面向数控工艺复用的柴油机关键件特征定义

根据船用柴油机关键件的几何形状与数控工艺特点,给出关键件加工特征的详细定义。从制造语义、制造资源、几何信息等方面对特征进行描述,构建柴油机关键件加工特征信息模型,并给出特征的相似度计算方法。最后,以关键件某加工特征为对象,结合所给出的关键件加工特征定义对几种定义方法的特征匹配结果进行分析。分析结果表明,使用所述的面向数控工艺复用的特征定义方法,能够实现加工特征的高效精准匹配,进而对已有数控工艺成果进行复用,提高NC程序的编制质量与效率。     

局部几何特征急变类零件分区变参工艺制定方法

高端装备中许多关键零件存在局部几何急变特征,由于多采用难加工材料、特殊结构,加工难度大,或者虽能加工但效率极低,无法满足高端装备快速发展的需求。随着数控加工技术的发展,局部几何特征急变类零件的高效数控加工技术成为目前工业生产领域研究的热点与难点。鉴于局部几何急变特征的存在,局部几何特征急变类零件采用统一工艺参数进行整体加工的加工工艺对该类零件适用度降低,制约了此类零件加工效率的提升。针对局部几何特征急变类零件,研究复杂曲面CAD模型基于局部几何急变特征的快速分割方法及功能结构件基于机床动态特性的加工误差模型,由此提出了局部几何特征急变类零件分区变参工艺制定方法,最终根据加工区连续特征生成序列化加工程序,可在数控加工设备上实现局部几何特征急变类零件高质高效加工。研究成果为局部几何特征急变类零件加工工艺制定提供了一种新方法。     

基于中轴变换的槽腔特征相似性评价方法

为实现对已有槽腔特征数控加工工艺的有效重用,提出一种基于中轴变换的槽腔特征相似性评价方法。将槽腔特征转化为二维加工区域轮廓图,利用中轴变换算法获取轮廓图中轴并作为参考刀具路径;提取局部内切圆参数,依据局部内切圆半径与极限刀具半径的关联映射关系,构建加工刀具半径可行域以及对应有效切削弧长集,实现加工刀具几何属性和切削属性的有效表征;构建层次化相似性加权评价模型,计算两槽腔特征的整体相似性。实验结果表明,该方法能够作为数控工艺重用的判断依据,提高数控加工工艺编制效率,满足企业的实际应用需求。     

基于模型定义的飞机结构件数控编程方法

为解决飞机结构件工艺决策和数控编程效率低下及自动化程度不高的问题,提出了一种基于模型定义的数控编程方法。首先制定特征信息模板作为零件加工特征的标注依据,并通过标注检索特征;然后根据特征信息模板提取特征的几何信息和非几何信息进行工艺决策。应用该方法在CATIA V5平台上进行了系统开发,最终实现了数控程序的自动生成,并通过实验验证了其可靠性。     

面向数控工艺重用的三维CAD模型局部结构检索

为实现已有零件数控工艺的有效重用,提出一种面向数控工艺重用的三维CAD模型局部结构检索方法。引入中轴变换作为加工特征的参考刀具轨迹,探究了中轴变换与数控加工的关联关系;提出一种局部结构快速过滤方法,从而有效排除不符合数控工艺重用要求的局部结构实例;通过提取多属性融合的特征描述子,构建了面向数控工艺重用的局部结构相似性评价模型。实验结果表明,该方法能够有效支持面向数控工艺重用的局部结构检索,提高数控工艺设计效率,满足企业的实际工程需求。     

基于刀具的特征动态分解的数控编程方法研究

利用数控加工程序的可重用性,从提高数控编程的质量和效率出发,提出了一种基于刀具特征的动态分解策略。根据企业的产品特点和可用的制造资源,按加工设备对特征进行分类和管理,建立了加工特征库,实现了基于特征的参数化、模块化数控程序生成。与现有的特征建模方法不同,该特征模型不但包括特征几何形状信息,而且定义了刀具选择、路径优化和参数驱动的数控程序生成模块。采用这种方法进行数控工艺设计,可大大缩短数控程序设计时间,提高数控代码的继承性和可重用性。     

基于加工特征的工艺信息重用方法

为便捷准确地添加工艺信息,提出了基于加工特征的工艺信息重用方法。利用面向对象的方法创建了工艺信息的层次化表达模型,将加工知识单元分为特征层、加工层和元素层进行组织与管理;创建了预定义加工特征与工艺信息的关联机制,以确保工艺信息的准确获取;分析了各类预定义加工特征的几何信息和边界属性信息,从而构建出特征的表达与组织方法;利用加工特征的匹配策略实现了工艺信息的快速添加,并基于实例验证了所提方法的有效性。该方法的实现可为工艺知识的重用与积累奠定基础,对推广智能化工艺设计的发展与应用具有重要意义。     

三维CAD模型检索驱动的快速数控编程方法

为了实现对已有零件数控(Numerical control,NC)工艺设计成果的有效重用,提高NC加工工艺编制效率,提出一种三维CAD模型检索驱动的快速NC编程方法。通过建立一种以制造特征为核心的工艺信息模型,实现对已有零件NC工艺设计成果的有效表征;引入基于内容的三维CAD模型检索方法,从工艺信息模型库中检索出具有相似制造语义的制造特征,实现零件特征级制造语义层面的相似性评价;根据特征的相似度值选择不同的工艺重用方法,实现基于三维CAD模型检索的快速NC编程。将三维CAD模型检索驱动的快速NC编程方法在原型系统中对数百个零件进行验证和应用。试验结果表明,该方法能够有效地实现对已有零件NC工艺设计成果的有效重用,可以提高NC加工工艺编制效率,满足企业的实际应用需求。     

基于Web的复杂盘套类零件CAPP集成系统研究

提出了一种基于Web三层结构的综合智能化CAPP系统体系结构,采用分层零件信息表达模型,运用基于特征实例(FCBR)的综合智能化工艺设计理论与基于加工方向特征相似模糊匹配的原理,实现了零件的加工工艺的自动生成,运用特征映射方法对工艺路线进行优化。     

基于STEP的异型螺杆数控加工技术

为了适应异型螺杆集成制造技术的发展趋势,研究了螺旋面的STEP数据模型和内旋风铣削技术,提出一种基于STEP的异型螺杆数控加工方法。研究了螺旋面的STEP数据模型和几何信息的提取方法;给出了利用非均匀有理B样条模型获取螺旋面参数的方法;研究了螺旋面的内旋风包络铣削加工工艺及其刀轨计算方法;针对异型螺杆设计了一种计算机辅助制造系统,该系统包括STEP文件读取分析、特征识别、刀轨计算、刀轨验证、后处理等模块,实现了异型螺杆的设计系统与数控加工系统之间的有效集成。该系统的主要功能已实现并在实际加工中获得了验证。     

工件分特征下的五轴数控机床关键几何误差分析与补偿方法

提出了工件分特征下的五轴数控机床关键几何误差分析与补偿方法,将复杂工件进行特征分解,通过灵敏度分析辨识工件分特征下的关键几何误差并补偿,从而提高工件整体加工精度。以某一复杂工件为例,首先,将其分解为平面、斜面、圆柱和圆锥台四个典型特征;然后,基于灵敏度分析分别辨识出各典型特征对应的关键几何误差;最后,分特征地进行误差补偿。在AC双转台五轴数控机床上进行了实验验证,实验结果表明,辨识得到的关键几何误差灵敏度系数之和占比均大于90%,补偿后工件四个典型特征的加工精度提高了20%~30%。研究结果表明,所提方法能有效辨识不同工件分特征下的关键几何误差,从而提高复杂工件的加工精度。     

变型零件数控程序克隆和变异方法研究

为了提高变型零件的数控编程效率和品质,提出了对零件族数控程序母模板进行克隆和变异,使其快速派生出变型零件数控程序的编程方法。首先分析了数控程序母模板能被克隆和变异的必需条件,然后以母模型零件加工特征为数控加工单元进行几何数据的提取和加工参数的设置,构建了零件族数控程序母模板,并给出了由数控程序母模板克隆和变异出变型零件数控程序的方法和流程。最后以实例验证了该方法的可行性。     

应用STEP-NC实现智能加工特征信息处理

STEP-NC具有工步特征,因而可用于实现智能数控加工.应用STEP-NC的数据结构特点,研究了基于STEP-NC工步特征的工艺设计中的关键技术,包括几何信息转换,特征信息提取,工艺设计,STEP-NC文件生成等.特别是对AP203文件的词法分析,以及AP203与几何信息库之间的数据互操作开展了具体研究.所设计开发的面向智能加工的工艺设计系统表明,应用STEP-NC可以实现CAD/CAM之间信息集成和互操作.     

融合工艺信息的复杂零件加工状态识别方法

为解决基于物理信号的加工监控系统在复杂零件数控加工过程中易受工艺波动影响而导致误报警的问题,提出两种融入零件工艺信息的方法来提高加工状态识别的准确率。为验证其可行性,基于数控系统OPC接口开发了一套远程监控系统原型,结合工艺信息和主轴实时切削功率对加工状态进行识别,一旦发现异常,立即控制机床停止加工。在典型飞机结构件上开展了应用验证,结果表明：融入工艺信息后,加工状态识别准确率明显提升。     

基于图的体积分解的加工特征识别方法

为有效提取实体边界模型中的2．5维加工特征，提出了一种实用、可行的特征识别方法。该方法参考毛坯的实际加工过程，从零件毛坯模型中分解出待加工体积；沿待加工体积的进刀方向逐层分解出局部组合特征；依据局部组合特征顶面凹凸性特点，进一步分解，重新组合为通用型加工特征；匹配特征相互关系，构成特征关系图。研究了每个步骤的相应算法，这些算法以基于图的布尔运算为基础，通过特征边界的重构，形成完整的特征边界，并最终生成体积特征。该方法适用于与设计下游单元的有效集成。通过对典型2．5维加工零件的测试，证明了该方法的有效性和实用性。     

一种数控切削机床运行能耗状态在线判别方法

机床运行能耗状态由一系列的能耗状态节点和能耗过程构成。针对至今仍存在一些关键状态节点无法判别等问题,提出了一种数控机床运行能耗状态在线判别方法。该方法基于数控机床运行能耗状态和状态节点的系统分析,并综合机床功率信息和数控系统通信信息,提出关键节点状态与过程状态在线判别方法,解决了切削加工开始、完成等关键节点和精加工状态判别等难题,从而实现了数控机床全部运行能耗状态的在线判别。在FANUC数控机床上进行的案例研究验证了该方法的有效性和实用性。     

STEP-NC控制器及其刀轨规划方法研究

为实现产品模型数据交换标准-数控程序在传统数控机床上的应用，提出了产品模型数据交换标准-数控程序的刀轨规划方法。首先，概述了产品模型数据交换标准-数控程序控制器的类型及其3大核心功能模块，分析和研究了刀轨规划过程中坐标系转换问题，给出了利用产品模型数据交换标准-数控程序实体索引映射表规划加工特征刀轨的方法和步骤，着重分析了平面和型腔两个加工特征的加工策略，并基于上述方法给出了具体的规划方法流程图。最后，结合一个基于平面、孔和型腔3个加工特征的产品模型数据交换标准-数控程序实例，将所规划出的G代码程序在配备开放式数控系统HITCNC的3轴数控铣床上进行实际加工，实验结果证明，该刀轨规划方法是正确可行的，并具有一定的通用性。     

基于图像深度学习的零件加工特征信息提取方法

针对各类基于模型定义(MBD)的零件模型加工特征的信息集成问题,提出一种多层次提取架构的加工特征全息信息提取方法.通过对零件的结构特点进行分析,以具有制造语义且无法拆分的最简化特征实现加工特征的分类;在阐述提取策略的基础上,构建了基于深度学习图像识别技术的加工特征分类器;依据MBD模型信息标注的特点快速定位、抽取加工特...     

Retrofitment of a CNC machine for hybrid layered manufacturing

Subtractive manufacturing [computer numerical controlled (CNC) machining] has high quality geometric and material properties but is slow, costly, and infeasible in some cases. On the contrary additive manufacturing (rapid prototyping) has total automation but compromises quality. A hybrid layered manufacturing process presented in this study combines the best features of both these approaches. It uses arc weld deposition for building near-net shapes, which are subsequently finish machined. Time and cost savings of this process can be attributed to reduction in NC programming effort and elimination of rough machining. It is envisioned as a low cost retrofitment to any existing CNC machine for making metallic objects without disturbing its original functionalities. Near-net shape building and finish machining happening at the same station is the unique feature of this process. A customized software generates the NC program for near-net shape building. The intricate details of integrating arc welding unit with a CNC milling machine are presented in this paper.     

An approach to incremental feature model conversion

A new approach to converting a design feature model (DFM) to a machining feature model (MFM) step-by-step during a design process has been proposed. In the approach, the MFM is incrementally set up and updated through performing a local machining feature recognition on certain areas of a design part’s B-rep when its design features are updated. The areas to be recognized as machining features are determined through geometric reasoning according to the statuses of the DFM and the dynamically generated MFM of the part. To facilitate the above geometric reasoning, a dynamic link list (DLL) has been developed to record the changed topological elements during the design process and the relationships between the DFM and the MFM. Based on the automatic and effective conversion process from design models to machining feature models, the proposed approach can support the establishment of a concurrent product development environment to link product design and manufacturing processes seamlessly.