题目：三维工艺信息建模与演化技术研究

随着产品设计建模领域三维数字化技术的研究和应用日趋成熟，研究三维数字化工艺设计已经成为制造企业的迫切需求。三维数字化工艺设计的关键问题是将三维建模技术与数字化工艺设计相结合，实现基于三维产品模型进行工艺设计并通过三维模型表达工艺信息。因此，本论文对三维工艺信息建模技术进行研究，建立一个能与设计集成、支持工艺信息的三维化表达、方便后续过程应用的三维工艺模型，并在此基础上研究如何进行工艺信息演化以及三维工序模型表达和生成，为三维数字化工艺设计的实现提供理论和技术支持。本论文的主要研究工作包括：

1）动态三维工艺信息建模。根据MBD理论对数字化产品定义的要求，建立三维工艺信息定义方法，通过三维模型、标注和属性完成工艺信息定义。建模过程先参考MBD和STEP相关标准，从整体上建立三维工艺MBD信息模型框架。之后，结合工艺设计和制造过程对产品和工艺信息的需求确定模型各层的对象的属性及其关系等构建出物理信息模型。基于制造过程模型POM给出流过程、快照、动态场景三种三维工艺信息的动态表达方法，并给出相应的数据提取与映射方法。

2）三维工艺信息演化机制。基于SDT理论构建三维工序模型的代数表达，为三维工艺信息的计算和推演提供几何信息。参考地理信息系统领域的信息推演理论建立工艺快照的推演机制，包括工艺快照的推演框架、数学模型和工艺快照推演的矢量时空数据模型。提出基于工艺知识驱动的工艺信息生成方法，实现工艺快照中各种信息的推演生成。

3）三维工艺尺寸链计算。三维工序尺寸确定为三维工序模型生成提供几何尺寸信息，也是三维工艺信息演化的一部分。本论文对三维工序尺寸确定中的难点问题之一——三维工艺尺寸链及其公差计算进行研究。提出了基于平移矢量的名义尺寸计算方法和基于可靠性理论的三维公差域计算方法。本论文将图论与工序尺寸信息的检索相结合，设计尺寸链信息检索流程，实现工序尺寸计算要素的自动获取。给出基于三维模型进行工艺尺寸链计算的功能实现流程，实现与工艺过程设计集成的三维工序尺寸的计算。

4）三维工序模型生成关键技术。为提高三维工艺设计中三维工序模型的生成效率，本论文通过分析工艺过程中三维工序模型演变特点，给出了三维工序模型的演进模型，建立了三维工序模型的生成框架和流程。

5）三维工艺标注快速生成方法。运用本体理论将MBD标准ISO16792中的标注规则和要求构建成标注知识本体模型用于三维标注。给出三维工艺标注快速成的框架和流程。研究并阐述了三维工艺标注快速生成过程中所需的信息获取和映射、标注驱动生成和标注调整等关键技术。

6）三维工艺设计系统实现和应用验证。本论文在技术方法研究的基础上，开发了支持三维工艺信息演化生成的软件系统模块，包括产品特征信息提取、三维工艺尺寸链计算、三维工序模型生成和三维工艺标注模块。通过航空典型零件的实例验证，对本论文的原理和方法进行了应用验证。