FDBM ） ：说明实体的基本几何特征，有适应功能（如：大小限制，形状分析，切割仿真，流流程设计，函数优化等） 3 ）构件产品数据库模型（ CDBM ） ：相对坐标系统，坐标系，运动的属性，关系属性和稳定的单元。 4 ）技术属性数据库模型（ TDBM ） ：该属性附加到稳定的单元， 如材料，精度，加工类型等。 5 ）实体单元功能数据库模型（ UDBM ） ：功能参数适应需要一个过程，即原始数据的产品设计。 数据库模式最重要的，可以是一个关系型，表类型，文本类型和描述型，或综合其中几种。 3 . 三维实体单元数字化模型的技术规划 规划设计的技术主要是实体单元数字模型的信息。实际上，它是建立一个模型组成的重要部分。 “一部分的描述信息 +稳定单元加工表面的特征信息 +稳定单元不加工表面的特征信息 ” ，这是所谓的 “技术模式 ” 。图 3CAPP系统宏观构建技术模式要求在稳定的单元建立一个标准的 “技术模式 ”，使计算机系统的设计技术规划，从这些资料可以阅读，实现自动生成一个技术规划。 该模型如图 3所示是宏观建造的一个 “技术模式 ” ：整个模型采用了子模型，这是相互引用，完全结合起来，形成稳定单元信息加工所要求的资料，然后在有机形式的基础上形成稳定单元的代码系统。 3.1加工表面的编码原则以产品为导向 “构建模式 ”把信息描绘成一部分和其相关性，这些能通过被构建来表达。根据表面的切割加工及其塑造特点，部分的形状以其稳定的单元特征描述，他们的相互关系和联系可以构建功能的一部分切割面。整个信息和一部分的尺寸链可通过宏观构建一部分有关 “技术模式 ”代码系统形成。 规定码：功能标记实体单元，编号 = 01 99 ;主要特征表面标记， MFS_编号= 01 99 ，这标志着从左至右， 01 99是标识序列的主要工作面 ;加工表面标记，质谱 _编号 = XX01 99 ，第 XX其中包括价值序列编号， 00 99的顺序是加工表面。处理方法优于序列码的 3位代码。说明加工表面功能是根据进行的外部和内部序列，其次，外部形态特征描述按顺序从左至右，而内部形状特征是按顺序从外到内。 图 4技术示范 3.2研究产品定位的技术原理模型 “技术示范 ”小组模式可以表达的关系模型，在同一时间，他们可以建立相互关联的关系，下面的图表显示了构建 “技术模式 ” 的关键，每个子模型设计是设计中的数据构建，必须以反映技术特点，并从中系统分析 ;在每一个模式，不仅是耦合度应小，并应聚合高，而且数字的功能要实现在同一时间。 3.3以 3D - CAPP系统为导向的型号产品的技术文件的理论研究 传统的 CAPP生成方法是一个非常复杂的问题，但是简单的 CAPP为通过三维 CAPP系统稳定单元的技术方法，所谓 3D_CAPP 。该产品模型 3D_CAPP工艺文件是一个系统的模型，有一些子模型，系统内显示在下面（图 5 ） 。技术经验，技术知识，选择项目，基础技术项目的决策选择（加工链） ，智能基础技术产生的计划和基础决策安排的辅助技术（其中包括：确定一部分夹紧机构，安排热处理等） ，所有稳定单元的调节数字代码，所有的工艺决定由数据库驱动组合决定，智能逻辑，使程序的编辑工作量又下降到最低限度，从而号码数据库（或表格）也下降到最低限度，数据结构图 5成为紧凑，因为彻底摆脱限制后，采用实体单元一体化和工艺技术，稳定的单元是数字化单元，能实现数字化产品设计。 PDM的设计可以在此基础上交互式管理和共享数据库，程序，资源，控制和管理上的新一代的技术文件。完整 3D_CAPP规划应包含下列程序： Part_3D_CAD 制造的 CAPP 刀具路径设计 CAM 数控文件（数控） 远程控制（