基于Creo的三维机加工工序模型构建方法研究

一、引言

    传统机加工工艺设计以工程图为设计数据输入，通过二维CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺设计）系统完成工艺简图绘制及工艺设计，最后打印生成纸质工艺文件，与工程图一起在生产现场使用。工艺文件作为连接工艺规划和一线生产制造之间的信息载体，是一线工作人员的工作指导，具有十分重要的地位。

    随着MBD（Model-Based Definition，基于模型定义）技术的发展和深入应用，在三维环境下开展工艺设计已成为发展趋势。MBD是一个用集成的三维模型来完整表达产品定义信息的方法，在设计、工艺、制造、检验、销售和维修等全生命周期中的每个阶段被赋予本阶段的相关数据，能很好地实现继承和共享，也能按照需求进行分类管理和显示。按照MBD技术的思想及要求，工序模型将取代传统二维工艺纸质载体，作为生产制造的唯一信息载体，对三维机加工工艺设计的实施有重要影响。目前主流CAD软件厂商已实现在软件产品中集成特征构建、信息三维标注等功能，为在三维环境下开展工艺设计奠定了基础。Cre02.0是PTC公司推出的CAD/CAM/CAE软件，与Pro/ENGINEER相比在柔性建模、三维标注等方面的功能和操作性都得到了较大幅度提升。本文以Cre02.0为软件平台，分析三维机加工工序模型构建的技术途径。

二、三维机加工工艺设计业务场景描述

    目前，设计阶段的全三维化已基本普及，而工艺设计环节仍以二维为主，以三维模型作为设计端向下游发放唯一数据载体的趋势越来越明显。传统二维工艺设计方法与上游三维数据脱节，信息提取和转换需依靠手工完成，无法有效保证数据一致性和完整性，存在着很多问题，例如无法有效利用设计模型信息、数据共享困难、设计知识获取和管理混乱等，与上游的全三维数字化设计和下游的先进制造工艺及装备不相适应，逐渐成为技术发展的瓶颈。

    三维机加工工艺设计业务场景如图1所示，工艺设计师接收设计任务，登陆PDM系统下载零件MBD设计模型，作为机加工工艺设计的输入，进而开展工艺设计。三维机加工工艺设计主要包括工艺规程规划、工序模型建模，制造资源制定、数控程序设计等工作，其中工艺规程规划用于确定零件的加工路线；工序模型建模是指构建面向制造各工序对应的三维模型；制造资源指定用于明确加工过程各工序涉及到的各种制造资源，如机床、刀具、工装及辅料等；数控程序设计是指根据加工需要，基于工序模型设计数控程序，并进行必要的切削加工仿真和验证。工艺设计完成后，进行必要的模型检查，将机加工工艺数据检入PDM系统，并发起工艺签审流程。信息化部门完成签审后工艺数据的归档，并向制造部门发放轻量化工艺数据。制造部门根据生产现场任务排产需求，将对应的工艺数据推送到车间显示终端，指导现场加工。其中，工序模型建模是三维机加工实施的核心问题。工序模型是用三维手段表现工序加工结果并承载机加工工艺信息的模型，表达了各工序加工后的三维状态和加工约束，不仅能直观地表达加工结果，还可以为工艺分析、数控程序设计、加工结果检测提供数据来源，其准确、快速的构建直接影响到三维机加工工艺实施的效率与效果，是三维工艺的关键司题之一。