一種電火花加工特征識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，包括步驟如下：步驟一：載入零件CAD模型和工序毛坯模型；步驟二：確定B-rep模型中邊的類型；步驟三：識(shí)別加工區(qū)域并確定其類型；步驟四：確定加工方向和加工坐標(biāo)系；步驟五：分解加工區(qū)域，提取加工特征。在模具鑲塊件的復(fù)雜產(chǎn)品的EDM加工過程中，通過本發(fā)明的一種電火花加工特征識(shí)別方法能夠有效地解決EDM加工特征獲取，為電極設(shè)計(jì)、加工工藝優(yōu)化提高技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)EDM加工的CAD/CAM集成，提高加工效率。
【專利說明】一種電火花加工特征識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電火花加工特征識(shí)別方法，具體涉及一種利用零件CAD模型的B-rep信息進(jìn)行電火花加工特征識(shí)別的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電火花加工(EDM)技術(shù)作為一種特種加工技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于模具鑲塊件等復(fù)雜產(chǎn)品的窄縫、內(nèi)清角、復(fù)雜型腔的加工中，制定合理的EDM加工工藝對(duì)于提高加工效率和控制加工成本有著至關(guān)重要的影響。雖然EDM設(shè)備已經(jīng)具備了較高的自動(dòng)化水平，但EDM電極設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)的制定還是由工藝人員依據(jù)其經(jīng)驗(yàn)以交互的方式完成，還沒能實(shí)現(xiàn)CAD/CAM有效集成。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)EDM的CAD/CAM有效集成，必須從零件CAD模型中自動(dòng)識(shí)別并分解EDM加工區(qū)域(以下簡(jiǎn)稱加工區(qū)域)，提取EDM加工特征(以下簡(jiǎn)稱加工特征)，實(shí)現(xiàn)電極自動(dòng)生成和加工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此加工特征的識(shí)別是實(shí)現(xiàn)EDM的CAD/CAM有效集成，提高加工效率、控制加工成本的關(guān)鍵技術(shù)。由于EDM工藝的特殊性及加工區(qū)域中存在有復(fù)雜型腔、窄縫、內(nèi)清根等復(fù)雜加工區(qū)域，采用現(xiàn)有的加工特征識(shí)別方法很難識(shí)別并分解加工區(qū)域，提取滿足工藝要求的加工特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種電火花加工特征識(shí)別方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，包括步驟如下:
[0007]步驟一:載入零件CAD模型和工序毛坯模型；
[0008]步驟二:確定B-rep模型中邊的類型；
[0009]步驟三:識(shí)別加工區(qū)域并確定其類型；
[0010]步驟四:確定加工方向和加工坐標(biāo)系；
[0011]步驟五:分解加工區(qū)域，提取加工特征。
[0012]前述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟二包括:根據(jù)邊拓?fù)溧徑用娴姆ㄏ蛄繆A角和邊的底層幾何元素類型將B-rep模型中的邊分為直線凹邊、直線凸邊、曲線凹邊和曲線凸邊四種類型。
[0013]前述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟三包括:
[0014]步驟3a:剔除非加工區(qū)域邊；
[0015]步驟3b:識(shí)別加工區(qū)域；
[0016]步驟3c:確定加工區(qū)域類型。
[0017]前述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟3a包括:首先識(shí)別CAD模型上與工序毛坯模型邊共線的拓?fù)溥叄缓髮?duì)所述拓?fù)溥呑鰟h除標(biāo)記，將CAD模型的B-rep模型分解為RB-rep,所述RB_rep為所述加工區(qū)域的B_rep模型。[0018]前述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟3b包括:首先根據(jù)RB-rep中拓?fù)溥咁愋图捌渫負(fù)浣Y(jié)構(gòu)提取加工區(qū)域的凸邊環(huán)，然后利用凸邊環(huán)的拓?fù)湫畔⒆R(shí)別EDM加工區(qū)域。
[0019]前述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟3c包括:將獲取的加工區(qū)域分為凹槽型和凹槽孤島型，凹槽型加工區(qū)域分為封閉型和開放型兩種類型。
[0020]前述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟四包括:
[0021]步驟4a:根據(jù)與加工區(qū)域起始凸邊環(huán)的凹邊方向?yàn)椴煌愋偷募庸^(qū)域選擇加工方向；
[0022]步驟4b:以確定的加工方向?yàn)閆軸，起始凸邊所在方向?yàn)閆軸正方向，加工區(qū)域內(nèi)的任一點(diǎn)為原點(diǎn)建立當(dāng)前加工區(qū)域坐標(biāo)系。
[0023]前述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟五包括:從所述步驟三確定的加工區(qū)域的起始凸邊環(huán)開始按照廣度優(yōu)先和凸邊優(yōu)先規(guī)則沿Z軸負(fù)方向搜索加工區(qū)域內(nèi)的拓?fù)溥叄凑者叺耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)加工區(qū)域逐層分解，提取加工特征，直至加工區(qū)域內(nèi)所有邊都被訪問。
[0024]本發(fā)明的有益之處在于:在模具鑲塊件的復(fù)雜產(chǎn)品的EDM加工過程中，通過本發(fā)明的一種電火花加工特征識(shí)別方法能夠有效地解決EDM加工特征獲取，為電極設(shè)計(jì)、加工工藝優(yōu)化提高技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)EDM加工的CAD/CAM集成，提高加工效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明一種電火花加工特征識(shí)別方法的流程示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明基于圖1的進(jìn)一步的流程示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明B-1^p模型中拓?fù)溥叺念愋褪疽鈭D；
[0028]圖4是本發(fā)明一種零件的B-rep模型示意圖；
[0029]圖5是圖4零件的工序毛坯B-1^p模型示意圖；
[0030]圖6是圖4零件的加工區(qū)域B-rep模型示意圖；
[0031]圖7是本發(fā)明加工區(qū)域凸邊環(huán)的示意圖；
[0032]圖8是本發(fā)明加工區(qū)域一凸邊環(huán)的示意圖；
[0033]圖9是本發(fā)明加工區(qū)域二凸邊環(huán)的示意圖；
[0034]圖10是本發(fā)明獲取凸邊環(huán)結(jié)束時(shí)的示意圖；
[0035]圖11是本發(fā)明單環(huán)凸邊環(huán)和多環(huán)凸邊環(huán)的示意圖；
[0036]圖12是本發(fā)明鄰接型凸邊環(huán)的示意圖；
[0037]圖13是本發(fā)明嵌套型凸邊環(huán)的示意圖；
[0038]圖14是本發(fā)明凸邊環(huán)分解中共享凸邊集和非共享凸邊集示意圖；
[0039]圖15是本發(fā)明嵌套型凸邊環(huán)分解為鄰接型凸邊環(huán)的示意圖；
[0040]圖16是本發(fā)明起始凸邊環(huán)的示意圖；
[0041]圖17是本發(fā)明過程凸邊環(huán)的示意圖；
[0042]圖18是本發(fā)明加工區(qū)域的示意圖； [0043]圖19是本發(fā)明凹槽型加工區(qū)域的示意圖；
[0044]圖20是本發(fā)明凹槽孤島型加工區(qū)域的示意圖；[0045]圖21是本發(fā)明開放型加工區(qū)域的示意圖；
[0046]圖22是本發(fā)明閉合型加工區(qū)域的示意圖；
[0047]圖23是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域確定加工方向示意圖；
[0048]圖24是本發(fā)明確定閉合凹槽型加工區(qū)域的加工方向示意圖；
[0049]圖25是本發(fā)明確定開放凹槽型加工區(qū)域的加工方向示意圖；
[0050]圖26是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中邊搜索的示意圖；
[0051]圖27是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中中凸邊延伸的示意圖；
[0052]圖28是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的加工特征的示意圖；
[0053]圖29是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中起始凸邊環(huán)的示意圖；
[0054]圖30是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中邊搜索的示意圖；
[0055]圖31是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中凸邊延伸的示意圖；
[0056]圖32是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的加工特征的示意圖；
[0057]圖33是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中起始凸邊環(huán)的示意圖；
[0058]圖34是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中邊搜索的示意圖；
[0059]圖35是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中凸邊延伸的示意圖；
[0060]圖36是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的第一個(gè)加工特征的示意圖；
[0061]圖37是本發(fā)明閉合凹槽型加工區(qū)域的第二個(gè)加工特征的示意圖；
[0062]圖38是本發(fā)明開放凹槽型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別的示意圖；
[0063]圖39是本發(fā)明開放凹槽型加工區(qū)域的第一個(gè)加工特征的示意圖；
[0064]圖40是本發(fā)明開放凹槽型加工區(qū)域的第二個(gè)加工特征的示意圖；
[0065]圖41是本發(fā)明開放凹槽型加工區(qū)域的第三個(gè)加工特征的示意圖；
[0066]圖42是本發(fā)明開放凹槽型加工區(qū)域的第四個(gè)加工特征的示意圖；
[0067]圖43是本發(fā)明開放凹槽孤島型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中干涉檢測(cè)的示意圖；
[0068]圖44是圖43加工區(qū)域的加工特征示意圖；
[0069]圖45是本發(fā)明開放凹槽孤島型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中干涉檢測(cè)的示意圖；
[0070]圖46是圖45加工區(qū)域的第一個(gè)加工特征示意圖；
[0071]圖47是圖45加工區(qū)域的第二個(gè)加工特征示意圖；
[0072]圖48是圖45加工區(qū)域的第三個(gè)加工特征示意圖；
[0073]圖49是圖45加工區(qū)域的第四個(gè)加工特征示意圖；
[0074]圖50是圖45加工區(qū)域的第五個(gè)加工特征示意圖；
[0075]圖51是本發(fā)明開放凹槽孤島型加工區(qū)域的加工特征識(shí)別中干涉檢測(cè)示意圖；
[0076]圖52是圖51加工區(qū)域的第一個(gè)加工特征示意圖；
[0077]圖53是圖51加工區(qū)域的第二個(gè)加工特征示意圖；
[0078]圖54是圖51加工區(qū)域的第三個(gè)加工特征示意圖；
[0079]圖55是圖51加工區(qū)域的第四個(gè)加工特征示意圖；
[0080]圖56是圖51加工區(qū)域的第五個(gè)加工特征示意圖。
[0081]圖中附圖標(biāo)記的含義:
[0082]1、曲線凸邊，2、直線凸邊，3、曲線凹邊，4、直線凹邊，5、多環(huán)凸邊環(huán)，6、單環(huán)凸邊環(huán)，7、共享凸邊，8、共享凹邊，9、非共享凸邊，10、加工區(qū)域拓?fù)涿妫?1、凸邊延伸拓?fù)涿妫?2、虛拓?fù)涿妗?br> 【具體實(shí)施方式】
[0083]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0084]本發(fā)明的目的在于提供一種EDM加工特征識(shí)別方法，該方法創(chuàng)造性地利用零件CAD模型的B-rep信息，從模具鑲塊件等復(fù)雜產(chǎn)品模型中識(shí)別并分解窄縫、內(nèi)清角、復(fù)雜型腔等EDM加工區(qū)域，提取加工特征，該方法能為EDM的電極優(yōu)化設(shè)計(jì)、工藝方案優(yōu)化等關(guān)鍵問題解決提供技術(shù)支持，對(duì)于EDM的CAD/CAM集成有著極其重要的意義。
[0085]本發(fā)明輸入是零件CAD模型和工序毛坯模型。本方法源于對(duì)EDM加工過程和電極可加工性的分析。從加工過程分析可知，B-rep模型上凸邊是EDM加工過程中電極切入工序毛坯和不同EDM工步交叉殘留的痕跡。B-rep模型內(nèi)部與加工方向平行的直線凹邊是EDM加工過程中電極進(jìn)給殘留的痕跡,其他所有凹邊都是EDM加工結(jié)束時(shí)電極成型面殘留的痕跡，因此拓?fù)溥吋捌浣Y(jié)構(gòu)的識(shí)別與分析是加工區(qū)域識(shí)別和加工特征提取的關(guān)鍵。本實(shí)施例中用不同形狀的陰影來在一張圖中標(biāo)識(shí)不同類型的拓?fù)涿妗?br> [0086]本發(fā)明的加工區(qū)域面又叫加工區(qū)域拓?fù)涿?0，其是需要采用EDM加工的面和由凹邊與此面相鄰的面的集合。本發(fā)明的凸邊延伸拓?fù)涿?1又叫凸邊延伸面，其是以邊搜索到的凸邊為掃掠線、過凸邊任意端點(diǎn)且平行于X或Y軸的直線為準(zhǔn)線，做掃掠平面截交于加工區(qū)域面所形成的面。本發(fā)明的虛拓?fù)涿?2是以開放凹槽型加工區(qū)域的開放側(cè)的拓?fù)溥厼閽呗泳€和準(zhǔn)線，做掃掠平面截交于加工區(qū)域面或另一虛面所形成的面。本發(fā)明用加深的點(diǎn)劃線標(biāo)識(shí)凸邊或凹邊，即標(biāo)識(shí)線索邊。
[0087]參照?qǐng)D1和圖2所示，本發(fā)明一種電火花加工特征識(shí)別方法，包括步驟如下:
[0088]步驟一:載入零件CAD模型和工序毛坯模型；
[0089]步驟二:確定B-rep模型中邊的類型；
[0090]步驟三:識(shí)別加工區(qū)域并確定其類型；
[0091]步驟四:確定加工方向和加工坐標(biāo)系；
[0092]步驟五:分解加工區(qū)域，提取加工特征。
[0093]本發(fā)明步驟一中載入零件CAD模型和工序毛坯模型，即載入零件和工序毛坯的CAD模型到現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)中。
[0094]本發(fā)明步驟二中確定B-rep模型中邊的類型即根據(jù)邊拓?fù)溧徑用娴姆ㄏ蛄繆A角和邊的底層幾何元素類型確定邊的類型?，F(xiàn)有CAD模型中邊有圓弧(CATCircle)、橢圓弧(CATEllipse)、B 樣條曲線(CATNurbsCurve)、直線(CATLine)等類型。這些邊都是 CATCurve的派生類，通過IsATypeOf函數(shù)可以確定邊的類型。首先根據(jù)查詢結(jié)果將B-rep模型中邊分為直線邊和曲線邊兩大類；然后用公式(For.1)計(jì)算邊鄰接面夾角，判斷邊的凸凹性。
【權(quán)利要求】
1.一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，包括步驟如下: 步驟一:載入零件CAD模型和工序毛坯模型； 步驟二:確定B-rep模型中邊的類型； 步驟三:識(shí)別加工區(qū)域并確定其類型； 步驟四:確定加工方向和加工坐標(biāo)系； 步驟五:分解加工區(qū)域，提取加工特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟二包括:根據(jù)邊拓?fù)溧徑用娴姆ㄏ蛄繆A角和邊的底層幾何元素類型將B-rep模型中的邊分為直線凹邊、直線凸邊、曲線凹邊和曲線凸邊四種類型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟三包括: 步驟3a:剔除非加工區(qū)域邊； 步驟3b:識(shí)別加工區(qū)域； 步驟3c:確定加工區(qū)域類型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟3a包括:首先識(shí)別CAD模型上與工序毛坯模型邊共線的拓?fù)溥?，然后?duì)所述拓?fù)溥呑鰟h除標(biāo)記，將CAD模型的B-rep模型分解為若干個(gè)RB_rep,所述RB_rep為所述加工區(qū)域的B_rep模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟3b包括:首先根據(jù)RB-rep中拓?fù)溥咁愋图捌渫負(fù)浣Y(jié)構(gòu)提取加工區(qū)域的凸邊環(huán)，然后利用凸邊環(huán)的拓?fù)湫畔⒆R(shí)別EDM加工區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟3c包括:將獲取的加工區(qū)域分為凹槽型和凹槽孤島型，凹槽型加工區(qū)域分為封閉型和開放型兩種類型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟四包括: 步驟4a:根據(jù)與加工區(qū)域起始凸邊環(huán)的凹邊方向?yàn)椴煌愋偷募庸^(qū)域選擇加工方向； 步驟4b:以確定的加工方向?yàn)閆軸，起始凸邊所在方向?yàn)閆軸正方向，加工區(qū)域內(nèi)的任一點(diǎn)為原點(diǎn)建立當(dāng)前加工區(qū)域坐標(biāo)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種電火花加工特征識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟五包括:從所述步驟三確定的加工區(qū)域的起始凸邊環(huán)開始按照廣度優(yōu)先和凸邊優(yōu)先規(guī)則沿Z軸負(fù)方向搜索加工區(qū)域內(nèi)的拓?fù)溥?，并按照邊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)加工區(qū)域逐層分解，提取加工特征，直至加工區(qū)域內(nèi)所有邊都被訪問。
【文檔編號(hào)】B23H7/20GK103801776SQ201410065431
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】耿維忠, 陳正鳴, 何坤金, 蔣俊鋒, 吳云燕 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)