雷达结构三维工艺设计系统研究

雷达产品结构复杂、精度高、零部件繁多，具有品种多、批量小 的生产特点，工艺设计直接影响到雷达的研制周期。随着基于模型定义技术的推广应用，企业 已基本采用三维计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)软件进行雷达结构设计。然而，工艺设计仍然采用传统的基于二维工程图的工艺设计方法，这种工艺设计方法存在很多问题 ：首先 ，设计 阶段 已经采 用全三维 的基于模型的数字化定义技术，当产品从设计阶段延伸到工艺 阶段 时出现三维数据 的断层”，现 有的工艺设计 方法不 能直接 利用设 计产 生 的三 维模型 ，在工艺设计时将 三维模型转换为二维工程图 ，并需要手工维护大量的三维到二维转换的不增值环节；其次，传统的二维工艺设计主要以自然语言来描述工艺设计中的工序，并辅以二维工序简图，工艺设计的力度比较大，文字描述很难对复杂零件的加工进行准确的描述，二维工序简图通常作为文字描述的补充 ；再次 ，工艺设计过程中的工艺任务分配、审签仍然采用纸质文件流转的方式，使得工艺设计过程不能够得到有效控制，直接导致雷达研制周期的延长；最后 ，生产现场仍然采用传统的二维纸质工艺文件，工人通常需要花大量的时间去理解整个工序过程，容易产生歧义，经常需收稿 日期 ：2013 03 22；修回 日期 ：2013-04-19基金项 目：国防基雌研 资助项 目(No.AII 20110003，A1120131044)；国防技术基雌划资助项 目(No.Z312011B003，Z312012B001，B3120131100)2013年第 4期 田富君 ：雷达结构三维工艺设计 系统研究 439坯模 型作为输入 ，从 毛坯模型到设计模 型逆 向生成每道工序的工序模型 ，建立了如 图 2所示雷达结构工艺设计过程模型。

图 2 雷达结构工艺设计过程(1)加 工特征 识 别从雷达结构设计模型上面识别出加工特征信息，加工特征信息包括特征几何信息的定义和产品制造信息的定义。其中，特征几何信息是指组成加工特征形状的几何元素集合，产品制造信息是指加工特征 的几何参数信 息，如孔 的直径 和公差信息。

(2)工序定义从第-道工序开始，定义每道工序的加工工艺信息。工序定义的内容包括工序基本信息和工序用到的制造资源信息，其中，工序基本信息包括工序号、工序名称、工序内容，工序用到的制造资源信息主要是指工序所采用的加工设备信息。

(3)工步生成定义工序下的工步信息，确定每个工步所要加工的加工 特征 ，并根据 加工特征 映射 出特征 的加工方法信息。工步定义的内容包括工步基本信息，工步加工的加工特征，所采用的制造资源信息，以及切削参数信息。其中，工步基本信息包括工步号、工步内容，工步所采用的制造资源信息主要是指刀具 以及 刀具的参数信息 ，切 削参数 包括主轴转速、进给量、加工余量等。

(4)工序尺寸标注与工序模型生成根据本道工序的加工工序信息，以毛坯模型为基础，参照设计模型，交互生成本道工序的工序模型。然后，依据 GB/T24734《技术产品文件 数字化产品定义数据通则 》[ ]系列标准 ，在工序模型上面标注装夹定位基准、工序尺寸等信息。

(5)三维工艺发布工艺设计完成之后，通过 B/s架构的工艺信息浏览器来实现三维工艺设计信息的浏览，以便指导现场操作人员的加工。

4 关键技术研究4.1 基于模型定义的工艺信息表达技术在传统的二维工艺设计过程当中，工艺信息存储在关系数据库当中。在三维环境下，工艺信息以三维工序模型为载体，工艺设计过程中的产品制造信息(尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等)和工艺设计信息(工序信息、工步信息等)都存储在三维模型当中 ]。为了实现基于模型的工艺信息定义，本文 对 三维 模 型 的元 数 据 (例 如，对 于Pro/E来讲，其内置已定义的元数据就有 70多项)进行扩展，对工序模型节点扩展工序基本信息元数据，如工序号、工序名称、工步内容等。在实际应用过程中，从工序模型当中将元数据信息提取出来，并通过应用程序界面将工艺信息展示给用户。

二维工艺设计中的工艺信息通常以自然语言来描述 ，现场操 作人员通常需要花 费大量的时 间去理解零件的加工过程 。符号相对于 自然语言来说，直观、便于理解、描述统-。因此，若将工艺信息符号化 ，则 可以方便现场操作人员更好 地理解工艺过程。为此，本文提出了-种三维工艺信息表示符号，三维工艺信息符号及其各组成部分的含义如图 3所示。

-2 I ! l簦! l - 薯； - 薯 I l I I I I ，： I ! - 刀具参数 ： ： ! ： (不可省嘲： ： ： ； L- - 加工参数 ； ；! (不可省嘲： ： ： - 刀具符号标识 ； ； ； f不可省喃： ： L -工艺方法标识 ；(不可省略)i L 鲁l 数量f可省略)图 3 -种三维工艺信息表示符号4.2 基于知识的智能工艺决策方法工艺的自动决策-直是 CAPP系统难以解决的问题。在传统的二维工艺设计过程当中，由于缺乏模型几何信息与产品制造信息(尺寸、公差、表面粗糙度等)等源头数据的支持，工艺设计难以实现自动决策。在 MBD模式下，三维模型包含精442 雷达科学与技术 第 1l卷第 4期