一种用于船用柴油机关键件的数控程序编制方法技术

本发明专利技术公开一种数控加工与数字化制造领域中的用于船用柴油机关键件的数控程序编制方法，先定义关键件的制造特征，构建制造特征信息模型，创建预定义特征库和数控加工工艺库，提取加工操作信息，把加工操作信息与预定义特征库中的制造特征进行关联映射，再导入实体模型与工艺数据，形成各工序模型，遍历工序模型中的制造特征，从预定义特征库中识别出相似的特征，依据识别得到的特征以及特征与加工操作信息之间的关联映射关系，得到特征所对应的数控加工工艺信息并重用；最后结合数控加工工艺信息对刀轨参数调整，生成最终刀轨和代码；本发明专利技术在加工阶段对制造特征进行识别与匹配，能够快速完成数控程序的编制，提高数控编程的质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于船用柴油机关键件的数控程序编制方法
本专利技术涉及数控加工与数字化制造领域，具体是指基于制造特征的船用柴油机关键件的快速数控程序编制方法。
技术介绍
船用柴油机是船舶的重要动力，其关键件包括连杆、机架、机座、气缸体等等。对于大多数关键件来说，结构复杂，加工面繁多，加工流程繁琐。数控编程是数控加工的基础，数控加工程序的编制质量和编制效率是决定柴油机加工质量和效率的重要因素。目前，数控机床的有效利用率低，其主要原因在于数控编程效率低、质量不稳定。同时柴油机数控编程过程中需要通过大量复杂的人机交互来获得数控编程所需要的几何模型的点、线、面等几何信息以及工艺信息，自动化程度和编程速率低下。特征技术虽然已经广泛运用在数字化设计、制造领域，但是针对于船用柴油机制造行业，没有一个统一完整的制造特征定义与表述，使得在产品表达与方法方面不能应用于复杂零件，导致特征技术不能够很好地应用于船用柴油机制造行业。因此，数控编程技术在整个船用柴油机制造行业中还处在效率低、质量不稳定的现状，特征技术在船用柴油机制造的应用也不广泛。
技术实现思路
鉴于以上数控编程方法存在的不足，本专利技术提出一种用于船用柴油机关键件的数控程序编制方法，快速有效地完成船用柴油机关键件的数控程序的编制。本专利技术一种用于船用柴油机关键件的数控程序编制方法采用的技术方案是依序按以下步骤：(1)定义船用柴油机的关键件的制造特征，以制造特征为核心构建制造特征信息模型；(2)依照制造特征信息模型创建关键件的预定义特征库和数控加工工艺库；(3)从数控加工工艺库中提取加工操作信息，把加工操作信息与预定义特征库中的制造特征进行关联映射；(4)导入关键件的实体模型与工艺数据，对工艺数据进行整合，形成以制造特征为核心的各工序模型；(5)遍历工序模型中的制造特征，从预定义特征库中识别得到与之相似的特征；(6)依据识别得到的特征以及特征与加工操作信息之间的关联映射关系，得到特征所对应的数控加工工艺信息，并对其进行重用；(7)结合制造特征的数控加工工艺信息对刀轨参数调整，生成最终刀轨和代码。本专利技术以制造特征为组织单元建立起零件的信息模型，每一个制造特征包含有几何信息、工艺信息等，在加工阶段对制造特征进行识别与匹配，从而能够快速地完成数控程序的编制，提高数控编程的质量和效率。附图说明图1是本专利技术一种用于船用柴油机关键件的数控程序编制方法的流程图；图2是图1中制造特征信息模型图；图3是图1中制造特征与加工操作关联映射图；图4是图1中制造特征相似度评价的流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术具体实施步骤如下：1、针对船用柴油机，定义其关键件的制造特征。将制造特征定义为满足特定制造属性的一组连续表面，特定制造属性包括几何形状、加工资源、加工方法等。2、以制造特征为核心构建制造特征信息模型，如图2所示。把制造特征信息模型构建为如下表1所示的三层的组织架构，由上至下分别为第三层关键制造语义层、第二层辅助制造语义层和第一层几何层：表1制造特征层次组织架构表其中，关键制造语义层由主关键制造语义层和次关键制造语义层组成，主关键制造语义层包括制造特征类型和加工方法，制造特征类型主要包括面(曲面、平面)、孔(通孔、盲孔、沉头孔)、槽、螺纹等等，加工方法主要包括车、铣、镗、钻等，还包括磨、包括其它的扩、铰等点位加工。次关键制造语义层包括制造资源和特征之间关联关系，制造资源主要包括机床、夹具、刀具等等，特征之间关联关系主要指特征之间的拓扑关系，例如特征之间的相交、相邻等关系。辅助制造语义层包括公差/表面粗糙度和加工表面类型，加工面表面类型主要有平面、球面、圆环面、简单规则平面和普通规则平面等等；几何层包括几何尺度和几何形状。上述三层组织架构中的信息是后续特征相似性比较的决策因素，不同层次的信息在决策中所占的权重不同，越上层的信息所占的权重越大，即第三层信息所占的权重大于第二层信息所占的权重，第二层信息所占的权重大于第一层信息所占的权重。另外，辅助制造语义层可以对工艺设计时的一些信息进行简单的推理判断，以便在工艺信息有部分缺失的情况下整个刀轨编制流程仍然能够进行，以提高本专利技术的健壮性。3、分析船用柴油机的关键件的制造特征，依照制造特征信息模型创建船用柴油机的关键件的预定义特征库；结合关键件典型数控加工方案，创建以加工操作模板为核心的数控加工工艺库。所述的预定义特征库是指船用柴油机关键件的典型制造特征的集合。库中各制造特征依据加工工艺过程从设计模型上进行剥离与分类，并依照上述的制造特征信息模型进行定义。所述的数控加工工艺库是针对船用柴油机的关键件中各制造特征所采用的典型数控加工方案的集合。数控加工工艺库以加工操作模板为核心，所谓的加工操作模板是指针对某个制造特征的加工，由经过实践验证正确有效的参数与方法而建立的加工操作，它主要包括加工方法、加工刀具、切削参数、机床等大量的工艺参数。4、如图3所示，从数控加工工艺库中提取加工操作信息，把加工操作信息与预定义特征库中的制造特征进行关联映射。通常一个制造特征需要由一个或多个加工操作来完成，而一个加工操作可能适用于多个制造特征的加工。此时，需要构建制造特征与加工操作的关联映射关系，通过制造特征得到最优的加工操作(集合)，从而得到最优的加工解决方案。5、然后，导入需要进行加工的船用柴油机关键件的实体模型与工艺数据，对工艺数据进行整合，形成以上述制造特征为核心的各工序模型。工序模型中包括该道工序所要进行加工的制造特征。6、如图4所示，遍历工序模型中的制造特征，从预定义特征库中识别得到与之相似的特征。具体流程如下：1)三维工序模型的输入。2)从三维工序模型中提取一个制造特征。3)对制造特征进行分析处理，检出制造特征信息模型中各层次信息。4)将检出的主关键制造语义层信息(即图1中的制造语义信息)与预定义特征库里的制造特征进行相似性比较，主关键制造语义层在相似性比较中具有“一票否决”权，即两个特征主关键制造语义层中信息有所不同，则认为两个制造特征的相似性为0。5)若在预定义特征库中找不到与当前所比较特征在主关键制造语义层上具有相似性的特征，将此特征扩展到预定义特征库中；若库中有相同的特征，则将这些特征放入一个集合，对集合中的每一个特征进行其他层次信息的相似性比较，比较的过程即为依次计算两个特征之间相似度评价值，计算方法如下：a.对于其他各层次(即不再包含主关键制造语义层)的各信息，建立可以量化的数学模型，依据数学模型对两个特征的各个信息进行相似度的量化评价，评价结果为二元的，即非0即1；b.对各层次(不包含主关键制造语义层)的各信息赋予合适的权重，越上层的信息，权重值越大；c.将对各层次(不包含主关键制造语义层)的各信息的量化评价结果与其所对应的权重值相乘，并相加得到最后的两特征之间的相似度评价值。6)比较计算得到的相似度评价值，输出其中的最大值A。7)将最大值A与设定阈值K进行比较，若A大于阈值K，则输出相似度值A，并将A所对应的预定义特征库中的特征作为识别的最终结果，若A小于阈值K，则预定义特征库中没有与当前特征相似的特征。8)依次遍历模型中各特征，重复步骤3)、4)、5)、6)、7)，得到各特征的相似度评价识别的最终结果。7、依据识别得到的特征，以及特征与加工操本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于船用柴油机关键件的数控程序编制方法，其特征是依序按以下步骤：(1)定义船用柴油机的关键件的制造特征，以制造特征为核心构建制造特征信息模型；(2)依照制造特征信息模型创建关键件的预定义特征库和数控加工工艺库；(3)从数控加工工艺库中提取加工操作信息，把加工操作信息与预定义特征库中的制造特征进行关联映射；(4)导入关键件的实体模型与工艺数据，对工艺数据进行整合，形成以制造特征为核心的各工序模型；(5)遍历工序模型中的制造特征，从预定义特征库中识别得到与之相似的特征；(6)依据识别得到的特征以及特征与加工操作信息之间的关联映射关系，得到特征所对应的数控加工工艺信息，并对其进行重用；(7)结合制造特征的数控加工工艺信息对刀轨参数调整，生成最终刀轨和代码。

【技术特征摘要】
1.一种用于船用柴油机关键件的数控程序编制方法，其特征是依序按以下步骤：(1)定义船用柴油机的关键件的制造特征，以制造特征为核心构建制造特征信息模型；(2)依照制造特征信息模型创建关键件的预定义特征库和数控加工工艺库；(3)从数控加工工艺库中提取加工操作信息，把加工操作信息与预定义特征库中的制造特征进行关联映射；(4)导入关键件的实体模型与工艺数据，对工艺数据进行整合，形成以制造特征为核心的各工序模型；(5)遍历工序模型中的制造特征，从预定义特征库中识别得到与之相似的特征；(6)依据识别得到的特征以及特征与加工操作信息之间的关联映射关系，得到特征所对应的数控加工工艺信息，并对其进行重用；(7)结合制造特征的数控加工工艺信息对刀轨参数调整，生成最终刀轨和代码。2.根据权利要求1所述的一种用于船用柴油机关键件的数控程序编制方法，其特征是：步骤(1)中，所述的制造特征信息模型由上至下分别为关键制造语义层、辅助制造语义层和几何层，关键制造语义层由主关键制造语义层和次关键制造语义层组成，主关键制造语义层包括制造特征类型和加工方法，次关键制造语义层包括制造资源和特征之间关联关系，辅助制造语义层包括公差/表面粗糙度和加工表面类型，几何层包括几何尺度和几何形状。3.根据权利要求1所述的一种用于船用柴油机关键件的数控程序编制方法，其特征是：步骤(2)中，所述的预定义特征库是指关键件的典型制造特征的集合，所述的数控加工工艺库是针对船用柴油机的关键件中各制造特征所采用的典型数控加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，欧联春，李磊磊，顾军，查健，顾金凤，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32