制造特征识别与工序实体模型生成技术研究

以实现基于三维模型的设计制造集成和三维工艺设计为目标，对加工特征识别和制造中间实体模型生成技术进行研究。重点对1）基于CAD模型的三维工艺模型重构，2）加工特征分类与识别，3）基于特征面包围实体与切削方法的特征切削体积构造，4）面向加工连续过程的工序中间实体模型再生，5）加工特征模型的组织与表达等项技术进行系统研究；突破基于CAD模型的工艺三维模型重构与尺寸公差等制造信息表达、自动特征识别算法和基于特征切削体积的制造中间实体模型生成技术等关键技术，形成核心算法和软件原型系统。技术成果可以应用于三维智能化CAPP系统开发。

制造特征是工艺人员理解和表达零件形状的基本要素，也是制造工程领域进行工艺设计、数控编程的零件基本信息单元。三维CAD模型中包括的详细几何信息和产品制造信息（PMI）需要转换为以制造特征表达的零件信息模型，才能用于后续的工艺设计与规划中。本项目以机加零件的三维工艺设计为目标，开展了加工特征的识别、基于加工特征的零件信息与工艺信息表达、中间工序实体模型的自动生成等项技术研究。首先提出了面向机械加工零件的特征定义与分类方法，通过对机械切削加工的工艺方法的分析，提出了包括6类基本加工特征和面向应用的工艺特征的分类体系，给出了各类加工特征详细的几何和拓扑结构特点分析。根据制造特征识别领域的研究现状，采用了目前普遍采用的基于图和规则的制造特征识别算法，通过导入CAD模型生成边界表示法（B-Rep）的零件三维实体模型，分别构造了AAG、MFAG和SMFAG模型。为了解决复杂相交特征的识别难题，提出了包括基本特征识别、相交特征分析和特征符合性验证的方法，实现了加工特征的自动识别。提出了采用加工特征、特征工艺链、特征工序模型在内的完整的基于加工特征的零件信息与工艺过程信息模型。通过分析机械加工中的刀具切削过程，提出了直接在B-Rep模型上采用几何模型局部操作的算法实现中间工序实体模型的自动生成。在本项目研究中，使用ACIS软件作为三维实体模型的内核软件，利用上述技术研究的算法，开发了三维CAPP软件，完成了包括加工特征识别、基于特征的工艺规划、工序模型自动生成等功能。本项目研究得到了航天企业的支持，与航天二院共同开展了相关技术研究和技术成果的应用验证。通过航天产品零件，完成了多个验证实例的验证。