基于特征本体的三维工序模型生成方法研究

    随着三维CAD技术在企业数字化设计与制造中的广泛推广和应用，传统的二维CAPP系统已不能满足工艺设计与管理的需要。在三维环境下进行工艺设计、工艺资源管理、工艺知识表达等已成为企业工艺信息化发展的新需求。发展3D CAPP的关键技术之一是三维工序模型的构建和表达。现阶段针对工序模型表达的研究主要停留在单一地运用三维CAD系统交互建模的层面上，没有将工艺设计知识充分融入到建模过程中，导致建模效率低下，不便于信息的集成和3D CAPP技术的推广。针对上述问题，提出了一种借助CAM加工仿真软件、面向工艺知识本体生成工序模型的方法。充分运用本体知识引导工序模型的构建，以此来提高三维工艺设计的效率和工艺信息的表达能力，为3D CAPP技术的研究与应用提供更有利的技术支持。

1 特征本体的构建和表达

    工艺知识的有效组织和管理是高效构建工序模的重要前提。作者采用基于制造特征的工艺知识管理方法，在对企业产品零件特征进行分析、归纳的基础上，将零件的制造特征进行分类管理，创建企业的零件特征库。然后再对企业的工艺知识进行组织、分类，将制造特征与该特征相关的工艺知识相关联，并将典型特征及其关联的工艺知识封装为特征本体。通过构建特征本体来组织和表达工艺知识、反映工艺知识之间的联系，并以此来引导工序模型的构建。特征本体是对特征工艺知识的描述和总结。特征本体的构建过程就是从工艺知识中提取与制造特征相关联的概念、关系和属性，并合理地组织和表达的过程。特征本体的结构可由一个四元组表示：

Feature ontology={FI，C，R，A}

    FI表示特征的标识信息，包括特征所属零件、特征ID号、特征加工次序等基本信息。C表示特征加工领域的相关概念集合，包括特征加工方法类、机床类、夹具类、刀具类等。R为所定义概念间的关系集合，包括继承关系、并列关系以及特征加工时所涉及的基准关系、定位关系、约束关系等。A为概念和关系的属性集合，属性是对所定义类的性质描述，如机床的基本属性包括机床编号、名称、主轴转速、最大功率等。

    基于上述思想完成典型零件特征本体的创建，并通过OWL(ontology Web Consortium)本体描述语言对特征本体进行编码，将本体中定义的概念、关系和属性映射到具体的工艺知识载体中，如数据库文件。得到的本体映射文件可以辅助CAM加工仿真软件进行特征建模操作，实现特征本体信息向机加工操作的映射，为三维工序模型的生成提供辅助支持。

2 三维工序模型的构建流程