一种基于本体的公差规范生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于本体规则描述的公差规范的生成方法，其过程是:从装配特征面的约束关系出发，给定定位连接优先级关系、基本配合约束与自由度之间的关系，建立公差规范表示模型。基于装配体定位连接优先级与公差规范的内在推理机制，实现公差规范设计。该方法的具体步骤如下：(1)构建产品的三维装配模型；(2)解产品的3D装配模型；(3)遍历装配体各个零件，提取其装配特征表面；(4)提取装配定位连接信息；(5)构建装配特征表面约束关系与自由度关系的断言公理集；(6)构建公差规范本体模型的类和属性；(7)建立定位连接与公差规范的映射规则；(8)建立特征面优先级与公差规范的映射规则；(9)建立基准和选用公差原则；(10)输出公差规范的优化结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于本体的公差规范生成方法
本专利技术属于计算机辅助公差设计（CAT）领域，具体涉及一种产品设计软件和制造软件相互考虑的基于本体的设计方法，可用于公差规范的生成。
技术介绍
公差规范是公差设计中的重要环节，主要包括公差类型的选择，基准参考框架的建立和公差原则的使用等。传统的公差规范设计主要由设计者经验来实现，这往往增加了公差规范的不合理性和不确定性。现阶段的公差规范很少涉及根据装配定位连接的主次顺序来实现自动生成，在装配体的设计阶段，零件的装配过程中的各装配定位连接对装配体几何功能需求的贡献方式和程度是不同的，如果零件的公差规范设计与装配定位连接的主次顺序不能满足设计人员的预期，则可能导致零件无法顺利安装。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是给出了一种产品设计软件和制造软件相互考虑的基于本体的设计方法，该方法可用于公差规范的自动生成，并且对一个变量或约束进行修改或删除操作时，能实现关联变量和约束的联动修改或删除，从而保证了公差规范的一致性，达到预期的目的。为了解决上述问题，本专利技术是通过以下方案来实现的：步骤1：构建产品的三维装配模型；根据产品的功能要求及各零件的理想尺寸，使用三维实体造型软件SolidWorks构建出产品的三维装配模型。步骤2：解产品的3D装配模型；根据产品的结构，在三维软件中对产品的三维装配模型进行解装配，将模型分解成若干个零件或者若干个零件组。步骤3：遍历装配各个零件，构建其装配特征表面模型的断言集合Asf；根据各零件之间的拓扑关系，将三维产品中的各个零件或者若干个零件组进一步分解成2个以上装配特征表面，自动提取各零件的装配特征表面。步骤4：提取装配定位连接信息；根据步骤3和步骤4取得的装配特征表面类型，获得装配定位连接信息，并构建定位连接集合Af。步骤5：构建表示装配特征表面约束关系与自由度关系的断言公理集Adf；根据步骤4提取到的零件之间的装配约束关系，构建表示约束关系与自由度之间的断言公理集。步骤6：构建公差规范本体模型的类和属性；通过查阅本领域相关的知识，借鉴已有的类和属性，将公差规范信息表示模型描述中的一元关系的术语定义为类，表示二元关系的术语定义为属性。步骤7：建立推理规则，推理确定装配连接连接的优先级，输出连接优先级全局集合Apd；通过分析建立装配定位连接的优先级生成规则，将步骤4中的约束关系断言集合Af作为输入，推理输出连接优先级的全局集合。步骤8：建立特征面优先级与公差规范的映射规则；根据步骤3提取到的特征表面之间的断言公理集Asf和步骤6中的约束关系与自由度的断言公理集，构建表示特征装配约束关系的断言公理集Adf。步骤9：建立基准和选用公差原则；通过语义网规则语言(SWRL)构建连接优先级规则。步骤10：推理确定公差规范结果，输出公差规范全局集合；以步骤7中构建的装配连接连接的优先级的断言公理集作为输入，将网络本体语言OWL描述的结构化知识转换为Jess事实，并将语义网规则语言SWRL描述的约束表达转换成Jess规则，最后运用Jess规则，之后应用Jess推理引擎生成公差规范结果。通过遍历步骤5所得的定位连接集合信息，输出公差规范的全局集合。附图说明图1，本专利技术的基本方法的流程图。图2，本专利技术对电机的三维模型。图3，电机的特征表面图。图4，基本配合约束与自由度之间的约束关系图。图5，特征面类型及其识别条件。图6，本专利技术构建的所有OWL类的层次关系和属性图。图7，基准参考框架的验证流程图。图8，定位连接与公差规范形式的映射图。图9，本专利技术建立的采用SWRL描述的装配定为连接优先级的生成规则。图10，本专利技术的推理结果图。本专利技术采用OWL和SWRL描述整个推理过程，具有简易、高效及智能等优点。它满足公差信息在异构CAX系统之间有效共享和顺畅传递的需求，符合设计者自顶向下的思维习惯，有较强的适用性，保证了定位约束的一致性。具体实施方式孔轴配合是机械产品中最常见的重要配合类型之一，根据产品的功能要求确定孔轴的配合性质，进行合理的公差规范设计，对保证装配精度和降低制造成本具有重要的意义。下面以简化的电机装配体为例来说明方法的实施过程。该部件由一个壳体零件PartA和一个端盖零件PartB组成，其三维模型见图2。为了简化过程，本专利技术仅给出了电机壳体的公差规范，端盖的公差规范过程类似。本专利技术公差规范的自动生成流程见图1。步骤1：构建产品的三维装配模型。根据产品的功能要求及各零件的理想尺寸，使用三维实体造型软件SolidWorks构建出产品的三维装配模型，见图2。步骤2：解产品的3D装配模型。根据产品的结构，在三维软件中对产品的三维装配模型进行解装配，将模型分解成零件PartA和PartB，见图3。步骤3：遍历装配各个零件，构建其装配特征表面模型的断言集合Asf。根据各零件之间的拓扑关系，将三维产品中的各个零件或者若干个零件组进一步分解成2个以上装配特征表面，自动提取各零件的装配特征表面。根据各零件之间的拓扑关系，将三维产品中的各个零件进一步分解成6个装配特征表面，自动提取各零件的装配特征表面。壳体零件PartA和一个端盖零件PartB的装配特征表面见图3，其中a1（壳体端面），a2（壳体孔的圆柱面），a3（壳体上螺钉孔的圆柱面）是零件PartA的装配特征面，b1（端盖端面）,b2（端盖轴的圆柱面），b1（端盖轴上螺钉孔的圆柱面）是零件PartB的装配特征面，见图3。步骤4：提取装配定位连接信息。根据步骤3和步骤4取得的装配特征表面类型，获得装配定位连接信息，并构建定位连接集合Af={Joint1,Joint2，Joint3},构建的连接信息见图3，配合间的约束关系见图4，通过其限制的自由度数量得到连接接点的优先级。通过读图4可得到主链接为Joint1，次连接为Joint2，第三连接为Joint3。步骤5：构建表示装配特征表面约束关系与自由度关系的断言公理集Adf。将装配特征面划分为以下两种形式：单一特征面和复合特征面，其中单一特征面包括平面、圆柱面、球面、圆锥面和环面等，而复合特征面是以多个独立的单一特征面重复累加之后所形成的特征，包括平行平面、对称平面、共面平面、平行圆柱以及同轴圆柱等,见图5.PartA的AFS断言集合FS1={PL(a1),CY(a1),PC(a3)}，PartA的AFS断言集合FS2={PL(b1),CY(b1),PC(b3)}。步骤6：构建公差规范本体模型的类和属性，见图6。步骤7：基准参考框架的选择。见图7流程图，执行规则8-12，可以得到DRF的断言集合A5={Main_DRF(a1,a2),Auxiliary_DRF(b1,b2,b3)}，A6={Primary_Datum(a1,b1),Secondary_Datum(a2,b2),Tertiary_Datum(a3,b3)}。可得基准可以得到DRF的断言集合A5={Main_DRF(a1,a2),Auxiliary_DRF(b1,b2,b3)}，A6={Primary_Datum(a1,b1),Secondary_Datum(a2,b2),Tertiary_Datum(a3,b3)}。步骤8：建立特征面优先级与公差规范的映射规则。图8给出了特征面的优先级与公差规范之间的对应关系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.种基于本体的公差规范生成方法，其特征在于：包括如下步骤：(1) 构建产品的三维装配模型；(2) 解产品的3D装配模型；(3) 遍历装配体各个零件，构建其装配特征表面模型的断言集合；(4) 提取装配定位连接信息；(5) 构建表示装配特征表面约束关系与自由度关系的断言公理集；(6) 构建公差规范本体模型的类和属性；(7) 建立推理规则，推理确定装配连接连接的优先级，输出连接优先级全局集合；(8) 建立特征面优先级与公差规范的映射规则；(9) 建立基准和选用公差原则；(10) 推理确定公差规范结果，输出公差规范全局集合。

【技术特征摘要】
1.种基于本体的公差规范生成方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)构建产品的三维装配模型；(2)解产品的3D装配模型；(3)遍历装配体各个零件，构建其装配特征表面模型的断言集合；(4)提取装配定位连接信息；(5)构建表示装配特征表面约束关系与自由度关系的断言公理集；(6)构建公差规范本体模型的类和属性；(7)建立推理规则，推理确定装配连接连接的优先级，输出连接优先级全局集合；(8)建立特征面优先级与公差规范的映射规则；(9)建立基准和选用公差原则；(10)推理确定公差规范结果，输出公差规范全局集合。2.如权利要求1所述的公差规范生成方法，其特征在于：基于产品的装配连接信息，采用网络本体语言OWL构建表示装配连接约束特征面的优先级与公差规范之间的约束关系的断...

【专利技术属性】
技术研发人员：江佳炜，黄美发，黄劲，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45