倾斜平面映射加工去除体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维工艺设计方法，具体涉及将倾斜平面映射为相应的加工去除体的方法，主要是为了丰富工艺设计系统的功能，能够实现针对倾斜平面的工艺设计。
【背景技术】
[0002]近年来，随着三维CAD技术不断的发展和应用，三维模型已逐步应用于产品的全生命周期中，如研发阶段、设计阶段和加工制造阶段。为了减少工艺设计的时间、提高工艺设计的效率及一致性，三维产品模型也正逐步应用于计算机辅助工艺设计系统中，因为三维产品模型不仅含有大量的工艺信息，而且能够直观化的表达工艺信息。基于三维零件模型进行计算机辅助工艺设计已经成为了制造业信息化发展的必然趋势。
[0003]针对如何获取加工特征对应的去除体，引起了许多研究者的关注，有大量文献进行了阐述，面向一些板腔类零件进行工艺设计，这些零件都含有相对简单的加工特征如孔、槽、倒角等，可以方便地获取对应的去除体积，创建相应的工序间模型，但是却没有明确地说明倾斜平面的处理方法。
[0004]目前三维工艺设计系统中，大都是通过创建工序间模型而进行工艺设计，创建相应工序间模型的关键是获取各加工特征对应的去除体积，但是，各系统针对倾斜平面却始终不能获取准确的工序去除体积。如东南大学开发的机加工艺设计系统中，针对倾斜面上的凸起特征提出了相应的处理方法，然而，所验证的模型都是含有规则平面的机加零件，对相邻面为圆柱面及圆锥面的情况没有阐述，基于此方法不能准确获取倾斜平面对应的去除体积;还有文献提出通过拉伸或者偏移倾斜平面而获取相应的去除体，但获取的去除体积却不符合实际加工去除的体积。为此，该发明提出了倾斜平面映射相应加工去除体积的方法，不仅能够丰富了工艺设计系统的功能，也推广了三维工艺设计的应用。
【发明内容】
[0005]发明目的:针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种将倾斜平面映射相应加工去除体的方法，该方法能够准确获取倾斜平面相应的加工去除体积，创建相应的工序模型，该方法丰富了工艺设计系统的功能，对推广三维工艺设计的应用具有重要意义。
[0006]技术方案:本发明所述的倾斜平面是不同于一般的水平平面或垂直平面，它也是机加工零件中较为常见的一类加工特征，不仅能够满足特殊的连接需求，而且能够增加结构强度和刚度。为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种倾斜平面映射加工去除体的方法，包括如下步骤:
[0008](I)获取倾斜平面及其相邻面组，其中倾斜面的相邻面可为平面、圆柱面、圆锥面或者规则曲面；
[0009](2)根据倾斜平面和相邻面组的几何关系，判断倾斜平面的类型，所述类型包括开放相邻面组和封闭相邻面组两种类型；
[0010](3)创建倾斜平面对应的加工去除体，对于开放相邻面组类型的倾斜平面基于创建虚拟平面的方式获取对应的加工去除体，对于封闭相邻面组类型的倾斜平面基于延展面组的方式获取对应的加工去除体。
[0011]所述步骤(I)中倾斜平面及其相邻面的获取方法包括如下步骤:
[0012](1.1)基于交互式方式选择倾斜平面作为待搜索的种子面，并保存于列表中，随后获取该倾斜平面的组成边；
[0013](1.2)以获取的边为搜索对象，获取形成该边的两个平面，并保存于列表中，随后排除列表中相同的元素；
[0014](1.3)完成所有边的搜索，输出列表中所含有的面组，得到倾斜平面及其相邻面组。
[0015]所述步骤(2)中判断倾斜平面的类型的方法为:如果相邻面在空间中延展能够相交，结合倾斜面后能够形成封闭空间，则判断为封闭相邻面组;如果相邻面的在空间中延展后不能够相交，结合倾斜面后不能形成封闭空间，则判断为开放相邻面组。
[0016]所述步骤(3)中获取开放相邻面组类型的倾斜平面的加工去除体的方法包括如下步骤:
[0017](3.1)获取倾斜平面上所有的边缘点，若相邻面全为平面，则获取相邻面之间的相交边;若相邻面为圆柱面或圆锥面，则获取所有轴线；若相邻面中既包含平面也包含圆柱面、圆锥面或规则曲面，则获取各面的相交边；
[0018](3.2)若倾斜平面的相邻面全部或部分为圆柱面或圆锥面，将倾斜平面上的边缘点投影于圆柱面或圆锥面的轴线上，获取轴线上投影点的最高点，垂直该轴线并通过最高点创建虚拟平面;若倾斜平面的相邻面都为平面，获取任一相邻平面相交的交线，将倾斜平面上的所有边缘点投影于该交线上，获取该相交线上投影点的最高点，垂直于该相交线并通过最高点创建虚拟平面;若相邻面由规则曲面组成，获取各曲面的相交边，并将其按规则延展，将倾斜平面的边缘点投影于延展的相交线上，获取相交线上投影点的最高点，垂直于该相交线并通过最高点创建虚拟平面；
[0019](3.3)延展倾斜平面的相邻面组，在空间中与所创建的虚拟平面相交，并结合获取的倾斜平面，所围成的封闭空间即为倾斜平面所对应的去除体。
[0020]所述步骤(3)中获取封闭相邻面组类型的倾斜平面的加工去除体的方法为:延展相邻面至相交并结合倾斜平面所围成的封闭区间为该倾斜平面映射的去除体。若相邻面为圆柱面或圆锥面，按照其母线进行延展;若相邻面为规则曲面，按照相应参数规则延展。将相邻面延展至相交后，结合倾斜平面以及基于交互式创建的虚拟平面，所围成的封闭空间即为倾斜平面所对应的去除体。
[0021]有益效果:本发明所提出的基于几何推理的方法而实现将倾斜平面映射相应去除体的方法，其目的是为了丰富三维工艺设计系统的功能，对含有倾斜平面的机加零件进行工艺设计。目前存在的工艺设计系统中，不能准确获取倾斜平面对应的去除体积，更无法创建相应的工序模型，因此，本发明提出的一种将倾斜平面映射相应去除体的方法，不仅能够丰富工艺设计系统的功能，也推广了三维工艺设计的应用。
【附图说明】
[0022]图1是目前工艺设计系统对倾斜平面获取的加工去除体积示意图，(a)为根据偏移平面方法获取示意图，(b)为获取的去除体。
[0023]图2是本发明获取的倾斜平面对应的去除体积示意图，(a)为含有倾斜平面的加工零件，(b)为根据本发明方法获取的去除体。
[0024]图3是本发明的倾斜平面映射加工去除体的方法流程图。
[0025]图4是获取倾斜面及其相邻平面的算法流程图。
[0026]图5是本发明实施例中的开放相邻面组的倾斜面映射去除体的实例流程示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
[0028]图1是通过拉伸或偏移倾斜平面而获取的加工去除体积，通过沿倾斜平面的法向量(Fl)拉伸或偏移该平面而形成的去除体，显然可见，所得到的去除体并不是加工过程所去除体的材料体积。图2(b)表达的是该倾斜平面加工过程中所去除的材料体积。由图1可见，目前存在的方法并不能准确的获取倾斜平面所对应的去除体积。
[0029]本发明实施例公开的一种倾斜平面映射加工去除体的方法，首先针对倾斜平面以及关联相邻面的几何特性，将倾斜平面的相邻面分为两种类型:开放相邻面组和封闭相邻面组;然后基于特征识别的方法，获取该特征面组及其相邻面，并确定其相应类型；最后针对该特征的加工要求，利用几何推理的方法来创建倾斜平面对应的去除体积。如图3所示，为本发明实施例的方法流程图，主要包括如下步骤:
[0030](SI)获取倾斜平面及其相邻面组，其中倾斜面的相邻面可为平面、圆柱面、圆锥面或者规则曲面。准确地识别倾斜平面及其相邻面是映射去除体的基础，为此本发明提出了识别倾斜平面及相邻面的算法流程如图4所示，其算法流程如下所述:
[0031 ] (1.1)工艺人员交互拾取倾斜平面后，获取该面含有的所有边，将倾斜平面和所有边分别保存于临时列表Face_list、Edge_list中；
[0032](1.2)以获取的所有边为搜索对象，获取形成该边的两相交面，并将其保存于临时列表Face_list中，并判断列表中是否含有相同的平面，若含有则将其删除；