譚 川，賈興作

（SEW-工業(yè)減速機（天津）有限公司，天津 300457）

1 三維環(huán)境下的機加工工藝設(shè)計的特征

1.1 加工所應(yīng)用的數(shù)據(jù)實現(xiàn)三維立體化

三維機加工工藝設(shè)計顯而易見的是通過三維軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)注和應(yīng)用，因此，在建模和標(biāo)注尺寸過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)所有信息都建立和體現(xiàn)在三維模型上。對于產(chǎn)品的加工信息，現(xiàn)場工作人員能夠直觀的通過三維模型進(jìn)行了解和提取，立體化的數(shù)據(jù)模式能夠直接在施工過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)的應(yīng)用，相較于二位圖紙更為便捷同時提升可準(zhǔn)確性[1]。

1.2 工藝流程透明可見

一般來說，三維機加工工藝設(shè)計，會完成工序流程導(dǎo)圖的模擬和建立，完成的工藝流程會通過各個工序間的需求結(jié)果，形成一個相互間的配套結(jié)合。通過流程導(dǎo)圖的建立，可以對機加工產(chǎn)品、加工工藝流程以及加工所需材料都進(jìn)行同步的統(tǒng)計和整理。整個工藝流程都是透明和清晰的，工作人員在實際完成工藝流程時，只需要通過導(dǎo)圖的指引就可以對各個工序模型以及加工程序進(jìn)行了解和進(jìn)一步操作[2]。

1.3 數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一穩(wěn)定

二維機加工工藝設(shè)計的圖紙等信息數(shù)據(jù)載體，極易出現(xiàn)由于加工對象變換而造成的信息丟失，一旦出現(xiàn)這種情況，需要重新進(jìn)行圖紙的構(gòu)建，數(shù)據(jù)信息就失去統(tǒng)一性和穩(wěn)定性，輕則造成設(shè)計及后續(xù)工作的延時和重復(fù)，重則可能造成企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失和加工工藝失誤。而三維加工模型，整體穩(wěn)定易得，并且便于對象的更替，有利于數(shù)據(jù)信息的溝通和保存。從一定程度上提升了機加工設(shè)計的安全性和穩(wěn)定性，并且能夠統(tǒng)一的進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳遞，不出現(xiàn)保存紕漏。

1.4 輸出數(shù)據(jù)信息便捷輕松

三維機加工工藝設(shè)計只需要通過計算機軟件，就可以進(jìn)行三維工序模型的輸出。并且輸出形式為可視化的標(biāo)準(zhǔn)文件，操作便捷且輕松易施行。這是三維機加工工藝設(shè)計所具有的信息化功能之一，不僅是數(shù)據(jù)的設(shè)計方更便捷，對于使用三維模型數(shù)據(jù)的工作人員來說，只需要讀取文件，就可以完成數(shù)據(jù)的傳輸，同樣實現(xiàn)了便捷輕松的工作效果。

1.5 數(shù)據(jù)管理擁有規(guī)范化平臺

相較于二維信息數(shù)據(jù)的保存和傳輸管理形式，三維機加工工藝設(shè)計所采用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是能夠統(tǒng)一實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理，產(chǎn)品模型管理以及工藝流程信息管理的規(guī)范化平臺。其在產(chǎn)品數(shù)據(jù)的傳送方面、工藝流程的審核方面、工藝質(zhì)量的簽發(fā)方面、設(shè)計工具和施工工具的制造方面都能夠?qū)崿F(xiàn)平臺的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理和規(guī)范化操作。并且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的信息化和自動化，不需要人工額外的數(shù)據(jù)對接，減少了人工數(shù)據(jù)管理的差異性。

2 三維環(huán)境下的機加工工藝設(shè)計的實施路徑

2.1 數(shù)據(jù)接收設(shè)計

三維機加工工藝設(shè)計的數(shù)據(jù)接收過程，是通過三維標(biāo)注的設(shè)計零部件為數(shù)據(jù)輸入端口，打通設(shè)計與工藝數(shù)據(jù)鏈，從而建立立體三維模型和模型數(shù)據(jù)標(biāo)注，進(jìn)而完成工藝流程的設(shè)計、工裝設(shè)計直接利用設(shè)計模型的設(shè)計。這個過程在三維環(huán)境下，能夠?qū)崿F(xiàn)流程的完成性以及統(tǒng)一性，效率更高、更準(zhǔn)確。

2.2 構(gòu)建參考模型

參考模型是機加工工藝設(shè)計的具體參照，能夠完成基礎(chǔ)的模型數(shù)據(jù)供給。這是由于考慮到設(shè)計模型無法完全滿足后期加工的要求，同時也是為了便于后續(xù)模型關(guān)聯(lián)管理，因此進(jìn)行的設(shè)計模型尺寸變型設(shè)計，進(jìn)而生成合并構(gòu)建參考模型。

2.3 依據(jù)參考模型完成工件模型構(gòu)建

工件模型就是代表零件加工的一個基礎(chǔ)毛坯模型，其主要是依據(jù)參考模型進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計構(gòu)建，最終能夠作為機加工工藝設(shè)計依據(jù)和施工參照。通過三維加工工藝設(shè)計可以完成工件模型的方形和圓柱形毛坯模型模板，同時模板具有高度的三維立體化功能和可編輯性。對已經(jīng)構(gòu)建好的工件模板，還可以進(jìn)一步的進(jìn)行二次開發(fā)，調(diào)用典型毛坯模板動態(tài)快速構(gòu)建毛坯模型。

2.4 確定工藝特征

構(gòu)建好工件模型后，同步以參考模型為基礎(chǔ)參照，就可以完成加工過程中的工藝特征確定。這個工藝特征是一種具體的模型特征體現(xiàn)，能夠完成模型上的依據(jù)構(gòu)建，進(jìn)行三維模型的必要特征編輯。簡單的說，就是三維模型的特征點，通過加工順序，可以一次的確定出三維模型上的多個工藝特征[3]。

2.5 數(shù)據(jù)信息傳遞

三維機加工工藝設(shè)計的數(shù)據(jù)傳遞，是其重要的功能。三維機加工工藝設(shè)計需要在模型建立過程中完成其工藝信息的表達(dá)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。其表達(dá)工藝信息的過程，要注意信息的規(guī)范標(biāo)識，采用整個加工過程的統(tǒng)一標(biāo)識和方法，完成后期的應(yīng)用推廣和施工進(jìn)展。信息可以以屬性方式隱含在三維模型中，這樣后續(xù)使用只需通過數(shù)據(jù)調(diào)用就可以完成信息的獲取?；蛘呖梢酝ㄟ^三維標(biāo)注直觀的標(biāo)識整個三維模型的各項工藝信息。一般來說，工藝信息標(biāo)注的過程，沒有明確的規(guī)定何種方式來進(jìn)行，因此，可采用屬性方式和標(biāo)識方式并行而進(jìn)行工藝信息的標(biāo)注，完成數(shù)據(jù)傳遞。

2.6 完成工藝流程規(guī)劃

工藝流程規(guī)劃，是整個三維機加工工藝設(shè)計中提供設(shè)計工作順暢保證的部分，能夠完成工藝路線的順序規(guī)劃，以及確定機加工工藝的路線，構(gòu)建整個機加工工藝的結(jié)構(gòu)。其能夠?qū)崿F(xiàn)各種制造資源的整合以及完成三維工藝過程的數(shù)據(jù)組織，從而進(jìn)一步實現(xiàn)產(chǎn)品、工藝、資源的有效組合。這個過程，需要進(jìn)行導(dǎo)圖結(jié)構(gòu)的建立，將工藝流程導(dǎo)圖和工藝特征、標(biāo)注、工藝信息之間形成關(guān)聯(lián)和必要的形式結(jié)合，為之后的三維機加工模型提供數(shù)據(jù)輸出支持。

2.7 數(shù)據(jù)輸出設(shè)計

全面完成模型以及工序的設(shè)計和輸出，是三維機加工工藝設(shè)計的最后實施路徑。這個過程需要將所有的標(biāo)注數(shù)據(jù)和信息輸出成一個三維工序模型，并顯示模型的特征、各項信息以及工序特征和加工需求，最終完成一個整機的從毛坯到加工完成的數(shù)據(jù)整合模型，并輸出為信息化文件。

3 三維環(huán)境下的機加工工藝設(shè)計的實施應(yīng)用

三維機加工工藝設(shè)計應(yīng)用廣泛，其設(shè)計的三維模型能夠完成數(shù)據(jù)的接受、模型建立以及數(shù)據(jù)輸出過程，進(jìn)而開展高效、便捷的工藝設(shè)計工作。

其設(shè)計工藝規(guī)程規(guī)劃可以應(yīng)用于確定零件的加工路線；設(shè)計制造資源流程設(shè)計到各種制造資源，如機床、刀具、工裝及輔料的實際規(guī)劃等；數(shù)控程序設(shè)計能夠根據(jù)加工需要，基于工序模型設(shè)計數(shù)控程序從而明確加工過程各工序；工藝設(shè)計完成后，還可根據(jù)三維數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行必要的模型數(shù)據(jù)檢查和二次開發(fā)；對應(yīng)的工藝數(shù)據(jù)推送到車間顯示終端；可以指導(dǎo)現(xiàn)場加工。

工序模型建模是三維機加工實施的核心問題，各工序三維建模加工后呈現(xiàn)的三維狀態(tài)和進(jìn)行的加工約束，不僅能夠直觀標(biāo)注和顯示加工結(jié)果，還可以為工藝分析、數(shù)控程序設(shè)計、加工結(jié)果檢測等后續(xù)過程提供有效和便捷的數(shù)據(jù)來源。三維機加工工藝設(shè)計能夠影響三維機加工工藝實施的效率與效果，是重要的機加工設(shè)計應(yīng)用。

4 結(jié)語

目前，國內(nèi)的絕大多數(shù)機加工工藝設(shè)計仍然采用傳統(tǒng)的二維工藝設(shè)計技術(shù)，而在國外，已經(jīng)有大型的航天、汽車等制造企業(yè)實現(xiàn)了基于三維模型的設(shè)計施工技術(shù)使用。這就意味著，在我國的航天、汽車等復(fù)雜精密的制造領(lǐng)域，已經(jīng)落后于國際先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)計水平。我國企業(yè)處于行業(yè)上游的企業(yè)，如果具有基于三維模型的包括尺寸、精度、配合和材料等方面的設(shè)計需求，往往存在獲取、管理和分享技術(shù)信息的困難，無法完成有效的技術(shù)交流，對于產(chǎn)品制造參數(shù)和設(shè)計參數(shù)的一致性難以保證。由此可見，能夠?qū)⒅圃旒庸ぜ夹g(shù)與現(xiàn)代的三維設(shè)計技術(shù)相結(jié)合的三維建模標(biāo)注設(shè)計技術(shù)具有更高的適應(yīng)性，具有更為先進(jìn)的特性。