● 摘要
三维数字化工艺作为数字化制造的重要内容，在产品设计与制造过程间起到桥梁作用。随着制造业信息化的快速发展，以三维模型为基础进行工艺设计和表达，实现三维模型与设计信息和工艺信息的集成成为当前企业的迫切需求。本文围绕三维工艺建模在数字化工艺设计中的应用，以制造特征信息模型为基础，从工序模型推演、装夹资源决策和动态工艺展示三个方面对三维模型在工艺设计和表达中的应用进行研究，并开发相关软件模块，对提高基于三维建模技术的工艺设计效率具有重要理论与现实意义。针对三维工序模型的生成，本文在制造特征信息模型的基础上建立了三维工艺信息模型，重点研究三维工序模型的建模和尺寸标注模型，为工序模型推演过程、夹具决策和动态工艺表达提供模型基础。在工序模型的推演过程中，通过与数字化工艺设计系统的集成，对工序几何模型演变以及相关的尺寸标注进行研究，利用“模型-实例”的方案对几何变换进行组织管理。基于制造特征信息和三维几何模型，定义加工特征基元，并对其进行组织和归类管理。利用零件操作基准信息的管理解决工序模型正向演变过程中模型变化的定位问题。将规则引入模型信息的映射过程，对工序模型进行特征信息的映射，将工序模型与制造特征进行关联，实现设计信息与工艺信息的结合。基于工序非几何信息标注模型，研究对工序三维几何模型的自动标注，完善工序模型的生成过程。装夹资源的决策主要研究夹具实例的管理以及夹具模型的实例化。通过编码系统构建装夹资源库，管理三维夹具模型信息以及相应的实例化规则。通过实例与规则混合的方案，利用工序模型信息，实现夹具装配体模型的设计。基于三维工艺信息模型，对工序信息进行离散化处理，利用快照和动态场景技术实现三维工艺的动态表达。本论文在技术方法研究的基础上，通过与数字化设计系统的集成，开发了支持三维建模技术在数字化工艺设计和表达中应用的软件模块，并通过航空航天典型零件的工艺设计过程对软件模块进行实例验证。