线，以侧面余量和刀具半径作为偏置参数，对初始曲线进行多次偏置及求交计算，最终获 取加工元的截面轮廓线，指定拉伸的起始面、终止面，准确地构建出加工元体，实现了以加 工元体为基本单元的三维工序模型构建，准确地反映了实际加工情况下的三维工序模型。 由于采用融合刀具半径的曲线偏置算法偏置制造特征的基环，拉伸偏置曲线生成加工元 体，不仅实现了加工元体的生成而且加工元体的大小符合实际情况；将加工元体与毛坯做 布尔运算生成中间工序模型，使构建的三维工序模型符合实际的加工情况。并且，给定余量 值、刀具半径就能快速、准确地生成加工元体，达到时时检查余量值和刀具半径是否合理， 提高了工艺编制的效率。针对带孤岛和拔模角度的制造特征，给出了分层加工和增加拉伸 引导线方法，使实用范围更加广泛。
[0029] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明融合刀具半径的三维工序模型构建方法的流程图。
[0031] 图2是本发明方法中曲线偏置算法演示图。图2(a)是以余量值为偏移值偏置基 面环Si，获取曲线S 2;图2(b)是以刀具半径为偏移值偏置曲线S2，获取曲线S3;图2(c)是 裁剪曲线&，获得系列曲线S 4;图2(d)是以S4的点为圆心点，刀具半径为半径，绘制系列圆 C ;图2 (e)是依据曲线S2，裁剪系列圆C，形成系列圆弧图2 (f)是依据系列圆弧C i，裁剪 曲线s2，获得最终系列曲线s5。
[0032] 图3是本发明方法实施例某零件的粗加工工序案例。图3(a)是配准的零件模型 和毛坯模型；图3 (b)是粗加工凹形开槽；图3 (c)是粗加工长方体型腔1 ;图3 (d)是粗加工 长方体型腔2;图3(e)是粗加带孤岛的台阶；图3(f)是粗加带孤岛的台阶。
【具体实施方式】
[0033] 参照图1-3。本发明融合刀具半径的三维工序模型构建方法具体步骤如下：
[0034] 给定某零件的粗加工工序内容和工艺参数（如表格1所示），采用融合刀具半径的 方法构建了 一个三维工序模型。
[0035] 表1某零件的粗加工工序内容
[0036]
【主权项】
1. 一种融合刀具半径的三维工序模型构建方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一、输入配准的零件设计模型Ma和毛坯模型Mb; 步骤二、从零件设计模型仏提取制造特征集，并且指定每个制造特征的基面、拉伸起始 面和拉伸终止面； MFi =(bfi,Sfi,tfi),O^i^n(1) 式中，MFi表示第i个制造特征，n为制造特征的总个数，bfp tfi分别表示为第 i个制造特征的基面、拉伸起始面和拉伸终止面； ① 当制造特征包括孤岛时，以分层加工原理将制造特征分解为多个制造特征，以分步 加工；选取制造特征的外环，选定孤岛的顶面为起始拉伸面，作为一个制造特征；选择制造 特征的外环和孤岛内环，选定制造特征的基面作为起始面，孤岛的顶面为终止拉伸面，作为 另一个制造特征； ② 当制造特征带拔模角度时，选定制造特征的基面、起始拉伸面和终止面，并且选取制 造特征的侧面边，作为拉伸的引导线； 步骤三、定义加工元，将制造特征序列化为系列加工元，分别给定加工元的侧面余量 值、底面余量值和刀具半径，并且关联到相应的工序下； Mij=(MFi,Saij,Baij,Trij),O^j^Iii (2) 式中，Mij表示第i个制造特征的第j个加工元，ni为第i个制造特征按照工艺要求所 序列化的加工元总个数，SaijAaij和Tru分别表示为该加工元的侧面余量值、底面余量值和 刀具半径； 步骤四、交互/自动获取制造特征的基环，以侧面余量值和刀具半径为偏置参数，对基 环进行偏置，生成新的偏置曲线，其曲线偏置算法具体步骤如下： ① 自动/交互获取制造特征的基面环S1，计算环中边的各项属性； edge= (SP,EP,CR,CP,R,AR,Type,Convexity,islnner) (3) 式中，SP与EP，CR与CP分别表示边的起始点和终点以及圆心点和c;Type表示边的类 型；R与AR分别表示边的半径值和曲线对应的圆柱面半径值；Convexity表示边的凹凸性； islnner判断边的圆心是否在多边形内； ② 以侧面余量Sa为偏置值，对环S1进行偏置生成曲线S2，其中凹边偏置凸边不偏置， 并且计算曲线&中偏置边的各项属性； edge_s= (SP,EP,CR,CP,R,Type,Convexity,islnner,isValid,isSame) (4) 式中，isValid判断该偏置边是否是有效；isSame判断该偏置边与对应的边的方向是 否一致； ③ 以刀具半径Tr为偏置值，对曲线S2进行偏置生成曲线S3; ④ 裁剪曲线S3，获得曲线S4; ⑤ 以曲线S4的点为圆心，刀具半径Tr为半径，绘制系列圆Clctl,C1，…，cn}，其中点属于 凸边的不绘制圆； ⑥ 依据偏置曲线S2，裁剪系列圆Clctl,C1,…，cn}，获得系列圆弧C1Ic'&c'i，… > C rJ ; ⑦ 依据系列圆弧C1Ic'mc'i，…，c'J，裁剪偏置曲线S2，获得最终偏置曲线S5; 步骤五、拉伸偏置曲线生成加工元体，与毛坯/前驱工序模型布尔运算，生成中间工序 丰旲型； 步骤六、跳至步骤五，直至生成所有加工元，将毛坯模型Mb演变成零件设计模型Ma;工 序对应下的最后一个中间工序模型，就是该工序对应的三维工序模型。
【专利摘要】本发明公开了一种融合刀具半径的三维工序模型构建方法，用于解决现有三维工序模型构建方法实用性差的技术问题。技术方案是将制造特征序列化为加工元，以加工元体为基本单元与前驱工序模型作布尔运算，生成三维工序模型。通过获取制造特征的基面环作为初始曲线，以侧面余量和刀具半径作为偏置参数，对初始曲线进行多次偏置及求交计算，最终获取加工元的截面轮廓线，指定拉伸的起始面、终止面，准确地构建出加工元体，以加工元体为基本单元构建三维工序模型。由于采用融合刀具半径的曲线偏置算法偏置制造特征的基环，拉伸偏置曲线生成加工元体，不仅实现了加工元体的生成，而且准确地反映了实际加工情况下的三维工序模型。
【IPC分类】G06T17-10
【公开号】CN104821014
【申请号】CN201510227283
【发明人】邵立, 白晓亮, 张树生, 侯智慧, 高鹏
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月6日