三维机加工艺设计及应用技术研究

三维机加工艺设计及应用技术研究

梁鹏伟

浙江华亿工程设计股份有限公司 浙江绍兴 312600

摘 要：通过图形处理软件展开三维设计，可以凭借其快捷、方便、准确以及简单的特点，得到产品的效果图和三维模型，另外还能够按照三维模型将标准化的施工图纸输出。本文将基于三维图形设计技术，探究在三维机设计期间的应用措施。

关键词：三维机加工艺；设计；应用技术

二维设计期间，对于设计人员提出的要求很高，特别是产品结构比较复杂的时候，经常性的出现设计错误。利用三维软件展开设计，可以增加设计成果的科学性和可靠性。

1.三维机加工工艺信息模型分析

计算机图形处理技术随着现代科学技术发展而逐渐成熟，在机械设计期间，三维软件所产生的作用不容忽视，产品制造期间，机械设备加工处理是尤其关键的步骤，该环节若是处理不当，将会造成过产品后期装配发生问题，甚至影响到产品的质量性能和产品成本生产成本支出。此外，科学技术的研发和使用，在很大程度上造成企业的人力资源、物力资源和财力资源受到损失。建立三维机加工工艺信息模型，其方式在当前的时代背景下，具有两种方式，一种是发展相对成熟的CAD制图软件，通过对CAD系统的二次开发，可以将三维设计板块加入其中，完成三维设计。另一种是格式转换，将三维设计模型转化得到中性格式，如step格式。之后再将得到的中性格式存入到工艺设计系统当中完成三维机加工处理。虽然，不同的计算机辅助工艺设计系统在应用期间存在着差异性，但是工艺内容发布期间都已经提供了丰富的接口，所以在实际应用的过程中，可以忽视计算机辅助工艺设计系统之间的差异性，整体化对待仿真系统、工艺设计以及模型设计。

机加工艺所包含的内容有零件模型、毛坯模型以及工序模型等多个不同时间段的三维模型，此外，还需要对毛坯模型、零件模型和工序模型三者的之间的关系作出良好的控制，若是有某个模型在应用期间出现问题，那么需要对其前后相对应的模型做出及时调整，要求能够随着模型的变化而自动变化。三维机加工工艺是对三维设计关键环节的传承与创新。面向三维的机加工工艺，制造特征是其基础，其中编制加工工艺和存储零部件信息以及最后完成的加工仿真工作，都是其基础环节，所以在具体设计期间，最为重要的工作内容之一，便是将加工特征提取完成。特别是对于结构比较复杂的零部件，需要利用映射关系对制造特征作出识别，提出零部件三维模型特征，完成模型构建，保证将各类信息全面地传递给设计人员。

2.三维机加工工艺设计措施

三维机加工工艺所包含有丰富的内容，不仅有毛坯模型等信息数据，还具有零件模型和工序模型，在应用期间可统筹与协调零件、毛坯以及工序三者之间的关系，若是某个模型出现变化，将会造成模型体随之发生变化，在机械加工领域中，三维机加工工艺已经成为必然趋势。

三维机加工工艺设计过程中，在零部件中包含有大量的常用件、标准件和厂商件模型，设计时应用Auto CAD二维软件工具完成无缝集成，将得到的集成传输到CAD软件内，在设计产品的环节中，工程师要高效调动各类零部件资源模型，构建其造型较难的模型或者是各类实体模型。此外，设计人员可借助于使用三维软件，通过零件库功能和搜索功能，快速搜索零件库中需要加工的零件，校准并明确加工零部件的几何信息、实际属性以及标注信息，最后在工艺文件中融入三维模型。

一般的，在落实三维机加工工艺期间，要就制造的实体零部件外形进行产品加工，加工时要严格按照存储的零部件信息和加工工艺，精准的提取加工实体零部件的外形信息。若是零部件具有十分复杂的外部结构，更加需要按照上述标准设计施工，例如倒圆、螺纹孔和倒角等典型的模型。在面对种种情况的时候，要以它们相互之间的映射关系作为基础，识别制造实体的基本特征，从多个角度调用和抽取零部件特征信息，最终制作完成一个精准性的、系统性的模型，最终使得三维设计环节朝向工艺信息方向转化。

识别完成制造特征后，要以外形等基本信息相结合，对模型进行模拟，之后再次明确零部件加工工序，自动化生成工序模型文件，详细注明进给量、切削深度、加工精度、主轴转速以及机床等工序中的各类工艺参数。在所有的工序环节中，要对工序模型图的被加工面粗糙程度以及加工基准面精准度做好标注，之后再对工序中的实际尺寸进行标明。完成上述加工内容以后，可选择应用CAM集成模块自动输出所有施工工序的加工代码、仿真加工过程以及刀位文件。

3.三维机加工艺设计应用技术现状

在未来，机加工艺在未来的发展中，将会朝向三维化以及无纸化方向发展，这即将成为主流趋势。但是就我国国内的基本情况看来，机加工艺设计以二维图纸为基础，仍旧处于主流趋势，想要真正的实现三维化或者是无纸化，仍旧有很长的路要走。

3.1三维机加工艺设计时的形状问题

利用三维加工艺对设计的机械零部件模型构建期间，只能够将零部件模型的基本性质表现出来，在表现关键尺寸与精准度的时候，其效果相对较差，比如粗糙度、加工符号、形位公差、尺寸链等基本信息。在制造零部件期间尺寸的时候，需要严格按照精准度开展，也无形之中使得零部件设计与制造的成本增加。倘若零部件设计制造期间按照普通零部件设计制造方式加工，那么最终生产出来的零部件产品将不能够达到使用要求。

3.2国内加工情况

当前我国国内加工情况评价，主要是以设计制造人员的操作习惯和知识水平为依据，熟练地使用三维软件是一个循序渐进的过程，漫长的学习过程在很大程度上对全面普及三维机加工艺存在严重阻碍。

3.3全三维设计处理

很多零部件设计加工企业在设计期间，已经实现了全三维设计，部分零部件加工企业在工艺设计期间也完成三维化设计。但是三维工艺在设计应用中，需要利用硬件设备完成，将PAD等移动终端设备安装在车间中，无疑会使得企业成本支出增加。从经济领域方面展开分析，其经济效益远不如二维图纸，所以，也在无形之中也会制约三维机加工艺设计发展。

4.对企业信息化设计制造的积极作用

传统的二维工艺设计经常性的出现绘制工序繁琐问题，导致在实际生产期间出现各种歧义，造成后续制作和跟进存在各种问题，难以为加工检测以及公差分析等工作提供必要的数据信息支持。在信息化系统中，工艺数据占据很大的比重，所以计算机要高度识别工艺信息，越是全面掌握机加信息，在生产期间工艺指导作用表现得就越智能化。三维机加工艺可以将验证手段和数字化造型提供给用户。生产制造是以三维模型为源头，优化改变工艺信息继承模式可显著提升企业数据信息化管理进程，从提取产品模型加工信息再到分系统加工工艺设计，最后是仿真分析，三维工艺信息资源通过作用三维机加工艺与技术完成无缝隙和可视化对接。在智能化制造过程当中，全三维环境是基础和前提，在未来，机械零部件设计与制作必定是基于工艺模型和三维设计技术，按照实际设计与制作需求，逐渐降低二维工程图纸作用。

结束语

三维机加工艺设计与应用，可以提升数据集成与业务协同度，增强工艺编制效率与智能化程度，直观表现出工艺输出。最为主要的是，可以直接从三维模型中获取原始数据信息。随着现代科学技术的研究与发展，三维机加工艺将会日渐完善与普及。

参考文献：

1. 郑青云.SolidWorks软件在机械加工工艺中的应用[J].大科技，2019,(11):174-175.

2. 苏霄.三维机加工艺设计及应用技术研究[J].石化技术，2017,24(07):116+71.