基于MBD的工序模型建模方法研究

引言

工藝設(shè)計(jì)是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的橋梁,工藝設(shè)計(jì)對(duì)縮短產(chǎn)品研制周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低制造成本具有重要影響。但在二維工藝設(shè)計(jì)模式下,工藝設(shè)計(jì)知識(shí)的表達(dá)、獲取和管理困難,復(fù)雜零部件的關(guān)鍵特征屬性難以表現(xiàn),工藝性檢驗(yàn)難度大,從而直接影響了工藝水平的提升。

基于模型定義(Model-BasedDefinition,MBD)的工藝設(shè)計(jì)以三維設(shè)計(jì)模型為唯一數(shù)據(jù)源,能準(zhǔn)確、直觀地表達(dá)工件特征、尺寸公差等工藝信息,降低了對(duì)工藝信息的理解難度。正因?yàn)槿绱?基于MBD的三維工藝設(shè)計(jì)近年來(lái)得到了廣泛重視。但由于三維工藝與二維工藝的設(shè)計(jì)模式有很大的不同,尤其是基于三維工序模型的工藝表達(dá)與傳統(tǒng)二維工藝模式相比存在較大差異,導(dǎo)致三維工序模型構(gòu)建缺少可借鑒的依據(jù)。基于此,為保證工序模型的建模質(zhì)量,本文在NX環(huán)境下開(kāi)展了基于MBD的工序模型建模方法研究,為工序模型的準(zhǔn)確建模提供一系列解決方案,進(jìn)而為相關(guān)企業(yè)應(yīng)用三維工藝提供借鑒。

1工序模型的分類(lèi)及完整性定義要求

1.1工序模型的分類(lèi)

按照工序類(lèi)型的不同,可將工序模型分為機(jī)加工序模型(需要通過(guò)車(chē)、銑、鉆設(shè)備進(jìn)行加工)、檢測(cè)工序模型(需要進(jìn)行過(guò)程檢測(cè)或終檢)和其他工序模型(去毛刺、清洗等)。每類(lèi)工序模型的應(yīng)用范圍有所不同,但建模的方法和信息定義的要求基本一致。

1.2工序模型定義的完整性要求

完整的工序模型應(yīng)包括幾何模型、產(chǎn)品制造信息(PM1)以及工序?qū)傩?如圖1所示。

1.2.1產(chǎn)品制造信息(PM1)

產(chǎn)品制造信息與幾何模型相關(guān)聯(lián),可作為工藝評(píng)價(jià)的對(duì)象,是形成工藝方案的組成部分。主要包括描述幾何形狀的加工尺寸以及允許偏差的信息、與制造過(guò)程有關(guān)的信息、制造資源定義信息等。

1.2.2工序?qū)傩?

工序?qū)傩灾饕磉_(dá)工序模型的名稱(chēng)、工序號(hào)、材料、工序模型創(chuàng)建者和工序模型版本等信息。

2工序模型構(gòu)建的一般性要求

2.1工序模型構(gòu)建要求

工序模型詳細(xì)要求包括:(1)工序模型提交的模型實(shí)體應(yīng)與零件加工后的最終狀態(tài)相同:(2)零件的尺寸標(biāo)注、公差、技術(shù)條件等通過(guò)PMI模塊與模型相關(guān)聯(lián)。

2.2工序模型裝配引用集要求

在新建工序模型的初始狀態(tài)下,部件的引用集應(yīng)設(shè)置為"模型(BoDy)"。

2.3工序模型爆炸視圖

為展示零件的加工過(guò)程,當(dāng)整條工藝中所有工序模型建立完成后,需在頂級(jí)裝配文件中創(chuàng)建爆炸視圖(創(chuàng)建到"l-opXX-modle"視圖中)。

2.4工序建?；鶞?zhǔn)

同一個(gè)機(jī)加工藝中,所有工序模型均應(yīng)在一個(gè)基準(zhǔn)位置下建立,保證各工序模型加工關(guān)聯(lián)特征的位置重合,方便查看相鄰兩道工序模型的材料增減情況。工序模型位置確定后,不能對(duì)其進(jìn)行重新定位操作(移動(dòng)、旋轉(zhuǎn))。

2.5終檢工序一工序模型的創(chuàng)建

為有效重用設(shè)計(jì)模型與PMI標(biāo)注,終檢工序模型的構(gòu)建無(wú)需使用Waieliin設(shè)計(jì)模型的方式,可先將設(shè)計(jì)模型pkt文件拷貝復(fù)制、重命名,再將該設(shè)計(jì)模型pkt文件裝配到工藝結(jié)構(gòu)中,之后在該設(shè)計(jì)模型上修改PMI標(biāo)注形成終檢工序模型。

2.6工序模型特征要求

(1)陣列特征:為縮小工序模型文件的大小,當(dāng)模型文件中存在陣列特征時(shí),可以用一個(gè)特征來(lái)表示,并在該特征上用文字注釋表明其陣列的數(shù)量級(jí)規(guī)律:(2)螺紋特征:除非零件有特殊要求外,螺紋特征按符合螺紋的方式進(jìn)行構(gòu)建:(3)孔特征:在零件的制造狀態(tài)下所有孔特征均應(yīng)構(gòu)建:(4)倒圓倒角特征:除非特殊注明,所有倒圓和倒角特征均應(yīng)創(chuàng)建:(5)輔助元素要求:輔助幾何、標(biāo)注和標(biāo)注指向的模型特征應(yīng)建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。

3工序模型的構(gòu)建方法

3.1工序模型構(gòu)建方法分類(lèi)

3.1.1工序資源一工序法

(1)添加材料法:工序模型WAVE引用設(shè)計(jì)模型并直接產(chǎn)生最后一道工序模型形狀:通過(guò)NX建模工具補(bǔ)充建模完成本工序模型的建模,其余工序模型通過(guò)WAVE中上一道工序模型,并經(jīng)補(bǔ)充建模形成各工序加工之后的形狀,并最終形成毛坯模型的形狀。

(2)去除材料法:毛坯工序裝配毛坯模型由WAVE引用直接產(chǎn)生本工序的毛坯模型:從毛坯模型按加工順序去除材料創(chuàng)建各工序模型以及最后一道工序模型,其余工序模型通過(guò)WAVE到下道工序模型。

(3)混合法:按照加工的順序WAVE引用工序資源模型的毛坯模型,按加工順序通過(guò)去除材料法創(chuàng)建各個(gè)工序模型,下一道工序WAVE引用上一道工序的模型,同時(shí)也允許加工逆序操作,即允許最終工藝模型鏈接工序資源模型的設(shè)計(jì)模型,通過(guò)添加材料創(chuàng)建工序模型,即從兩頭往中間創(chuàng)建各個(gè)工序模型的方式。

3.1.2零件一工序法

零件一工序法中關(guān)聯(lián)引用設(shè)計(jì)模型,按照逆向機(jī)械加工順序進(jìn)行補(bǔ)充建模,建立總中間工藝模型,利用時(shí)間戳的方法生成接近總中間工藝模型的每道工序模型。

3.1.3余量圖法

通過(guò)WAVE技術(shù)關(guān)聯(lián)余量圖模型,與余量圖模型存在鏈接,各個(gè)工序模型WAVE關(guān)聯(lián)引用相關(guān)余量圖曲線,通過(guò)旋轉(zhuǎn)、拉伸等特征操作命令創(chuàng)建各個(gè)工序模型,此方法主要用于建立旋轉(zhuǎn)類(lèi)零件工序模型。

3.1.4直接創(chuàng)建法

直接創(chuàng)建法是在非NXWAVE環(huán)境下直接創(chuàng)建相互之間不關(guān)聯(lián)的工序模型,主要方法有以下四種:(1)新建工序模型:創(chuàng)建模型文件作為當(dāng)前工序模型,在建模環(huán)境下進(jìn)行工序模型的創(chuàng)建:(2)復(fù)制工序模型:選擇一個(gè)工序模型文件復(fù)制到當(dāng)前工序下:(3)移動(dòng)工序模型:選擇一個(gè)工序模型文件移動(dòng)到當(dāng)前工序下:(4)載入外部模型:從外部選擇一個(gè)已經(jīng)構(gòu)建好的模型文件導(dǎo)入到當(dāng)前工序。

3.2工序模型構(gòu)建流程

3.2.1工序資源一工序法構(gòu)建過(guò)程

(1)根據(jù)工藝路線,建立工序模型結(jié)構(gòu)樹(shù),所有的工序模型均在一個(gè)總裝配模型下:(2)建立工序資源模型,通過(guò)建模方法選擇關(guān)聯(lián)引用設(shè)計(jì)模型、毛坯模型還是混合引用,在機(jī)加總工藝下管理工序資源模型:(3)在工序模型中利用PMI(產(chǎn)品制造信息)表達(dá)工序模型的詳細(xì)技術(shù)要求:(4)完成工序模型構(gòu)建。

3.2.2零件一工序法構(gòu)建過(guò)程

(1)根據(jù)工藝路線,建立工序模型結(jié)構(gòu)樹(shù),所有的工序模型均在一個(gè)總裝配模型下:(2)建立總中間工藝模型,關(guān)聯(lián)引用設(shè)計(jì)模型,在機(jī)加總工藝下管理總中間工藝模型,總中間工藝模型建立的順序大致按照逆向機(jī)械加工順序進(jìn)行:(3)每道工序裝配總中間工藝模型,利用時(shí)間戳的方法生成接近總中間工藝模型的工序模型:(4)利用NX建模工具進(jìn)行補(bǔ)充建模,形成工藝需要的工序模型:(一)在工序模型中利用PMI(產(chǎn)品制造信息)表達(dá)工序模型的詳細(xì)技術(shù)要求:(5)完成工序模型構(gòu)建。

4結(jié)語(yǔ)

工序模型是三維工藝的核心,其構(gòu)建質(zhì)量將對(duì)三維工藝的編制水平產(chǎn)生直接影響。目前雖然NX、6ATIA等大型商用軟件均開(kāi)發(fā)了幾何模型構(gòu)建和三維標(biāo)注功能,但在實(shí)際使用中,需要根據(jù)零件的特點(diǎn)及下游應(yīng)用的需求,選擇合適的工序模型建模方法,一方面可大大提高建模的效率,另一方面也會(huì)有效提升工序模型的可用性。