机械专业外文文献翻译-外文翻译--CADCAM集成的加工特征提取 中文版

毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 部： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 学 号： 外文出处： 004) 附 件： 指导教师评语： 所选原文资料内容符合本毕业设计及专业方向要求，篇幅饱满，翻译用词准确，语句通顺。 签名： 2009 年 3 月 18 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文 成的加工特征 提取 摘要 基于特征的 成是一项在 用中实现零件信息自动传送 和转化的技术。特征是 集成中的信息传 输媒介。 由于 设计下 游 的 生产计划和零件设计者 的角度不同，因此， 特征转化和特征 提取 方法 用 来以设计特征模型为基础 创建 加工模 型 。 由于 特征 是 相互 关联的，因此生成 加工特征的 难点之一在 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 的特征转换 上。本文讨论了特征相互作用 存在的问题 ，并且提出了一个从设计特征模型中生成孔系加工特征 的 方法。孔系特征是机 床上 变速箱零件的重要加工特征。这些特征不能直接从设计特征数据库中获得。本文进一步阐述了基于约束的方法来详细说明孔系特征模型 ，该模 型 从设计数据库提取出来，以几何学和拓扑学信息为基础。另外， 转化了的加工特征模 型 和下游 的 用。特征转化系统在一些零件实例 中以及开发的一个 原型 得到了 验证 。 关键字 成 约束 特征转化 特征相互作用 基础特征 面 1. 引言 基于特征的设计和 制造 系统在 机械零件 统中已经得到了广泛应用。基于特征的 成是一项在 用中实现零件信息自动传输和转化的技术 1特征是集成 系统 中信息传输的媒介。它包含 大量 工程信息，几何学 和 非几何学，并且 将 统有机 地 联系 起来 。 然而 ， 角度不同，对 特征的 定 义 也不同 。设计特征是与零件 的 功能 、 设计 意图 和模 型构建 方法有关的形 状 特征。加工特征是与特 定 的加工 工序 有关的形 状 特征。当今的计算机辅助设计（ 统是 基于 特征 的 ，如 于特征 的 设计意味着零件的设计是 从 简单的 拉伸 或旋转（例如 圆柱 或 长方体 ）开始的，然后通过把特 征，如孔、槽， 添加到当 前设计的多个表面上来修改它。设计者详细说明这些特征的位置、 尺寸 和 方向 5。 根据 下游 的 加工 的应用要求 ， 必须 通过特征转化和特征提取将 设计特征转 为 加工特征。特征 提取是 从 基于 几何 形状 的设计模型 定义 加工特征，而特征转化 则是将 基于特征 的 设计模型转化 为 加工特征 6 一 组提取 的加工特征 通常称 为加工特征模型。 通常 一个零件能 用 多个加工特征模型来表 示 。这些特征与 零件的 不同加工方法相 对应 6， 8， 11， 12。在 文献 11，12中提出 了基于 单元分解法的加工模 型 生成 方法 。 通过 对所有的面和半空间进 行拉伸或求交，将需切除的部分 （ 三角体积单元 ）分解 成很多小的 单元。这些单元的子集就被 组合 到加工特征 中 。 采用这种 方法， 不断 重复单元 分解 直到所有的三角体积单元被分解完。单元 分解的结果是 三角体积 单元 被分解成一组加工特征。改变单元分解的 顺序 可以 形成 不同的 加工特征。 根据工艺 设计者的要求提出了 一种生成加工特征模 型 的 方法 。但是这种方法 只能针对 平面单元和非圆柱特征，它不能用在 如 变速器 这样的 复杂的零件中， 因为，这些零件 的 主要的 加工特征 是 同轴孔系 9。图 1 给出 了广州机 床 厂（ 机床制造中的 两个典型零件。孔系 类型零件的特征转化和特征 提取 是 一种 新的，且至今为止未 公布的方法 。本文 着 重 针对 变速箱零件， 依据设计特征模型研究 了 生成 同轴孔系加工特征 的特征映射 法。 文章 第二 部分介绍了一种 通过特征转化 将 成的方法以及由 特征相互作用 产生的问题 。 文章 第三 部分 给出了特征转化 中对 基 本的 特征 的 定义。 文章 第四 部分则 介绍了约束关系和孔系加工特征的描述。 在 第五 部分， 给出了孔系加工特征的转化算法并设计了 一个可将 统集成 的 式文件 接口 。最后是本 文的结论。 图 1 广州机 床制造 厂的零件样本 2. 特征转换 文中 提出 了一种 从设计特征模型 生 成加工特征 的 基于特征的转化方法。 该 方法是从 加工 的角度出发来 定义加工特征 的 ，并且在基于特征的 建模 和加工特征转化中会提取和保留 设计模型信息。如图 2 所示，特征转化中的 成系统包括一个形 状 特征转 换 模块， 尺寸 特征转 换 以及特征属性转 换 。 由于 设计特征 包括了 几何和属性 并且在建模过程中可能对其原始的设计特征进行修改，因此 ，存储在数据库中 的最终零件模型可能与已用的设计特征不一致。这种不一致性是由于特征的相互作用，它改变了 形状 特征和特征属性。例如 ， 图 3 所示的零件中有一个槽特征， 该特征 来源于 型腔 特征和槽特征的相互作用。由于这两个特征的相互作用， 最初 的 槽尺寸是 从 型腔 a 通过求交 得到的。因此， 本 特征转化方法包 含 形式特征 映射 和尺寸 及属性特征 映射 。在 文献 13中 详细 介绍 了尺寸 及属性特征转 换 。本文主要介绍了用在机 床上的 零件的形式特征转 换。 设计特征 特征转 换 模块 加工特征 2 图 3 特征相互作用 引起 设计特征类和特征属性 的转 变： 型腔 特征转变成槽特征，以及 尺寸 的转 化 统特征模型 设计特征 数据库 特征摘录 形 状 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 射后置处理 基于特征的零件加工模型 加工特征 数据库 知识库 型腔 槽 槽 2 型腔 1 对于机 床 变速箱零件，它们形状 不 规则，零件的 壁 很薄，里外都有 加强筋 。此外， 壁 和 筋 上有不同的孔系， 从而 使得零件结构更为复杂。本论文中，变速箱零件是 在 基于特征 的 件 建模 的。通过 对 零件模型过程分析 可知 ，零件模型 中 的设计特征 包括 ： 基准 （ 平面 或轴）、 拉伸 体，孔，槽， 除料 和筋 特征。这些特征中 ，建于基准平面 上 的拉伸 特征 是 基础。 在此基础上 ， 采用了一个除料 特征来 生成 变速 箱的腔 ， 用 肋特征来 生成 变速 箱 的 加强筋 。对于孔系， 可以用 不同的方法创建 孔特 征，例如 通孔 ， 沉头孔 。但是，在设计特征 库 中，孔特征 中不包括 同轴孔， 只有 许多独 立 的没有联系的孔特征， 尽管 它们 由 同一个 操作 生 成 的。因此设计模型不能为加工直接提供同轴孔系特征。 转 换 工作 中的难 点主要 来自 以下两 方面： 第一 设计 建模阶段， 这些孔之间的位置和语义并不是很明确； 第二 征 的相互作用导致孔特征不是属性 发生 改变，就是 丢失 设计中记录的关系。目前，基于约束匹配的 方法 对于平面形 状 特征转 换 14， 15是有效的。这个方法的核心是把形 状 特征分解成 几个基 本 特征要素，例如面、边和点， 并 建立 基 本特征间的 约束关系，形成约束图。具 体零件的 特征 可以 从匹配图中得到。但是，这个方法只 局限于 解决 规则的平面形 状 特征转 换 ，不能解决孔系特征转 换 。本文 则着 重解决了 这个难 题。 为了把包括孔系特征的复杂零件，从设计领域 应用 到加工领域 ，首先必须对 加工领域 中的加工 特征的结构 作定义 。 在 基于约束 的 匹配方法和 前人对多面体零件 平面类形 状 特征转 换 工作 9， 16， 17的基础上 ，我们在 取并定义了一些孔系加工特征。 3. 基本特征定义 为 了 实 现 基于约束的孔系特征转 换 ， 首先 介绍了基础特征的定义。一个基 本 特征定义为具 有 特征 几何和拓扑信息 的 基本几何形状。 一个 基础特征能通过数学 集合来表达： (1) 其中 特征， 特征的拓扑信息， 特征的几何信息， 特征的特性（例如平面方向，轮廓，凸面或凹 ，边 或点）。 图 4阐明了基 本 特征类型与机 床 变速箱零件的孔系特征转 换 相符合。基础特征和孔特征有关可描述如下： 面：由一个或多个轮廓组成。 如果面上有一个孔或槽特征，那么面上就有孔和槽的轮廓。 轮廓：面上 仅属于一个面的一个 闭环。轮廓由许多 边 组成， 可 分为内轮廓或外轮廓 (见图 5)。内轮廓是孔的外曲线。众所周知，在执行轮廓寻找时，面特征总在轮廓的右侧。因此，寻找外轮廓是顺时针方向，寻找内轮廓是逆时针方向。 基 本 特征 和 的 几何和拓扑要素之间的主要不同点 ：基本特征 能反映 几何特 性 ，例如几何 特性中的 方向和凹凸属性。 图 4 与孔类特征 有 关的基 本 特征分类 图 5 轮廓 定义 4. 基于约束的孔系特征描述 束关系描述 基 本 约束特征是用来组成形 状 特征的基础元素。建立基 本 特征的约束关系的目的是： 1. 在较 高层 对形状的 约束关系 进行描述 ，以避免从几何和拓扑信息 层 进行描述。 基本特征 面 轮廓 平面 圆柱面 平面和圆柱表面 外轮廓 内轮廓 内轮廓 外轮廓 2. 解决特征相互作用和孔系特征转化的难题。 与形 状 约束特征定义不同的是基 本 约束特征的定义 更 灵活。基 本 约束特征 通常描述了特征类，而不是特定的特征实例。因此，在特征 求交时 ，原始特征中 的 一个约束 会 改变，但是只要约束特征类仍然存在， 就不会 影响 到对 特征类 的 正确 识别 。 根据基 本 约束特征 9， 14，孔特征之间的位置关系能 用 圆柱 面 和平面 这样的 基本 特征的空间约束来描述。孔系约束的描述如下： 1. 孔环和 平 面之间的共面约束（见图 6） a. 面 b. 孔环是圆柱孔的 端 面环 c. 孔环在一个 平 面 上 2. 孔之间的同轴约束（见图 7） d. 的轴线 e. 的轴线 f. 图 6 共面约束图表 图 7 同 轴约束图 孔 孔 1 孔 2 线 面 附件 2：外文原文