機械專業外文文獻翻譯-外文翻譯--CADCAM集成的加工特征提取 中文版

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畢業設計 (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機械工程系 專 業： 機械工程及自動化 姓 名： 學 號： 外文出處： 004) 附 件： 指導教師評語： 所選原文資料內容符合本畢業設計及專業方向要求，篇幅飽滿，翻譯用詞準確，語句通順。 簽名： 2009 年 3 月 18 日 注： 請將該封面與附件裝訂成冊。 (用外文寫 ) 附件 1：外文資料翻譯譯文 成的加工特征 提取 摘要 基于特征的 成是一項在 用中實現零件信息自動傳送 和轉化的技術。特征是 集成中的信息傳 輸媒介。 由于 設計下 游 的 生產計劃和零件設計者 的角度不同，因此， 特征轉化和特征 提取 方法 用 來以設計特征模型為基礎 創建 加工模 型 。 由于 特征 是 相互 關聯的，因此生成 加工特征的 難點之一在 于 如何 保存特征 的 完整性。因此 ， 最新的研究把重心放在平面形式 的特征轉換 上。本文討論了特征相互作用 存在的問題 ，并且提出了一個從設計特征模型中生成孔系加工特征 的 方法。孔系特征是機 床上 變速箱零件的重要加工特征。這些特征不能直接從設計特征數據庫中獲得。本文進一步闡述了基于約束的方法來詳細說明孔系特征模型 ，該模 型 從設計數據庫提取出來，以幾何學和拓撲學信息為基礎。另外， 轉化了的加工特征模 型 和下游 的 用。特征轉化系統在一些零件實例 中以及開發的一個 原型 得到了 驗證 。 關鍵字 成 約束 特征轉化 特征相互作用 基礎特征 面 1. 引言 基于特征的設計和 制造 系統在 機械零件 統中已經得到了廣泛應用?；谔卣鞯?成是一項在 用中實現零件信息自動傳輸和轉化的技術 [1特征是集成 系統 中信息傳輸的媒介。它包含 大量 工程信息，幾何學 和 非幾何學，并且 將 統有機 地 聯系 起來 。 然而 ， 角度不同，對 特征的 定 義 也不同 。設計特征是與零件 的 功能 、 設計 意圖 和模 型構建 方法有關的形 狀 特征。加工特征是與特 定 的加工 工序 有關的形 狀 特征。當今的計算機輔助設計（ 統是 基于 特征 的 ，如 于特征 的 設計意味著零件的設計是 從 簡單的 拉伸 或旋轉（例如 圓柱 或 長方體 ）開始的，然后通過把特 征，如孔、槽， 添加到當 前設計的多個表面上來修改它。設計者詳細說明這些特征的位置、 尺寸 和 方向 [5]。 根據 下游 的 加工 的應用要求 ， 必須 通過特征轉化和特征提取將 設計特征轉 為 加工特征。特征 提取是 從 基于 幾何 形狀 的設計模型 定義 加工特征，而特征轉化 則是將 基于特征 的 設計模型轉化 為 加工特征 [6 一 組提取 的加工特征 通常稱 為加工特征模型。 通常 一個零件能 用 多個加工特征模型來表 示 。這些特征與 零件的 不同加工方法相 對應 [6， 8， 11， 12]。在 文獻 [11，12]中提出 了基于 單元分解法的加工模 型 生成 方法 。 通過 對所有的面和半空間進 行拉伸或求交，將需切除的部分 （ 三角體積單元 ）分解 成很多小的 單元。這些單元的子集就被 組合 到加工特征 中 。 采用這種 方法， 不斷 重復單元 分解 直到所有的三角體積單元被分解完。單元 分解的結果是 三角體積 單元 被分解成一組加工特征。改變單元分解的 順序 可以 形成 不同的 加工特征。 ]根據工藝 設計者的要求提出了 一種生成加工特征模 型 的 方法 。但是這種方法 只能針對 平面單元和非圓柱特征，它不能用在 如 變速器 這樣的 復雜的零件中， 因為，這些零件 的 主要的 加工特征 是 同軸孔系 [9]。圖 1 給出 了廣州機 床 廠（ 機床制造中的 兩個典型零件。孔系 類型零件的特征轉化和特征 提取 是 一種 新的，且至今為止未 公布的方法 。本文 著 重 針對 變速箱零件， 依據設計特征模型研究 了 生成 同軸孔系加工特征 的特征映射 法。 文章 第二 部分介紹了一種 通過特征轉化 將 成的方法以及由 特征相互作用 產生的問題 。 文章 第三 部分 給出了特征轉化 中對 基 本的 特征 的 定義。 文章 第四 部分則 介紹了約束關系和孔系加工特征的描述。 在 第五 部分， 給出了孔系加工特征的轉化算法并設計了 一個可將 統集成 的 式文件 接口 。最后是本 文的結論。 圖 1 廣州機 床制造 廠的零件樣本 2. 特征轉換 文中 提出 了一種 從設計特征模型 生 成加工特征 的 基于特征的轉化方法。 該 方法是從 加工 的角度出發來 定義加工特征 的 ，并且在基于特征的 建模 和加工特征轉化中會提取和保留 設計模型信息。如圖 2 所示，特征轉化中的 成系統包括一個形 狀 特征轉 換 模塊， 尺寸 特征轉 換 以及特征屬性轉 換 。 由于 設計特征 包括了 幾何和屬性 并且在建模過程中可能對其原始的設計特征進行修改，因此 ，存儲在數據庫中 的最終零件模型可能與已用的設計特征不一致。這種不一致性是由于特征的相互作用，它改變了 形狀 特征和特征屬性。例如 ， 圖 3 所示的零件中有一個槽特征， 該特征 來源于 型腔 特征和槽特征的相互作用。由于這兩個特征的相互作用， 最初 的 槽尺寸是 從 型腔 a 通過求交 得到的。因此， 本 特征轉化方法包 含 形式特征 映射 和尺寸 及屬性特征 映射 。在 文獻 [13]中 詳細 介紹 了尺寸 及屬性特征轉 換 。本文主要介紹了用在機 床上的 零件的形式特征轉 換。 設計特征 特征轉 換 模塊 加工特征 2 圖 3 特征相互作用 引起 設計特征類和特征屬性 的轉 變： 型腔 特征轉變成槽特征，以及 尺寸 的轉 化 統特征模型 設計特征 數據庫 特征摘錄 形 狀 特征映射 尺寸 特征映射 其他映射例如：公差，表面 粗糙度 等 特征映 射后置處理 基于特征的零件加工模型 加工特征 數據庫 知識庫 型腔 槽 槽 2 型腔 1 對于機 床 變速箱零件，它們形狀 不 規則，零件的 壁 很薄，里外都有 加強筋 。此外， 壁 和 筋 上有不同的孔系， 從而 使得零件結構更為復雜。本論文中，變速箱零件是 在 基于特征 的 件 —— 建模 的。通過 對 零件模型過程分析 可知 ，零件模型 中 的設計特征 包括 ： 基準 （ 平面 或軸）、 拉伸 體，孔，槽， 除料 和筋 特征。這些特征中 ，建于基準平面 上 的拉伸 特征 是 基礎。 在此基礎上 ， 采用了一個除料 特征來 生成 變速 箱的腔 ， 用 肋特征來 生成 變速 箱 的 加強筋 。對于孔系， 可以用 不同的方法創建 孔特 征，例如 通孔 ， 沉頭孔 。但是，在設計特征 庫 中，孔特征 中不包括 同軸孔， 只有 許多獨 立 的沒有聯系的孔特征， 盡管 它們 由 同一個 操作 生 成 的。因此設計模型不能為加工直接提供同軸孔系特征。 轉 換 工作 中的難 點主要 來自 以下兩 方面： 第一 設計 建模階段， 這些孔之間的位置和語義并不是很明確； 第二 征 的相互作用導致孔特征不是屬性 發生 改變，就是 丟失 設計中記錄的關系。目前，基于約束匹配的 方法 對于平面形 狀 特征轉 換 [14， 15]是有效的。這個方法的核心是把形 狀 特征分解成 幾個基 本 特征要素，例如面、邊和點， 并 建立 基 本特征間的 約束關系，形成約束圖。具 體零件的 特征 可以 從匹配圖中得到。但是，這個方法只 局限于 解決 規則的平面形 狀 特征轉 換 ，不能解決孔系特征轉 換 。本文 則著 重解決了 這個難 題。 為了把包括孔系特征的復雜零件，從設計領域 應用 到加工領域 ，首先必須對 加工領域 中的加工 特征的結構 作定義 。 在 基于約束 的 匹配方法和 前人對多面體零件 平面類形 狀 特征轉 換 工作 [9， 16， 17]的基礎上 ，我們在 取并定義了一些孔系加工特征。 3. 基本特征定義 為 了 實 現 基于約束的孔系特征轉 換 ， 首先 介紹了基礎特征的定義。一個基 本 特征定義為具 有 特征 幾何和拓撲信息 的 基本幾何形狀。 一個 基礎特征能通過數學 集合來表達： (1) 其中 特征， 特征的拓撲信息， 特征的幾何信息， 特征的特性（例如平面方向，輪廓，凸面或凹 ，邊 或點）。 圖 4闡明了基 本 特征類型與機 床 變速箱零件的孔系特征轉 換 相符合?；A特征和孔特征有關可描述如下： 面：由一個或多個輪廓組成。 如果面上有一個孔或槽特征，那么面上就有孔和槽的輪廓。 輪廓：面上 僅屬于一個面的一個 閉環。輪廓由許多 邊 組成， 可 分為內輪廓或外輪廓 (見圖 5)。內輪廓是孔的外曲線。眾所周知，在執行輪廓尋找時，面特征總在輪廓的右側。因此，尋找外輪廓是順時針方向，尋找內輪廓是逆時針方向。 基 本 特征 和 的 幾何和拓撲要素之間的主要不同點 ：基本特征 能反映 幾何特 性 ，例如幾何 特性中的 方向和凹凸屬性。 圖 4 與孔類特征 有 關的基 本 特征分類 圖 5 輪廓 定義 4. 基于約束的孔系特征描述 束關系描述 基 本 約束特征是用來組成形 狀 特征的基礎元素。建立基 本 特征的約束關系的目的是： 1. 在較 高層 對形狀的 約束關系 進行描述 ，以避免從幾何和拓撲信息 層 進行描述。 基本特征 面 輪廓 平面 圓柱面 平面和圓柱表面 外輪廓 內輪廓 內輪廓 外輪廓 2. 解決特征相互作用和孔系特征轉化的難題。 與形 狀 約束特征定義不同的是基 本 約束特征的定義 更 靈活。基 本 約束特征 通常描述了特征類，而不是特定的特征實例。因此，在特征 求交時 ，原始特征中 的 一個約束 會 改變，但是只要約束特征類仍然存在， 就不會 影響 到對 特征類 的 正確 識別 。 根據基 本 約束特征 [9， 14]，孔特征之間的位置關系能 用 圓柱 面 和平面 這樣的 基本 特征的空間約束來描述?？紫导s束的描述如下： 1. 孔環和 平 面之間的共面約束（見圖 6） a. 面 b. 孔環是圓柱孔的 端 面環 c. 孔環在一個 平 面 上 2. 孔之間的同軸約束（見圖 7） d. 的軸線 e. 的軸線 f. 圖 6 共面約束圖表 圖 7 同 軸約束圖 孔 孔 1 孔 2 線 面 附件 2：外文原文