本發(fā)明屬于三維數(shù)字化工藝設計領域，更具體地，涉及一種生成機加件工序模型的方法和系統(tǒng)。

背景技術：

1、機加工是用刀具從毛坯(或型材)上切除多余的材料，以便獲得形狀、尺寸、精度和表面質量等都符合要求的零件的加工過程，利用機加工方法形成的零件稱為機加件。機加件工藝設計方法可大致分為二維工藝設計和三維工藝設計兩類，三維工藝設計技術通過三維工序模型來完整表達產(chǎn)品工藝信息，詳細規(guī)定三維模型中產(chǎn)品定義和工藝信息的表達方法。工序模型是指，產(chǎn)品從原材料形態(tài)到最終成品的過程中，反映零件模型各工序加工過程所對應的模型狀態(tài)。

2、目前常用的工序模型生成方法主要有三種，第一種是通過正向建模繪制工藝模型，其原理是按照工藝路線要求，人工交互構建一系列三維工序模型，實現(xiàn)毛坯與最終成品模型之間的演變；第二種是特征抑制生成方法，該方法以最后一個工序為起點逐漸向前一工序演進，根據(jù)每個工步關聯(lián)的特征和加工信息對幾何模型進行幾何操作，逐步將該工序模型恢復為未加工時的模型狀態(tài)；第三種方法是基于加工元體的三維工藝模型構建方法，其原理根據(jù)制造特征構造制造特征體，依據(jù)加工余量將制造特征體離散成一系列加工元體，以加工元體作為基本單元，通過布爾運算逐步生成三維工藝模型。

3、然而，上述幾種工藝模型構建方法都具有一些不可忽略的缺陷。

4、第一.通過正向建模繪制工藝模型的方法需要大量的人工交互操作，耗時較長，當零件比較復雜，工序比較多時，工作量十分巨大，會延長產(chǎn)品生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本；

5、第二.特征抑制方法的工藝模型設計順序與真實的零件加工順序相反，工序模型設計更易出錯且不易校驗，同時對于復雜的機加件，復雜的特征抑制后，剩余特征不能自動補全模型，從而無法生成工序模型；

6、第三.基于加工元體的方法大多需要構建一個參數(shù)化的加工元庫，加工元庫中通常包含簡單的槽、孔、階梯孔等簡單特征，對于簡單產(chǎn)品可以正確生成工藝模型，但是對于復雜產(chǎn)品，該方法適用性不高。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種生成機加件工序模型的方法和系統(tǒng)，其目的在于，解決現(xiàn)有通過正向建模繪制工藝模型的方法由于需要大量的人工交互操作，耗時較長，當零件比較復雜，工序比較多時，工作量十分巨大，會延長產(chǎn)品生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本的技術問題，以及現(xiàn)有特征抑制方法工序模型設計容易出錯且不易校驗，同時對于復雜的機加件，復雜的特征抑制后，剩余特征不能自動補全模型，從而無法生成工序模型的技術問題，以及現(xiàn)有基于加工元體的方法對于復雜產(chǎn)品的適用性不高的技術問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種生成機加件工序模型的方法，包括以下步驟：

3、(1)獲取設計模型，并讀取該設計模型中所有的面，并將每個面加入預先設置的管理器allfaces中；

4、(2)針對步驟(1)獲取的每個面而言，識別所有孔特征并構造孔特征對象、獲取孔特征數(shù)據(jù)并保存到空特征對象中，將獲取的所有孔特征對象加入預先建立的管理器allfeatures中。

5、(3)針對步驟(1)得到的管理器allfaces中的每個面而言，獲取該面對應的槽特征，并將獲取的槽特征加入預先建立的管理器allfeatures中，并計算每個槽特征的對應參數(shù)。

6、(4)針對步驟(1)得到的管理器allfaces中的每個面而言，獲取該面的倒圓特征，并將獲取的該面的倒圓特征加入管理器allfeatures中。

7、(5)針對步驟(1)得到的管理器allfaces中的每個面而言，獲取該面的倒角特征，將獲取的該面的倒角特征加入管理器allfeatures中。

8、(6)針對步驟(1)得到的管理器allfaces中的每個面而言，獲取該面的外圓柱特征(例如圓柱的軸線位置、圓柱兩端圓心的位置等)，將獲取的該面的外圓柱特征加入管理器allfeatures中。

9、(7)針對步驟(1)得到的管理器allfaces中的每個面而言，獲取該面的平面特征，并將獲取到的該面的平面特征加入管理器allfeatures。

10、(8)獲取工藝設計師根據(jù)設計模型編制的工藝路線，其包括多道加工工序，并且每道加工工序與管理器allfeatures中的一個特征相關聯(lián)；

11、(9)針對管理器allfeatures中的每一個特征而言，生成該特征對應的制造特征體，并將該制造特征體記錄到管理器allfeatures中的該特征中。

12、(10)針對步驟(8)獲取的工藝路線中的每一道加工工序而言，獲取該加工工序在管理器allfeatures中所關聯(lián)的特征，從該特征中獲取記錄的制造特征體，獲取該加工工序在工藝路線中前一道加工工序的工序模型，并將該工序模型與該特征對應的制造特征體做布爾差運算，以得到該加工工序的工序模型。

13、優(yōu)選地，孔特征包括簡單孔、埋頭孔、沉頭孔、錐孔；

14、孔特征對應的孔特征數(shù)據(jù)包括孔的類型、組成孔的面、孔的軸線方向、孔的大半徑、孔的小半徑、孔的軸線上的一點、孔的入口點、以及孔的終止點等。

15、管理器allfaces、管理器allfeatures、以及管理器allholes都是容器對象，用于存放多個任意類型的數(shù)據(jù)。

16、優(yōu)選地，步驟(2)包括以下子步驟：

17、(2-1)設置計數(shù)器i＝0，并初始化管理器allholes為空；

18、(2-2)判斷計數(shù)器i是否小于管理器allfaces中面的總數(shù)，如果是則轉入步驟(2-3)，否則轉入步驟(2-8)；

19、(2-3)判斷管理器allfaces中第i個面allfaces[i]是否是圓柱面，如果是則轉入步驟(2-4)，否則轉入步驟(2-6)；

20、(2-4)使用第i個面allfaces[i]構造簡單孔特征，并將構造的孔特征加入管理器allholes中，然后轉入步驟(2-5)；

21、(2-5)設置計數(shù)器i＝i+1，并返回步驟(2-2)；

22、(2-6)判斷第i個面allfaces[i]是否是圓錐面，如果是則轉入步驟(2-7)，否則返回步驟(2-5)；

23、(2-7)使用第i個面allfaces[i]構造錐孔特征，并將構造的錐孔特征加入管理器allholes中，然后返回步驟(2-5)；

24、(2-8)設置計數(shù)器j＝0；

25、(2-9)判斷計數(shù)器j是否小于管理器allholes中孔特征的總數(shù)，如果是則轉入步驟(2-10)，否則過程結束；

26、(2-10)判斷管理器allholes中的第j個孔特征allholes[j]是否存在于預先設置的特征管理器allfeatures中，如果是則轉入步驟(2-20)，否則轉入步驟(2-11)；

27、(2-11)設置計數(shù)器k＝0；

28、(2-12)判斷計數(shù)器k是否小于管理器allholes中孔特征的總數(shù)，如果是則轉入步驟(2-14)，否則轉入步驟(2-13)；

29、(2-13)將第j個孔allholes[j]加入管理器allfeatures中，并轉入步驟(2-20)；

30、(2-14)判斷第k個孔allholes[k]是否存在于管理器allfeatures中，如果是則轉入步驟(2-19)，否則轉入步驟(2-15)；

31、(2-15)判斷第j個孔allholes[j]和第k個孔allholes[k]能否組成沉頭孔，如果是則轉入步驟(2-16)，否則轉入步驟(2-17)；

32、(2-16)利用第j個孔allholes[j]和第k個孔allholes[k]構造沉頭孔，并將構造的沉頭孔加入管理器allfeatures中，然后轉入步驟(2-20)；

33、(2-17)判斷第j個孔allholes[j]和第k個孔allholes[k]能否組成埋頭孔，如果是則轉入步驟(2-18)，否則轉入步驟(2-19)；

34、(2-18)利用第j個孔allholes[j]和第k個孔allholes[k]構造埋頭孔，將埋頭孔加入管理器allfeatures中，然后轉入步驟(2-20)；

35、(2-19)設置計數(shù)器k＝k+1，并返回步驟(2-12)；

36、(2-20)設置計數(shù)器j＝j+1，并返回步驟(2-9)。

37、優(yōu)選地，步驟(2-4)中使用第i個面allfaces[i]構造簡單孔特征這一過程，具體為構造一個孔特征對象，將面allfaces[i]記錄到孔特征對象中，利用工具opencascade獲取面allfaces[i]的數(shù)據(jù)如兩端圓心位置，半徑，軸線位置，將面allfaces[i]的上述數(shù)據(jù)記錄到孔特征對象中。

38、步驟(2-7)中使用第i個面allfaces[i]構造錐孔特征這一過程，具體為構造一個錐孔特征對象，將面allfaces[i]記錄到錐孔特征對象中，利用工具opencascade獲取面allfaces[i]中的數(shù)據(jù)(如兩端圓心位置、半徑、軸線位置)，最后將面allfaces[i]的上述數(shù)據(jù)記錄到錐孔特征對象中。

39、步驟(2-15)中判斷孔allholes[j]和孔allholes[k]能否組成沉頭孔的條件是，孔allholes[j]包含的面和孔allholes[k]包含的面直接相連，并且孔allholes[j]的軸線和孔allholes[k]的軸線重合，如果滿足這兩個條件，則說明孔allholes[j]和孔allholes[k]能組成沉頭孔，否則說明二者不能組成沉頭孔。

40、步驟(2-16)中利用孔allholes[j]和孔allholes[k]構造沉頭孔這一過程為，先構造一個沉頭孔對象，然后利用孔allholes[j]所在的面和孔allholes[k]所在的面計算沉頭孔參數(shù)，并將計算得到的沉頭孔參數(shù)記錄到沉頭孔對象中，從而形成最終的沉頭孔。

41、步驟(2-17)中判斷第j個孔allholes[j]和第k個孔allholes[k]能否組成埋頭孔的條件是：①孔allholes[j]和孔allholes[k]所在的面直接相連；②孔allholes[j]和孔allholes[k]中的一個是簡單孔，另一個是錐孔；③孔allholes[j]和孔allholes[k]的軸線必須重合。如果三個條件都能滿足，則說明孔allholes[j]和孔allholes[k]能組成埋頭孔，否則說明孔allholes[j]和孔allholes[k]不組成埋頭孔。

42、步驟(2-18)中構造埋頭孔的過程為：先構造一個埋頭孔對象，然后根據(jù)第j個孔allholes[j]和第k個孔allholes[k]包含的面計算埋頭孔的參數(shù)，并將計算得到的埋頭孔參數(shù)記錄到埋頭孔對象中，從而形成最終的埋頭孔。

43、優(yōu)選地，步驟(3)包括以下子步驟：

44、(3-1)設置計數(shù)器m＝0，并初始化相鄰面集合alladjs為空；

45、(3-2)判斷計數(shù)器m是否小于管理器allfaces中面的總數(shù)，如果是則轉入步驟(3-3)，否則過程結束；

46、(3-3)判斷管理器allfaces中的第m個面allfaces[m]是否是平面，如果是則轉入步驟(3-4)，否則轉入步驟(3-11)；

47、(3-4)獲取第m個面allfaces[m]在設計模型中的所有相鄰面，并將所有相鄰面添加到相鄰面集合alladjs中；

48、(3-5)設置計數(shù)器n＝0；

49、(3-6)判斷計數(shù)器n是否小于相鄰面集合alladjs中相鄰面的總數(shù)，如果是則轉入步驟(3-7)，否則轉入步驟(3-10)；

50、(3-7)判斷相鄰面集合alladjs中的第n個相鄰面alladjs[n]是否是合法平面，如果是則轉入步驟(3-9)，否則轉入步驟(3-8)；

51、(3-8)判斷相鄰面集合alladjs中的第n個相鄰面alladjs[n]是否是合法圓柱面，如果是則轉入步驟(3-9)，否則轉入步驟(3-11)；

52、(3-9)設置計數(shù)器n＝n+1，并返回步驟(3-6)；

53、(3-10)利用相鄰面集合alladjs中的面allfaces[i]和所有相鄰面alladjs構造槽特征，并且在槽特征中記錄面allfaces[i]為底面，將槽特征加入管理器allfeatures中管理，返回步驟(3-11)；

54、(3-11)計數(shù)器m＝m+1，返回步驟(3-2)；

55、優(yōu)選地，步驟(4)包括以下子步驟：

56、(4-1)設置計數(shù)器o＝0；

57、(4-2)判斷計數(shù)器o是否小于管理器allfaces中面的總數(shù)，如果是則轉入步驟(4-3)，否則過程結束；

58、(4-3)判斷管理器allfaces中第o個面allfaces[o]是否是合法的倒圓面，如果是則轉入步驟(4-4)，否則轉入步驟(4-5)；

59、(4-4)利用第o個面allfaces[o]構造倒圓特征，并將該倒圓特征加入管理器allfeatures中；

60、(4-5)設置計數(shù)器o＝o+1，返回步驟(4-2)；

61、步驟(5)包括以下子步驟：

62、(5-1)設置計數(shù)器p＝0；

63、(5-2)判斷計數(shù)器p是否小于管理器allfaces中面的總數(shù)，如果是則轉入步驟(5-3)，否則過程結束；

64、(5-3)判斷管理器allfaces中的第p個面allfaces[p]是否是合法的倒角面，如果是則轉入步驟(5-4)，否則轉入步驟(5-5)；

65、(5-4)利用第p個面allfaces[p]構造倒角特征，并將該倒角特征加入管理器allfeatures中；

66、(5-5)計數(shù)器p＝p+1，返回步驟(5-2)；

67、優(yōu)選地，步驟(6)包括以下子步驟：

68、(6-1)設置計數(shù)器q＝0；

69、(6-2)判斷計數(shù)器q是否小于管理器allfaces中面的總數(shù)，如果是則轉入步驟(6-3)，否則過程結束；

70、(6-3)判斷管理器allfaces中的第q個面allfaces[q]是否是合法的外圓柱面，如果是則轉入步驟(6-4)，否則轉入步驟(6-5)；

71、(6-4)利用第q個面allfaces[q]構造外圓柱特征，并將該外圓柱特征加入管理器allfeatures中；

72、(6-5)設置計數(shù)器q＝q+1，返回步驟(6-2)；

73、步驟(7)包括以下子步驟：

74、(7-1)設置計數(shù)器r＝0；

75、(7-2)判斷計數(shù)器r是否小于管理器allfaces中面的總數(shù)，如果是則轉入步驟(7-3)，否則過程結束；

76、(7-3)判斷管理器allfaces中第r個面allfaces[r]是否是合法的平面，如果是則轉入步驟(7-4)，否則轉入步驟(7-5)；

77、(7-4)利用第r個面allfaces[r]構造平面特征，并將該平面特征加入管理器allfeatures中；

78、(7-5)計數(shù)器r＝r+1，并返回步驟(7-2)。

79、優(yōu)選地，步驟(9)包括以下子步驟：

80、(9-1)設置計數(shù)器s＝0；

81、(9-2)判斷計數(shù)器s是否小于管理器allfeatures中特征的總數(shù)，如果是則轉入步驟(9-3)，否則過程結束；

82、(9-3)判斷管理器allfeatures中第s個特征allfeatures[s]是否是孔特征，如果是則轉入步驟(9-4)，否則轉入步驟(9-5)；

83、(9-4)為孔特征allfeatures[s]生成對應的制造特征體，并將該制造特征體記錄到孔特征allfeatures[s]中，然后轉入步驟(9-11)；

84、(9-5)判斷第s個特征allfeatures[s]是否是槽特征，如果是則轉入步驟(9-6)，否則轉入步驟(9-7)；

85、(9-6)為槽特征allfeatures[s]生成對應的制造特征體，并將該制造特征體記錄到特征allfeatures[s]中，然后轉入步驟(9-11)；

86、(9-7)判斷特征allfeatures[s]是否是外圓柱特征，如果是則轉入步驟(9-8)，否則轉入步驟(9-9)；

87、(9-8)生成外圓柱特征allfeatures[s]對應的制造特征體，并將制造特征體記錄到特征allfeatures[s]中，然后轉入步驟(9-11)；

88、(9-9)判斷特征allfeatures[s]是否是平面特征，如果是則轉入步驟(9-10)，否則轉入步驟(9-11)；

89、(9-10)生成平面特征allfeatures[s]對應的制造特征體，并將該制造特征體記錄到特征allfeatures[s]中，然后轉入步驟(9-11)；

90、(9-11)計數(shù)器s＝s+1，并返回步驟(9-2)；

91、優(yōu)選地，步驟(10)具體為，對工藝路線中的每一道加工工序而言，首先，獲取該加工工序在管理器allfeatures中所關聯(lián)的特征，然后，根據(jù)該特征的類型，分別作以下兩類處理：

92、①如果特征的類型是孔、槽、外圓柱、或者平面，則直接獲取到特征中記錄的制造特征體，然后利用工具opencascade將該制造特征體與前一道加工工序的工序模型做布爾差運算，從而得到當前加工工序的工序模型；

93、②如果特征的類型是倒圓或倒角，首先，根據(jù)該特征獲取對應的面pface，然后，獲取倒圓大小或倒角厚度fval，利用工具opencascade獲取面pface上的一點pt和方向vec4，將點pt沿方向vec4偏置距離fval，得到一個新點offpt，獲取前一個加工工序的工序模型，利用工具opencascade獲取該工序模型的所有邊，從所有邊中找到一條距離點offpt最近的邊pedge，利用工具opencascade對邊pedge做倒圓或倒角處理，得到的模型即為加工工序的工序模型。

94、按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種生成機加件工序模型的系統(tǒng)，包括：

95、第一模塊，用于獲取設計模型，并讀取該設計模型中所有的面，并將每個面加入預先設置的管理器allfaces中；

96、第二模塊，用于針對第一模塊獲取的每個面而言，識別所有孔特征并構造孔特征對象、獲取孔特征數(shù)據(jù)并保存到空特征對象中，將獲取的所有孔特征對象加入預先建立的管理器allfeatures中。

97、第三模塊，用于針對第一模塊得到的管理器allfaces中的每個面而言，獲取該面對應的槽特征，并將獲取的槽特征加入預先建立的管理器allfeatures中，并計算每個槽特征的對應參數(shù)。

98、第四模塊，用于針對第一模塊得到的管理器allfaces中的每個面而言，獲取該面的倒圓特征，并將獲取的該面的倒圓特征加入管理器allfeatures中。

99、第五模塊，用于針對第一模塊得到的管理器allfaces中的每個面而言，獲取該面的倒角特征，將獲取的該面的倒角特征加入管理器allfeatures中。

100、第六模塊，用于針對第一模塊得到的管理器allfaces中的每個面而言，獲取該面的外圓柱特征(例如圓柱的軸線位置、圓柱兩端圓心的位置等)，將獲取的該面的外圓柱特征加入管理器allfeatures中。

101、第七模塊，用于針對第一模塊得到的管理器allfaces中的每個面而言，獲取該面的平面特征，并將獲取到的該面的平面特征加入管理器allfeatures。

102、第八模塊，用于獲取工藝設計師根據(jù)設計模型編制的工藝路線，其包括多道加工工序，并且每道加工工序與管理器allfeatures中的一個特征相關聯(lián)；

103、第九模塊，用于針對管理器allfeatures中的每一個特征而言，生成該特征對應的制造特征體，并將該制造特征體記錄到管理器allfeatures中的該特征中。

104、第十模塊，用于針對第八模塊獲取的工藝路線中的每一道加工工序而言，獲取該加工工序在管理器allfeatures中所關聯(lián)的特征，從該特征中獲取記錄的制造特征體，獲取該加工工序在工藝路線中前一道加工工序的工序模型，并將該工序模型與該特征對應的制造特征體做布爾差運算，以得到該加工工序的工序模型。

105、總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，能夠取得下列有益效果：

106、(1)本發(fā)明由于采用了步驟(2)至步驟(7)，其利用特征識別算法識別了孔特征，槽特征，倒圓特征，倒角特征，外圓柱面特征，平面特征，將多個面構造成一個特征管理，快速獲取了特征參數(shù)，為后續(xù)工序模型的自動生成做了數(shù)據(jù)準備，同時由于采用了步驟(9)和步驟(10)自動生成工序模型，因此計算過程效率高，計算速度快；

107、(2)本發(fā)明由于采用了步驟(9)，針對倒圓特征和倒角特征生成工序模型做了特殊處理，充分考慮了倒圓和倒角由于結構復雜難以生成制造特征體的性質，采用了查找邊然后正向倒圓或倒角的方法，提高了工序模型生成的準確率；

108、(3)本發(fā)明邏輯簡單，其采用的特征識別步驟、制造特征體生成步驟、以及工序模型生成步驟易于排錯，同時也方便調整擴充，對不同場景稍微調整便可適應，提高了發(fā)明的適用性；

109、(4)本發(fā)明操作簡單，特征識別過程和工序模型自動生成過程均可自動進行，操作時只需要讀取模型文件等幾步操作即可生成工藝模型，操作簡單便捷，對使用者的要求不高。