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基于工艺特征识别技术的数控自动编程方法研究

作　者: 杨晓琴
导　师: 陶建华
学　校: 广州大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: CAD/CAPP/CAM集成工艺特征特征识别数控自动编程 STEP文件
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

当前的数控自动编程系统只能从CAD系统获取产品的低层几何信息,无法自动捕捉产品的几何形状信息和产品高层功能和语义信息。整个数控编程过程必须在经验丰富的工程师的参与下,通过图形交互操作来完成,自动化程度和编程速率低下,因此基于特征编程是当前数控加工研究的热点问题。但目前的特征识别系统都是针对零件底层特征,未能识别具有加工工艺信息的特征。所以研究面向产品工艺特征的自动识别方法,建立基于工艺特征识别技术的数控自动编程系统,对提高加工效率有着极其深远的意义。针对模具电极加工行业存在的重复劳动多、编程效率低、优秀编程资源易流失等问题,本文结合模具电极特征及现代企业对加工的要求,通过对STEP标准中性文件中零件信息的分析与识别,识别出工艺特征,并与从外部“学习”的加工工艺之间建立映射关系,实现了基于工艺特征识别的数控自动编程技术,并完成了TFeature原型系统的设计和开发。该系统能识别多种工艺特征,学习加工工艺,并进行自动编程,有效提高了模具电极加工的编程效率。本文的研究内容与成果如下:1、研究了CAD /CAPP/CAM集成技术的关键——基于标准的数据交换和特征识别,介绍了特征识别技术和数控自动编程技术。针对模具电极加工领域,提出了基于工艺特征识别的方法来提高数控自动编程效率;2、研究了零件STEP文件的格式,并对其边界表示法中的几何信息、拓扑信息的表达方式做了深入分析。根据模具电极的加工工艺,提出了不依赖于EXPRESS语法的实体信息提取方法,提取出零件实体信息;3、针对模具电极加工领域,根据电极的加工工艺,为电极定义了工艺特征。并采用属性邻接图以及组合推理的方法,将提取出的实体信息进行重组,建立了工艺特征识别规则,进而识别出零件工艺特征;4、建立了具有学习功能自动编程模块,能够学习优秀加工工艺并存储,并且建立了加工工艺与工艺特征之间的映射关系,能够根据工艺特征自动调用已经学习到系统中的相应的加工工艺,实现根据工艺特征进行自动加工的功能;5、以Visual Basic2005为平台,利用PowerMILL的宏录制功能,开发了具有学习和派生功能的TFeature原型系统,该系统能够识别多种工艺特征,可学习优秀编程工艺,减少重复劳动,提高加工编程效率。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
第一章绪论  13-22
  1.1 课题研究背景及意义  13-14
  1.2 特征识别技术  14-17
    1.2.1 特征识别概述  14-15
    1.2.2 特征识别方法研究  15-17
    1.2.3 特征识别研究概况  17
  1.3 基于特征的数控自动编程技术  17-20
    1.3.1 数控自动编程技术概述  17-18
    1.3.2 基于特征的数控自动编程技术概述  18-20
  1.4 研究的主要内容  20-22
第二章 STEP 文件实体信息研究  22-35
  2.1 产品数据交换标准STEP  22-25
    2.1.1 STEP 概述  22
    2.1.2 STEP 标准的体系结构  22-23
    2.1.3 STEP 中性文件结构  23-25
  2.2 STEP AP203 信息模型研究  25-32
    2.2.1 应用协议 AP203 以及边界表示法  25-26
    2.2.2 STEPAP203 的几何信息描述  26-28
    2.2.3 STEPAP203 的拓扑信息描述  28-32
  2.3 STEP AP203 中性文件实例研究  32-33
  2.4 本章小结  33-35
第三章工艺特征信息提取与识别  35-56
  3.1 基于STEP 文件的特征信息提取  35-41
    3.1.1 词法分析器的建立  35-38
    3.1.2 提取信息的工作格式以及信息存储  38-41
  3.2 工艺特征的定义及分类依据  41-45
    3.2.1 零件形状特征表达  41-42
    3.2.2 模具电极数控编程特点  42
    3.2.3 加工工艺相似性分析  42-43
    3.2.4 工艺特征定义  43-45
  3.3 基于属性邻接图的工艺特征识别方法  45-52
    3.3.1 基准面、侧面、顶面的定义  45-46
    3.3.2 工艺特征识别流程  46-47
    3.3.3 零件属性邻接图  47-51
    3.3.4 清角类工艺特征的识别  51-52
  3.4 基于组合推理的工艺特征识别规则建立  52-55
    3.4.1 工艺特征信息重组  52-53
    3.4.2 基于组合推理的工艺特征识别规则建立  53-55
  3.5 本章小结  55-56
第四章基于工艺特征的零件数控自动编程技术研究  56-66
  4.1 基于 PowerMILL 的零件加工工艺学习机制  56-57
    4.1.1 PowerMILL 加工特点  56
    4.1.2 PowerMILL 宏文件“学习”功能  56-57
  4.2 工艺特征到加工工艺的映射  57-59
  4.3 工艺特征库与加工工艺库等数据库的构建  59-64
    4.3.1 工艺特征库  59-61
    4.3.2 加工工艺库的构建  61-63
    4.3.3 后处理数据库  63-64
  4.4 宏文件计算功能的实现  64-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章基于工艺特征识别技术的 NC 系统设计与实现  66-83
  5.1 系统的设计  66-67
    5.1.1 系统功能分析  66-67
    5.1.2 系统开发框架  67
  5.2 系统结构设计  67-71
    5.2.1 工艺特征识别模块  68-69
    5.2.2 数控自动编程模块  69-71
  5.3 系统操作流程  71-72
  5.4 实例验证  72-82
  5.5 本章小结  82-83
第六章总结和展望  83-85
  6.1 总结  83
  6.2 创新点  83
  6.3 展望  83-85
参考文献  85-89
攻读硕士学位期间取得的成果  89-90
致谢  90

基于工艺特征识别技术的数控自动编程方法研究

内容摘要

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