專利名稱：用于反向重新設計部件的方法和系統(tǒng)的制作方法
發(fā)明的
背景技術：
本發(fā)明涉及用于反向重新設計已有部件例如渦輪葉片的方法和系統(tǒng)，并涉及用于制造部件的方法。尤其是，本發(fā)明涉及一種通過發(fā)展用于部件設計的參數(shù)標準模型以及用于加工工具幾何形狀的加工工具標準模型而反向重新設計已有部件的方法和系統(tǒng)，并涉及利用參數(shù)和加工工具標準模型的制造方法。
經(jīng)受惡劣工作狀況的機器包括在機器的整個使用壽命中必須進行更換的大量部件。例如，渦輪發(fā)動機包括渦輪葉片和靜葉片，該渦輪葉片和靜葉片由于極熱的工作狀況而需要定期維修或更換。由于機器的較長工作壽命，且由于存檔和儲存性較差，目前正在使用的大量部件并沒有部件或加工工具設計圖。而且，只有新近的部件開發(fā)和制造進入了三維(3D)模型和其它電子設計系統(tǒng)時代。因此，對于老的部件，即使仍然保留圖紙，也只能獲得部件設計的兩維(2D)圖紙以及有時獲得加工工具的兩維(2D)圖紙。
在這種情況下，磨損部件的更換通常需要根據(jù)可獲得的實體樣品來反向設計部件，從而視圖制成接近部件的復制品。不過，在很多情況下，自從部件設計以來技術已經(jīng)改進。因此，通常優(yōu)選是通過包括新材料和/或改進制造方法來重新設計部件，以便提高部件的性能、使用壽命和/或可靠性。不過，由于沒有老部件的3D部件設計和加工工具圖紙，這樣的部件必須從可獲得的實體樣品開始重新設計。
目前的反向重新設計過程耗費時間和勞動。例如，象飛機起落架這樣的機器通常需要18至24個月的周期來生成鍛件，從而使獲得反向重新設計的、進行了機械加工、噴丸和上油漆的飛機起落架需要兩到三年的總周期。而且，目前對部件的反向重新設計過程很復雜，需要相當大量的部件族專業(yè)設計知識和判斷力。因此，進行反向設計的工程師必須經(jīng)歷過同類部件的反向設計。該要求增加了周期時間，降低了生產(chǎn)率，因為具有這樣的部件族專業(yè)經(jīng)驗的工程師短缺。
目前的反向重新設計(本文中簡稱為“重新設計”)方法還沒有能夠使設計過程很方便地成為一整體的合適可行方法。市場上可獲得的、作為反向重新設計工具的工具通常對于某種部件進行局部幾何形狀再造。不過，市場上的工具通常只可用于少于百分之五的反向重新設計周期。因此，對于有經(jīng)驗的工程師，普通的反向重新設計仍然有很大的勞動強度。而且，對于利用部件設計和加工工具設計規(guī)則，僅依靠有經(jīng)驗的工程師將很容易忽視已經(jīng)證明對部件的功能很重要的設計規(guī)則。
因此，希望發(fā)展一種用于在只有實體部件或不完全設計信息的情況下獲得功能等效或改進的部件(反向或重新設計的部件)的方法和系統(tǒng)。還希望該方法和系統(tǒng)能夠利用通過部件和加工工具設計經(jīng)驗獲得的知識，以便減小有經(jīng)驗的工程師進行反向重新設計復雜部件的工作負擔。此外，還希望該方法和系統(tǒng)能夠集成整個設計系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的信息，以保證采用一致的應用模型來開發(fā)和評價部件設計和加工工具的幾何圖形。
發(fā)明簡介簡單地說，根據(jù)本發(fā)明實施例，部件的重新設計方法包括由部件的可編輯幾何圖形來產(chǎn)生部件的參數(shù)標準模型以及由設計標準模型來產(chǎn)生制造中間模型。設計標準模型包括參數(shù)標準模型，而制造中間模型包括多個加工工具特征。該方法還包括由制造中間模型產(chǎn)生加工工具標準模型。加工工具標準模型包括用于部件的加工工具的幾何圖形。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，部件的重新設計系統(tǒng)包括部件設計標準模型模塊，該部件設計標準模型模塊設置成由可編輯幾何圖形來產(chǎn)生參數(shù)標準模型。該系統(tǒng)還包括加工工具標準模型模塊，該加工工具標準模型模塊設置成接收參數(shù)標準模型，以便由該參數(shù)標準模型來產(chǎn)生制造中間模型，并由制造中間模型產(chǎn)生加工工具標準模型。
附圖的簡要說明通過下面的詳細說明并參考附圖，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點，在全部附圖中，相同的參考標號表示相同的部件，附圖中

圖1表示了重新設計部件的方法的示意方框圖(例如流程圖)；圖2表示了通過所獲得的部件測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生可編輯幾何圖形的方框圖；
圖3表示了利用KBE部件設計產(chǎn)生和核對規(guī)則由可編輯幾何圖形生成參數(shù)標準模型的混合系統(tǒng)/方法的方框圖；圖4表示了圖3的方法的特定實例(用于渦輪葉片)的混合系統(tǒng)/方法的方框圖；圖5表示了用于由參數(shù)標準模型產(chǎn)生結(jié)構分析中間模型的混合系統(tǒng)/方法的方框圖，用于形成用于執(zhí)行設計分析的結(jié)構分析中間模型以及執(zhí)行設計分析以評價參數(shù)標準模型；圖6表示了用于由加工工具標準模型產(chǎn)生加工工具中間模型的混合系統(tǒng)/方法的方框圖，用于形成用于執(zhí)行制造工藝分析的加工工具中間模型以及用于執(zhí)行制造過程分析以評價加工工具標準模型；圖7表示了用于由參數(shù)標準模型產(chǎn)生加工工具標準模型的混合系統(tǒng)/方法的方框圖；圖8表示了用于硬質(zhì)加工工具的產(chǎn)生、測試和評估的方法方框圖；圖9表示了渦輪葉片；以及圖10表示了假想部件的制造中間模型的產(chǎn)生，該假想部件的制造包括4個制造步驟。
發(fā)明的詳細說明下面將參考圖1所示的流程圖總體介紹本發(fā)明的方法實施例。部件10的重新設計方法包括由部件10的可編輯幾何形狀112產(chǎn)生部件10的參數(shù)標準模型114。其中所用的短語“部件的重新設計”的意思是通過已有部件10而獲得功能等效部件(通常成為“反向設計”)或升級部件(通常成為“重新設計”)。已有部件10的功能等效部件是結(jié)構(形狀、材料參數(shù))與已有部件類似，且有類似的性能和壽命特性的部件，而升級部件是性能或壽命特性提高且結(jié)構可以不同的部件。而且，短語“已有部件”的意思是實體部件或存在保留的設計圖的部件，例如有部件設計的2D圖紙。因此，參數(shù)標準模型114包括通過重新設計部件10而獲得部件10的設計思想，該部件10既可以有類似的性能特性，也可以有改進的性能特性。如圖3所示，參數(shù)標準模型114在計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)(或程序)40中由可編輯幾何圖形112而產(chǎn)生。可編輯幾何圖形112的一個實例是利用CAD系統(tǒng)40產(chǎn)生的可編輯非參數(shù)CAD模型(也由參考標號112表示)。市場上可購得的CAD軟件包括由Unigraphics Solutions出售的Unigraphics、由Parametric Technologies出售的ProEngineer、由IBM/Dassault Systemes出售的CATIA、由SDRC出售的I-DEAS、以及Autocad。不過，本發(fā)明并不限定為任何特定CAD軟件，而是包括使用任意CAD軟件。
“可編輯”的意思是幾何圖形112可以修改它的本來形狀，例如使用CAD軟件。不過，這里所用的“非參數(shù)”的意思是該幾何圖形112不能對一組參數(shù)按比例縮放，而是必須一個一個地編輯。相反，“參數(shù)”模型例如參數(shù)標準模型114是例如部件10的、可用于CDA軟件的計算機模型表示形式，其中，部件的幾何形狀通過特征和與特征相關的參數(shù)以及這些特征之間的關系的參數(shù)來表示，該特征例如孔、線、曲線、剪切、混合形狀、半徑、輪廓確定的形狀、用戶定義的形狀、來自形狀庫的形狀等。在任意給定時間，參數(shù)都采用特定數(shù)值或參數(shù)之間的特定關系。優(yōu)選是，部件10的這樣參數(shù)表示為柔性的，其中，部件10由一組參數(shù)表示，例如長度、寬度和高度，所有這些參數(shù)都可變。因此，參數(shù)標準模型114可以通過修改一個或多個參數(shù)值而同時修改所有參數(shù)。而且，因為模型參數(shù)化，因此該方法可用于整個部件族。屬于部件族的部件只是表示部件的參數(shù)值不同，或者有很小的拓撲變化，例如不同的孔尺寸或位置，對應于不同的制造步驟。
該方法還包括由設計標準模型120產(chǎn)生制造中間模型136。制造方法通常涉及一個或多個制造步驟。在制造方法中，任意特定步驟的合適最終產(chǎn)品是將制成的部件的“形狀”。制造中間模型136規(guī)定了各制造步驟的結(jié)果產(chǎn)品(或形狀)。換句話說，各制造步驟的目標是生成看起來象該制造步驟的制造中間模型136的部件。這里所用的短語“中間模型”的意思是與基本參數(shù)模型有相互關系的模型，這樣，當基本參數(shù)模型中的參數(shù)值修改時，中間模型自動更新，以反映該變化。
制造中間模型136包括多個加工工具特征132。加工工具特征132提供了用于部件特征的加工工具幾何圖形。葉片10的典型加工工具特征包括用于形成翼面11的翼面加工工具幾何圖形(未示出)、用于形成燕尾槽12的空腔加工工具幾何形狀以及用于形成平臺13的平臺加工工具幾何形狀，如圖9所示。該加工工具特征132再可以包括加工工具的子特征(也由參考標號132表示，并統(tǒng)稱為“加工工具特征”132)。例如，翼面加工工具特征可以包括用于形成翼面11的壓力面160和吸力面162的壓力面和吸力面加工工具子特征。
如圖1所示，設計標準模型120包括參數(shù)標準模型114。根據(jù)一個實例，設計標準模型120還包括一組幾何尺寸和公差(GD&T)、多個部件10的CAD圖122以及一組檢查數(shù)據(jù)。部件10的典型CAD圖包括重新設計的部件10的CAD圖。典型的檢查數(shù)據(jù)指明在制成的部件中要檢查那些數(shù)據(jù)，以便檢查制成部件的質(zhì)量，因此，該檢查數(shù)據(jù)將輸入檢查系統(tǒng)。
加工工具標準模型134由制造中間模型136產(chǎn)生。加工工具標準模型包括部件10的加工工具幾何圖形62以及參數(shù)模型。加工工具幾何圖形62由加工工具特征132獲得，例如通過利用要一直遵守的加工工具設計規(guī)則或者相鄰加工工具特征的其它匹配條件。根據(jù)一個特殊實施例，加工工具標準模型134還包括用于各制造步驟和工具路徑的處理參數(shù)。工具路徑包含在制造方法中，該制造方法包括一個或多個機械加工或材料添加步驟。工具路徑的實例包括切刀、激光和鉆頭的路徑以及用于固體自由成形制造(例如激光覆層)和快速樣機開發(fā)(例如立體光刻和激光光學調(diào)制器(LOM))的路徑。當重新設計時，在加入公差(后面將參考圖8更詳細的介紹)后，加工工具標準模型134用于生成制造部件10的硬質(zhì)加工工具。硬質(zhì)加工工具是用于形成重新設計部件的實體加工工具。硬質(zhì)加工工具可以由硬質(zhì)材料(例如金屬，如硬質(zhì)工具鋼)、軟材料(例如環(huán)氧樹脂、低熔點合金、蠟、木頭和鋁)以及它們的組合來制造。
為了重新設計部件10，根據(jù)第一實施例的方法還包括獲得表示部件10的特性的數(shù)據(jù)以及通過該數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件10的可編輯幾何圖形112。對于第二實施例，可編輯幾何圖形112通過保留的設計信息而獲得。數(shù)據(jù)通過測量部件10或利用表示部件10的特征的已有數(shù)據(jù)組而獲得。也可選擇，保留的CAD輸入可以用于獲得可編輯幾何圖形112。為了產(chǎn)生可編輯幾何圖形112，該數(shù)據(jù)包括部件10的幾何數(shù)據(jù)。通常，標記是非幾何圖形特征，例如表面光潔度、材料種類、部件10上的涂層存在以及密度。區(qū)分標記和幾何數(shù)據(jù)很有用，它可以在進行不同分析的過程中排除幾何數(shù)據(jù)，其中，特定的幾何特征對于該分析并不需要。例如，在應力分析過程中通常有螺栓孔，而在計算機流體動力學分析中通常省略該螺栓孔。
在測量部件10之前，希望能確定和利用至少一個部件10的固定點(未示出)，如圖1所示。當進行多次測量時，不同的測量將重復利用該固定點。
數(shù)字射線照相術和光學掃描是用于測量部件10的有用方法。數(shù)字射線照相術的一個實例是計算機X射線層析術(CT)，為此，部件10例如利用工業(yè)CT系統(tǒng)掃描。典型的光學掃描技術包括非接觸三維(3D)掃描，例如利用非接觸3D測量系統(tǒng)(未示出)進行，例如基于點、線或區(qū)域的掃描，例如組合有旋轉(zhuǎn)定位和固定部件的輕型系統(tǒng)(也未示出)。其它的典型測量方法包括紅外輻射測量術以及使用坐標測量機(CMM)。此外，數(shù)據(jù)獲得并不局限于單個測量技術。相反，在一個實施例中，部件10在固定后利用計算機X射線層析術進行掃描。在該實施例中，部件10也利用基于點、線或區(qū)域的掃描儀。對于本實施例，由CT掃描和由基于點、線或區(qū)域的掃描所獲得的數(shù)據(jù)都用于產(chǎn)生可編輯幾何圖形112。優(yōu)選是，利用多測量技術提供了關于部件10的附加信息。
因為部件10可能損壞或磨損，優(yōu)選是，部件10的CAD模型可編輯，以便能修改特定特征，例如修改邊緣，或者能根據(jù)數(shù)據(jù)擴充CAD模型。還希望能夠估計和調(diào)節(jié)表面質(zhì)量，尤其是在兩個相鄰零件之間。表面質(zhì)量包括表面光滑度、在表面連接處的幾何連續(xù)性以及內(nèi)表面結(jié)構。與圖1中的方框1相同的處理過程，即由測量數(shù)據(jù)15形成部件10的可編輯幾何圖形112將在圖2中以方框形式表示。根據(jù)一個實施例，部件10的非參數(shù)計算機輔助設計CAD模型212由幾何數(shù)據(jù)產(chǎn)生。然后，非參數(shù)CAD模型再進行改造，以便獲得可編輯幾何圖形112，改造包括形成反向CAD模型。一個典型的反向CAD建模處理包括從表面18中抽出一組常數(shù){u，v}曲線，然后利用該常數(shù){u，v}曲線對表面18重新放樣，以便獲得部件10的可編輯的、非參數(shù)的CAD模型(如參考標號112所示)，例如使用一種上述市場上的CAD系統(tǒng)。
根據(jù)一個更特殊的實施例，非參數(shù)CAD模型212以如下方式產(chǎn)生。首先，減少數(shù)據(jù)以獲得數(shù)據(jù)的子組16，如圖2所示。典型的數(shù)據(jù)減少包括除去多余的數(shù)據(jù)點，以便將數(shù)據(jù)簡化成易處理的子組16。然后，該子組進行分段，以便獲得數(shù)據(jù)的多個特征子組17，各特征子組對應于部件10的特征。典型的特征包括幾何特征。對于圖9中所示的渦輪葉片10，典型的特征包括翼面11、平臺12和燕尾槽13。然后，進行幾何特征的抽出，以便通過特征子組而獲得一組曲線和表面18。該曲線和表面表示了部件10的特征。曲線和表面18引入計算機輔助設計(CAD)幾何圖形中，以便獲得非參數(shù)CAD模型212。也可選擇，曲線和表面18可以利用CAD系統(tǒng)來產(chǎn)生。
分段和幾何特征抽出是已知方法，能夠利用市場上的軟件進行。例如，市場上的軟件如EDS Corp.的Surfacer可以用于進行分段。對于渦輪葉片10，一種典型分段將獲得對應于翼面11、平臺12和燕尾槽13的數(shù)據(jù)特征子組。例如，一種典型的幾何特征抽出將基于表示翼面11、平臺12和燕尾槽13的特征的特征子組來抽出曲線和表面。市場上的軟件例如Surfacer可以用于進行幾何特征抽出。
根據(jù)還一更特殊的實施例，抽出包括進行功能空間分解。即，環(huán)繞數(shù)據(jù)點的3D Euclidean空間進行功能細分，并分配一個位碼，從而便于從相鄰性和連續(xù)性方面進行判斷。優(yōu)選是，測量部件10以及由測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生可編輯幾何圖形112可以對已有部件進行計算機建模，該已有部件由于部件的年代而沒有進行CAD設計或存檔效果較差。
盡管可編輯幾何圖形例如可以通過使用CAD軟件而進行修改，但是輯編是以一件一件的方式進行。為了能夠柔性表示由都可變的一組參數(shù)例如長度、寬度和高度說明的部件10，從可編輯幾何圖形114中產(chǎn)生參數(shù)標準模型114，如上所述。根據(jù)特定實施例，參數(shù)標準模型114的產(chǎn)生包括從可編輯幾何圖形112中確定和抽出多個關鍵參數(shù)113。典型的關鍵參數(shù)113包括部件10的尺寸和曲率，它們例如由用戶確定。該確定例如在采集測量數(shù)據(jù)15和產(chǎn)生可編輯幾何圖形112之前作為本方法的預備階段。也可選擇，該確定通過利用CAD系統(tǒng)檢查可編輯幾何圖形112來進行。
這里所用的短語“關鍵參數(shù)的抽出”112的意思是利用可編輯幾何圖形112來確定關鍵參數(shù)的已有或合適值113。例如，當利用本發(fā)明方法來反向設計部件10時，抽出包括確定這些參數(shù)的已有值。不過，因為部件10可能損壞或磨損，典型的已有值抽出包括從可編輯幾何圖形獲得的外插值。也可選擇，當利用本發(fā)明方法來重新設計部件10時，抽出包括確定關鍵參數(shù)10的已有值(包括從磨損或損壞部件10的可編輯幾何圖形獲得的外插值)，并利用設計知識來改善從可編輯幾何圖形112獲得的已有值。
根據(jù)一個更特殊的實施例，抽如圖3所示出關鍵參數(shù)113。一組基于知識設計(KBE)的部件設計生產(chǎn)規(guī)則116用于可編輯幾何圖形112中，以便獲得參數(shù)標準模型114，該可編輯幾何圖形112儲存在CAD程序40中。KBE部件設計生產(chǎn)規(guī)則116包括怎樣構成部件10的參數(shù)幾何圖形的設計知識以及用于基于環(huán)境的知識118，例如利用EDS’sKnowledge Fusion，它是用于Unigrapics設備的基于知識設計模塊，或者利用Intent Knowledge Station，它由Heidi Corp.提供。盡管圖3中表示了基于環(huán)境118的知識在CAD程序40的外部，但是，基于環(huán)境118的知識也可以在CAD程序的內(nèi)部或外部，本發(fā)明包含內(nèi)部和外部的、基于環(huán)境118的知識。
典型的KBE部件設計生產(chǎn)規(guī)則116規(guī)定了關鍵參數(shù)113和可編輯幾何圖形112的其它方面之間的關系。而且，典型的部件設計生產(chǎn)規(guī)則116包括幾何和非幾何的設計規(guī)則。例如，幾何規(guī)則是翼面11的合適長寬比。一種典型的非幾何規(guī)則是基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)以及推力、流量和效率要求的、每個葉片排的預計翼面數(shù)。另外的典型非幾何規(guī)則是考慮材料的熱應力極限以及相關的材料重量和強度。例如可在數(shù)據(jù)表中或利用模擬編碼來進行作為KBE部件設計生產(chǎn)規(guī)則116基礎的編碼。這些值也可以通過搜索數(shù)據(jù)庫而獲得，例如搜索材料數(shù)據(jù)庫。根據(jù)特定實施例，KBE部件設計生產(chǎn)規(guī)則116可基于實際測量部件10來進行。這樣，基于環(huán)境118的知識通過調(diào)入CAD程序40中的函數(shù)而控制部件10在CAD程序40中的參數(shù)幾何圖形的產(chǎn)生。優(yōu)選是，KBE部件設計生產(chǎn)規(guī)則116吸收了工程師通過相當多的部件族設計經(jīng)驗而獲得的設計知識，從而減小了這些有經(jīng)驗的工程師的反向重新設計方法負擔。
為了保證參數(shù)標準模型114滿足多個功能和可制造性要求，一組KBE部件設計檢察規(guī)則117用于參數(shù)標準模型114。對于葉片10，典型的功能和可制造性要求包括計算應力低于最大應力標準以及選定的圓角半徑大于制造所需的最小圓角半徑。不過，功能和可制造性要求根據(jù)重新設計的部件10而變化。尤其是，KBE部件設計檢察規(guī)則117用于基于環(huán)境的知識118中，如圖3所示。典型的檢察規(guī)則包括進行分析以評價參數(shù)標準模型114。儲存進行分析121所需的操作條件和其它數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫50通過連接模型設備(LME)30而獲得，如圖3所示。
圖4表示了KBE部件設計的生產(chǎn)和檢查規(guī)則116、117的一個典型應用實例。對于葉片10，一個典型的KBE部件設計生產(chǎn)規(guī)則116是在翼面11的前緣21和后緣22處的角度產(chǎn)生了各個流線的翼面11剖面。對于葉片10，一個典型的KBE部件設計檢察規(guī)則117是使部件10的一定區(qū)域例如前緣21在負載下經(jīng)受一定應力。KBE部件設計檢察規(guī)則117的應用通過LME 30引起應力分析。進行應力分析121包括對參數(shù)幾何圖形114劃分網(wǎng)格、采用邊界條件、進行應力分析編碼以及判斷在前緣21上的峰值應力是否滿足KBE部件設計檢察規(guī)則117。如果不滿足，可以采用一些糾正措施。例如，進行設計變化或修改參數(shù)幾何圖形。根據(jù)一個實施例，修改參數(shù)標準模型114，并再次或多次重復應力分析121，直到應力分析121的結(jié)果滿足條件。也可選擇，修改參數(shù)標準模型114，重復應力分析121預定次數(shù)，并選定提供了最令人滿意的應力分析結(jié)果的情況。
與設計新部件一樣，優(yōu)選是進行一種或多種設計分析(也由參考標號121表示)以便重新設計部件10。設計分析的實例包括應力、傳熱、流體動力以及燃燒分析。根據(jù)一個特殊實施例，該方法還包括產(chǎn)生至少一個用于進行設計分析121的設計分析中間模型150。如圖5所示，設計分析中間模型150產(chǎn)生于連接模型設備30中。優(yōu)選是，因為設計分析中間模型產(chǎn)生于LME 30，當修改參數(shù)標準模型114時它自動更新。作為背景知識，連接模型設備(LME)是一種方法，它以包含使用商業(yè)編碼或私人編碼，從而緊密聯(lián)系最終用戶。尤其是，典型的LME使儲存在CAD程序中的幾何形狀與外部分析編碼相連。典型LME的一個實例是C程序，該程序采用Unigraphics中間模型，用于有限元分析；通過ICEM運行中間模型，以便產(chǎn)生網(wǎng)格ANSYS輸入文件；然后運行ANSYS，以便得出結(jié)果。典型的LME包括界面、指令表(script)、程序以及程序集合。
如圖5所示，設計分析中間模型150包括由參數(shù)標準模型114產(chǎn)生的相關拷貝115。相關拷貝115設置成用于進行設計分析121。這里所用的“相關”的意思是在參數(shù)標準模型114和相關拷貝115之間存在主-從關系。換句話說，參數(shù)標準模型114對進行設計分析所需的一定詳細情況進行抽取(所需詳細情況可以只包括部件10的一個特定部分)。例如，當葉片10建模時，如果需要對葉片10的特定部分(例如翼面11或前緣)進行設計分析，它從參數(shù)標準模型114中抽取并放入相關拷貝115中。因為主-從關系，相關拷貝115與參數(shù)標準模型114同步。例如，修改參數(shù)標準模型114將反映到相關拷貝115中。根據(jù)更特殊的實施例，中間模型150通過文件組合而與參數(shù)標準模型114相連。
為了進行設計分析，中間模型150必須與設計分析程序121兼容。例如，典型的設計分析程序提供了機械應力、傳熱、模型分析、彎曲以及計算流體動力問題的計算方法，例如包括但并局限于ANSYS、ABAQUS和Star-CDTM。為了使中間模型150與設計分析程序121兼容，根據(jù)更特殊的實施例，中間模型150如圖5所示產(chǎn)生。如圖5所示，相關拷貝115利用多個分析編碼準則進行定向和變形，以便獲得變形設計模型216。例如，設計分析121可能需要使相關拷貝115旋轉(zhuǎn)90度，如圖5所示。進行變形以便獲得運行設計分析121所需的相關拷貝115的子組，同時除去相關拷貝115中進行設計分析121所不需要的部分。
為了簡化設計分析121的網(wǎng)格劃分，變形設計模型216利用分析編碼準則進行分塊，從而獲得分塊設計模型217。這里所用的“網(wǎng)格劃分”的意思是將參數(shù)形狀細分成足夠小的塊，以便使得所關心的場量例如可以利用多項式來近似。這里所用的術語網(wǎng)格劃分包括用于有限元分析(FEA)程序的“建網(wǎng)”以及用于計算機流體動力(CFD)程序的“分網(wǎng)”。本領域中用于網(wǎng)格劃分的另一術語是“離散化”。
這里所用的“分塊”的意思是將變形設計模型216細分成簡單形狀(例如六面體)的簡化，其中，這些簡單形狀的布爾運算和組成原始形狀，各形狀包含原始幾何形狀的完全詳細。本領域普通技術人員應當知道，參數(shù)標準模型114的幾何形狀和分塊設計模型217的簡單形狀之間的空間關系通過采用組合功能性方法來保存。這里所用的組合功能性的意思是CAD系統(tǒng)處理部件之間的空間關系的能力。提供這樣的功能性的系統(tǒng)例如由Unigraphics Solutions出售的UnigraphicsTM。
為了獲得用于進行設計分析121的設計分析幾何圖形218，利用分析編碼準則對分塊設計模型217進行表面和邊界抽出。設計分析幾何圖形218進行標記，以便獲得設計分析中間模型150。標記是為了適應典型的設計分析程序，該典型設計分析程序需要唯一的拓撲實體(例如實心體、面、邊緣等)標志(“標記”)。通常，標記是名稱或名稱-數(shù)值對，其中，設計分析程序的名稱和數(shù)值可以有某種意思。例如，名稱“翼面_UIP”可以用于標記翼面實體的、設計分析編碼需要采用不同網(wǎng)格種(mesh seed)的分塊部分。名稱-數(shù)值對，例如可以是“溫度＝1000”，它用在設計分析編碼需要使溫度邊界條件為值1000的區(qū)域中。
特別是，定向、變形、分塊、表面和邊界抽出以及標記都在LME 30中進行，如圖5所示。
根據(jù)特殊實施例的本發(fā)明方法還包括制成用于進行設計分析的設計分析中間模型150，如下所示。設計分析中間模型150是利用分析編碼準則進行網(wǎng)格劃分而獲得的分網(wǎng)設計模型221，如圖5所示。典型的分析編碼準則可以通過考慮如孔、圓角這樣的特征以及其它可能引起分網(wǎng)問題的特征，并根據(jù)模型分解而向用戶推薦網(wǎng)格種。典型的分析編碼準則也向用戶建議根據(jù)以前的分析而修改以前的分塊和變形。尤其是，設計分析程序例如ANSYS、ABAQUS和STAR-CDTM的解釋指令表進行分網(wǎng)，它們將說明設計分析程序怎樣對模型進行分網(wǎng)，以及怎樣使用邊界條件和負載。
作為
背景技術：
，指令表是ASCII(或文本)文件中的指令集合，它通過操作系統(tǒng)(例如HP-UX或Windows 2000)或通過特殊程序(Unigraphics、ANSYS等)來解釋，以便自動進行將重復進行的一系列事件。例如，典型的ANSYS指令表將從ICEM中打開分網(wǎng)模型(指令表的每個運行可以設置成由用戶提供的名稱)；將邊界條件用于分網(wǎng)模型中的特別標記區(qū)域(在由KBE規(guī)則產(chǎn)生的ASCII文件中提供)；進行分析以及將預定組的結(jié)果以特殊形式返回到輸出文件中。
如圖5所示，多個邊界條件利用分析編碼準則標繪在分網(wǎng)的設計模型221上，從而獲得設計分析模型222。例如，翻譯指令表進行標繪。典型的邊界條件由工作狀況獲得，例如葉片10的壓力、溫度和負載。尤其是，工作狀況例如壓力和溫度可能需要根據(jù)多個明顯點和真實工作數(shù)據(jù)而進行平均、內(nèi)插或外推，以便獲得邊界條件其它的典型邊界條件由材料類型和部件10的微結(jié)構而獲得。其它的典型邊界條件包括分析結(jié)果，例如由以前進行的設計分析得出的結(jié)果。邊界條件例如部件10的材料例如儲存在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)20中，例如Unigraphics和eMatrix的iMAN。根據(jù)一個實施例，通過由連接模型設備與PDM系統(tǒng)20連接，例如通過Unigraphicx Wave可獲得的LME方法，可以標繪邊界條件。而且，準備工作還包括標準形狀和負載的識別(例如利用翻譯指令表)，對此，已知閉合形式的設計解。
根據(jù)更特殊所實施例的本發(fā)明方法，還包括對設計分析模型222進行設計分析，以便獲得設計分析數(shù)據(jù)223。尤其是，設計分析編碼利用設計分析模型222和多個收斂準則來執(zhí)行。收斂準則判斷對于用戶規(guī)定的所有約束，方程解算器是否將朝一個解收斂。典型的設計分析包括熱和應力分析，并例如通過利用有限元或有限差分方法來進行，從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)文件。典型的數(shù)據(jù)文件內(nèi)容包括應力值、位移、壓力、溫度或速度。例如，設計分析編碼儲存在模擬發(fā)動機上，該模擬發(fā)動機是通過通用界面進行設計分析的服務器，該通用界面通過包裹(wrapping)設計分析編碼而確定。
設計分析數(shù)據(jù)223可理想地用于按參數(shù)標準模型114反向設計，以便改進它的性能。例如，對設計分析數(shù)據(jù)進行評價，當認為部件10的設計不滿意，從而對參數(shù)標準模型114不滿意時，可以利用一組重新設計目標來進行修改，如圖5所示。該重新設計的目標根據(jù)執(zhí)行情況而變化。不過，典型的葉片10的重新設計目標包括高效冷卻、減小重量以及降低峰值應力。相反，當對評價結(jié)果很滿意時，將不修改參數(shù)標準模型114，如圖5所示。設計分析數(shù)據(jù)223的評價通過自動計算機程序(例如Engineous Software的iSIGHTTM或PhoenixIntegration的ModelCenterTM)執(zhí)行或者也可選擇通過操作人員來執(zhí)行。當認為性能并不令人滿意時，自動計算機程序或操作人員通過修改表示部件10的特征的幾何參數(shù)來修改部件10的設計。這又更新了參數(shù)標準模型114。而且，因為設計分析中間模型150包括參數(shù)標準模型114的相關拷貝115，因此也更新了設計分析中間模型150。因此，對于第二和所有隨后的迭代，并不需要重復進行定向、分塊、執(zhí)行表面和邊界抽出以及標記，如圖5所示，只要對設計的任何修改都在較小的參數(shù)比例內(nèi)。不過，對于設計的拓撲變化或者在較大參數(shù)比例上進行設計變化時，通過標記進行同樣的分塊將產(chǎn)生很差的效果，優(yōu)選是重新訪問指令表，以便考慮修改網(wǎng)格劃分策略。本方法包括兩種可能性。
在更新參數(shù)標準模型114(同時更新設計分析中間模型150)之后，優(yōu)選是重復設計分析121，以便確定性能是否改進。設計分析121的重復例如涉及網(wǎng)格劃分和標繪邊界條件，以便獲得設計分析模型222，如上面參考設計分析121的初始性能所述。然后，再進行設計分析編碼，以便獲得一組新的設計分析數(shù)據(jù)，如上所述。應當知道，對于在較小參數(shù)比例上的設計變化，“重復”設計分析121涉及執(zhí)行在上述分網(wǎng)、標繪和執(zhí)行步驟中生成的已有指令表。在隨后的迭代中并不需要重新產(chǎn)生這些指令表，因為它們?nèi)Q于在產(chǎn)生設計分析中間模型150時首先發(fā)展的標記幾何圖形。也可選擇，對于拓撲和較大參數(shù)比例的設計變化，設計分析121的“重復”包括重新訪問指令表，以便考慮修改網(wǎng)格劃分策略。
在一個實施例中，修改參數(shù)標準模型114，并重復設計分析121，直到獲得滿意的結(jié)果。在可選實施例中，修改參數(shù)標準模型114，并重復設計分析121給定次數(shù)，例如五(5)次，以便適應時間或計算限制。對于該實施例，例如通過自動計算機程序或通過操作人員而從迭代中選定對于給定的一組標準最優(yōu)的結(jié)果。通常，根據(jù)執(zhí)行過程，預定數(shù)目的迭代可以為一次或多次。
根據(jù)更特殊的實施例，產(chǎn)生至少一個附加的中間模型(未示出)，并進行附加的設計分析，以便進一步評價設計的性能。例如，在滿意地完成熱分析之后進行應力分析。并以如上面參考中間模型150所述且在圖5中所示的方式來產(chǎn)生附加的中間模型和執(zhí)行附加的設計分析。對于本實施例，修改參數(shù)標準模型114，并重復進行附加的設計分析，如上面參考設計分析121所述，以便獲得滿意的設計(和相應的參數(shù)標準模型114)。例如，令人滿意的葉片10設計滿足所有的沖擊熱、應力和位移限制。在可選實施例中，修改參數(shù)標準模型114，并重復附加設計分析給定次數(shù)，并從迭代結(jié)果中選定部件10的最佳設計。
如上所述，優(yōu)選是參數(shù)標準模型114提供了部件10的整個部件族的部件設計。因此，通過修改參數(shù)值，將在不需要重復進行重新設計處理的情況下提供部件族不同成員的設計。
在最終確定參數(shù)標準模型114之后，優(yōu)選是將幾何尺寸和公差(GD&T或“幾何公差”)添加到參數(shù)標準模型114中，以便準備制造。GD&T規(guī)定了離開由基于參數(shù)標準模型114的部件設計而確定的標稱尺寸和形狀的最大允許偏差。在一個實施例中，本發(fā)明方法還包括以可制造性數(shù)據(jù)庫240中的可制造性數(shù)據(jù)來對參數(shù)標準模型114進行處理，以便將GD&T添加到參數(shù)標準模型114中，入土7所示。例如，參數(shù)標準模型114通過包裹物241與可制造性數(shù)據(jù)庫240相連。該包是包繞分析程序的應用界面編碼，一個實例是Federated IntelligentProduct Environment(FIPER)包。典型的可制造性數(shù)據(jù)包括例如鑄造操作的表面光滑度的處理能力限制。對于本實施例，設計標準模型120包括具有幾何尺寸和公差的參數(shù)標準模型114。
在生成設計標準模型120之后，產(chǎn)生制造中間模型136。如上所述，制造中間模型136規(guī)定了對于各個制造步驟的部件最終結(jié)果(或“形狀”)，并包括加工工具特征132。制造步驟包括全部類型的制造方法，例如成形步驟、材料添加步驟(例如沉積)、材料去除步驟(例如機械加工、EDM和ECM)、快速原型設計步驟(例如立體光刻術)以及精加工步驟(例如噴丸或激光噴丸)。典型的機械加工步驟包括工具路徑的產(chǎn)生。加工工具特征是部件特征的參數(shù)幾何圖形。典型的葉片10的加工工具特征包括用于形成翼面的翼面加工工具幾何圖形(未示出)、用于形成燕尾槽12的凹腔加工工具幾何圖形以及用于形成平臺13的平臺加工工具幾何圖形。典型的翼面加工工具幾何圖形包括用于形成翼面11的壓力面160和吸力面161的壓力面和吸力面加工工具子特征(未示出)。尤其是，根據(jù)特殊實施例，制造中間模型136如圖7所示產(chǎn)生。如圖7所示，具有幾何尺寸和公差的參數(shù)標準模型114定向成獲得定向GD&T模型133。這里所用的術語“定向”是指空間定向。對于圖7中所示的實施例，在CAD程序42中進行定向。CAD程序40、42通過不同的參考標號來識別，以便表示它們分別用于參數(shù)標準模型114的產(chǎn)生以及加工工具標準模型134的產(chǎn)生。不過，相同的CAD程序可以用于產(chǎn)生參數(shù)標準模型114和加工工具標準模型134。因此，采用兩個參考標號并不能理解成需要兩個CAD程序，而是表示其中進行不同的處理。
多個制造設計規(guī)則用于定向GD&T模型133，以便獲得制造中間模型136。制造設計規(guī)則242包括用于成形步驟的加工工具設計規(guī)則以及用于機械加工步驟的工具路徑產(chǎn)生規(guī)則，表示了部件10的加工工具設計者的經(jīng)驗，更通常是部件族的加工工具設計者的經(jīng)驗。典型的加工工具設計規(guī)則242包括參數(shù)值之間的公式和其它關系。更復雜的加工工具設計規(guī)則242涉及執(zhí)行加工工具幾何圖形編碼60。如圖7所示，執(zhí)行加工工具幾何圖形編碼60通過連接模型設備(LME)244來進行。尤其是，制造設計規(guī)則242應用于基于環(huán)境243的加工工具知識中，優(yōu)選是，制造設計規(guī)則242吸收了有經(jīng)驗的工程師的加工工具設計知識，從而減小了對這樣的工程師的加工工具設計處理要求。對于圖7所示的實施例，制造中間模型136在CAD程序42中產(chǎn)生。盡管基于環(huán)境243的加工工具知識243在圖7中與CAD程序42分開表示，但是基于環(huán)境的知識既可以在CAD程序的內(nèi)部，也可以在CAD程序的外部，本發(fā)明覆蓋在CAD程序42內(nèi)部或外部的、基于環(huán)境243的工具知識。例如，知識站是外部的、基于環(huán)境的知識，而KnowledgeFusion是Unigraphics CAD程序內(nèi)部的、基于環(huán)境的知識模型。
當只采用一個制造步驟時，例如對于簡單的部件(例如注射模制塑料螺釘)，制造中間模型136這樣產(chǎn)生。不過，對于更復雜的部件例如葉片10，可以執(zhí)行幾個制造步驟，例如形成翼面11、平臺12和燕尾槽13以及機械加工成孔，例如在翼面11中的徑向冷卻孔(未示出)。只是為了說明目的，圖10表示了用于假想部件10的制造中間模型136，該假想部件10的制造設計兩個成形步驟和兩個機械加工步驟。當采用多個制造步驟時，制造中間模型136的產(chǎn)生還包括對制造中間模型進行定向以獲得定向GD&T模型133，如圖7和圖10所示。附加制造步驟的制造設計規(guī)則242用于定向GD&T模型133，以便產(chǎn)生包含附加制造步驟的制造中間模型136，如圖10所示。對于各個附加制造步驟重復該處理，以便生成包含附加制造步驟的制造中間模型136。如圖10所示，制造中間模型136規(guī)定了要制造的部件的形狀，并確定了在制造過程中進行的各個制造步驟的加工工具特征132。
除了除了成形步驟例如鍛造，部件10的制造可以包括一個或多個機械加工步驟，例如在部件10中由激光產(chǎn)生多個孔。因此，對于本發(fā)明方法的另一實施例，制造中間模型134的產(chǎn)生還包括對制造中間模型進行定向以獲得定向GD&T模型，并采用用于機械加工步驟的工具路徑產(chǎn)生規(guī)則242，以便產(chǎn)生包含機械加工步驟的制造中間模型136，如圖10所示。對于各個機械加工步驟重復該處理，以便生成包含機械加工步驟的制造中間模型136。本實施例的加工工具標準模型134還包括執(zhí)行機械加工步驟的工具路徑和處理參數(shù)，該工具路徑來源于制造中間模型136。
如上所述，制造中間模型136包括加工工具特征132，該加工工具特征提供了部件特征的加工工具幾何圖形。不過，為了生成加工工具(例如模具)，需要加工工具幾何圖形62。加工工具幾何圖形62是用于一個或多個制造步驟的加工工具模型。例如，對于兩個成形步驟制造處理，加工工具幾何圖形62包括用于第一和第二加工工具的模型，同時各模型來源于各成形步驟的加工工具特征132。尤其是，包括加工工具幾何圖形62的加工工具標準模型134通過將加工工具設計規(guī)則242用于制造中間模型136而產(chǎn)生，從而使加工工具幾何圖形62來源于加工工具特征132。對于圖7所示的典型實施例，加工工具標準模型134通過利用加工工具設計規(guī)則242而在CAD程序42中產(chǎn)生，該加工工具設計規(guī)則242采用了基于環(huán)境的加工工具知識243。典型的加工工具設計規(guī)則242利用了連續(xù)性或其它匹配條件，以便使加工工具特征132接近于形成部件10的加工工具幾何圖形62。
除了加工工具幾何圖形62，根據(jù)特殊實施例的加工工具標準模型134還包括用于各制造步驟的處理參數(shù)以及工具路徑。尤其是，對于一個實施例，處理參數(shù)作為屬性包含于加工工具標準模型134中，對于另一實施例，處理參數(shù)儲存在加工工具PDM系統(tǒng)320中的相連屬性文件中。如上所述，包括一個或多個機械加工步驟的制造方法包括工具路徑。例如，當制造步驟是鍛造時，典型的加工工具幾何圖形62包括模具幾何圖形(來源于制造中間模型136)，而典型的加工工具標準模型134還包括處理參數(shù)，例如壓機速度、溫度和負載。當制造步驟是機械加工操作時，加工工具標準模型134包括工具路徑(幾何圖形)和處理參數(shù)，例如切刀速度、切刀類型以及進刀速度。
為了評價加工工具標準模型134，有利的是進行一種或多種制造工藝分析，例如用于鍛造部件的鍛造方法模擬，該鍛造部件例如發(fā)動機盤或壓縮機葉片。制造工藝分析用于評價加工工具幾何圖形62，以便證明該制造步驟能夠產(chǎn)生預期的產(chǎn)品。根據(jù)特定實施例，該方法還包括產(chǎn)生至少一個加工工具中間模型141。加工工具中間模型141包括加工工具標準模型134的相關拷貝142。該相關拷貝142設置成用于進行制造工藝分析321。如上所述，“相關”的意思是在加工工具標準模型134和它的相關拷貝142之間存在主-從關系，這樣，加工工具標準模型134的修改將反映在相關拷貝142中。
加工工具中間模型141的典型產(chǎn)生方法如圖6所示，它與上述設計分析中間模型150的產(chǎn)生方法類似。如圖5所示，加工工具中間模型141產(chǎn)生于加工工具連接模型設備(加工工具LME)300中。優(yōu)選是，因為加工工具中間模型141利用LME方法產(chǎn)生，當修改加工工具標準模型134時它自動更新。相關拷貝142利用一組分析編碼準則定向和變形，以便獲得變形的加工工具模型143。為了簡化用于進行制造工藝分析321的網(wǎng)格劃分，變形的加工工具模型143利用分析編碼準則進行分塊，以便獲得分塊的加工工具模型144。為了獲得用于進行制造工藝分析321的加工工具分析幾何圖形145，利用分析編碼準則對分塊的加工工具模型144進行表面和邊界抽出。加工工具分析幾何圖形145進行標記，以便適應典型的設計分析程序，這些設計分析程序需要唯一的拓撲實體(例如實心體、表面、邊緣等)標志(“標記”)，從而生成加工工具中間模型141。
根據(jù)特殊實施例，該方法還包括如下形成用于進行制造工藝分析的加工工具中間模型141。加工工具中間模型141采用分析編碼準則進行網(wǎng)格劃分，以便獲得分網(wǎng)的加工工具模型146。如圖6所示，多個邊界條件利用分析編碼準則標繪在分網(wǎng)的加工工具模型146上，以便獲得加工工具分析模型147，該邊界條件例如用于鍛造的模具部件之間的接觸條件。邊界條件例如儲存在加工工具產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)320中，如圖6所示。加工工具PDM系統(tǒng)320可以是PDM系統(tǒng)20，或者可以是獨立的PDM系統(tǒng)。根據(jù)一個實施例，邊界條件通過連接加工工具PDM系統(tǒng)320和加工工具LME 300而進行標繪。
在獲得加工工具分析模型147之后，對其進行制造工藝分析321，以便獲得加工工具分析數(shù)據(jù)323，如圖6所示。尤其是，利用加工工具分析模型147和多個收斂準則和處理參數(shù)來執(zhí)行制造工藝分析編碼。典型的處理參數(shù)包括夾持力、壓機速度以及溫度，它們例如儲存在加工工具PDM系統(tǒng)320中。典型的制造工藝分析321利用有限元方法進行，并包括制造方法模擬，以便產(chǎn)生制造部件以及加工工具的應力、扭曲、溫度和應變率的數(shù)據(jù)，該加工工具例如模具。
根據(jù)一個特殊實施例，加工工具分析數(shù)據(jù)323再用于評價加工工具標準模型134的加工工具幾何圖形62。尤其是，例如通過自動計算機程序或操作人員來評價加工工具分析數(shù)據(jù)323。當認為加工工具分析數(shù)據(jù)323并不令人滿意時，利用一組制造目標并考慮加工工具設計折衷方案而修改加工工具幾何圖形62，從而修改加工工具標準模型134，如圖6所示。制造目標和加工工具設計折衷方案將根據(jù)應用而變化。葉片10的典型機械加工目標包括加工工具使用壽命以及加工工具所用材料，典型的加工工具設計折衷方案包括制造加工工具的成本、時間以及生產(chǎn)的準備時間。相反，當評價結(jié)果令人滿意時，加工工具標準模型不變，如圖6所示。
特別是，當認為加工工具分析數(shù)據(jù)323不能令人滿意時，自動計算機程序或操作人員通過修改表示構成加工工具特征的幾何參數(shù)而修改加工工具幾何圖形62。這又更新加工工具標準模型134，因為加工工具標準模型134和加工工具中間模型141之間的相關關系，該加工工具標準模型134自動更新加工工具中間模型141。因此，對于較小的加工工具參數(shù)比例變化，并不需要重復通過標記進行定向的步驟，如圖6所示。
在更新加工工具標準模型134(同時還有加工工具中間模型141)之后，優(yōu)選是重復制造工藝分析321，以便確定性能是否提高。制造工藝分析321的重復如圖6所示，并以與上述設計分析121的重復相同的方式進行。
在一個實施例中，修改加工工具標準模型134并重復制造工藝分析321，直到獲得滿意的加工工具幾何圖形62(和相應的加工工具標準模型134)。也可選擇，修改加工工具標準模型134和隨后的重復制造工藝分析321都進行預定次數(shù)(一次或多次，例如5次)。對于后一實施例，例如通過自動計算機程序或通過操作人員根據(jù)制造目標和加工工具設計折衷方案來從中選定部件10的最佳加工工具幾何圖形。當不用進行附加制造工藝分析時，加工工具標準模型134對應于最佳加工工具幾何圖形。
根據(jù)更特殊的實施例，生成至少一個附加加工工具中間模型(未示出)，并進行附加的制造工藝分析，以便進一步評價加工工具幾何圖形62的性能。以上述相對于加工工具中間模型141所述并在圖6中表示的方式來生成至少一個附加加工工具中間模型以及進行附加的制造工藝分析。對于該實施例，修改加工工具標準模型134并重復附加制造工藝分析321，以便獲得令人滿意的加工工具幾何圖形62(以及相應的加工工具標準模型134)。在可選實施例中，修改加工工具標準模型134并重復附加制造工藝分析，這樣重復給定次數(shù)，并從中選定最佳加工工具幾何圖形62。
因為加工工具標準模型134為參數(shù)模型，它提供了用于整個部件族的加工工具幾何圖形。因此，通過修改參數(shù)值，自動提供部件族不同成員的加工工具幾何圖形。
在生成加工工具標準模型134之后，希望在制備硬質(zhì)加工工具(即在重新設計時生成用于制造部件10的硬模、模具等)時將幾何尺寸和公差(GD&T或“幾何公差”)添加到加工工具標準模型134中。在一個實施例中，GD&T利用CAD系統(tǒng)42添加到加工工具標準模型134中，如圖8所示，對于該實施例，加工工具標準模型134還包括硬質(zhì)加工工具400的多個CAD圖和一組檢查數(shù)據(jù)。典型的檢查數(shù)據(jù)包括用于硬質(zhì)加工工具400的幾何圖形檢查數(shù)據(jù)，以便證明所生成的硬質(zhì)加工工具是所設計的加工工具。通過根據(jù)用途采用普通硬質(zhì)加工工具制造技術，加工工具標準模型134再用于生成硬質(zhì)加工工具400。
為了評價硬質(zhì)加工工具，優(yōu)選是利用硬質(zhì)加工工具400制造一個或多個測試部件410，并進行檢查，如圖8所示。在制造測試部件410之前，進行固定和組裝(或預處理工作)，如圖8所示。根據(jù)圖8所示實施例，本發(fā)明方法還包括利用硬質(zhì)加工工具400并利用處理參數(shù)而制造至少一個測試部件410。處理參數(shù)是當制造部件時設定的工作狀況，例如機器參數(shù)如切刀速度、進刀速度、壓機負載，或者通用參數(shù)例如溫度。測試部件410例如采用一種或多種如下檢查方法進行檢查數(shù)字射線照相術(例如計算機X射線層析術)、光學掃描(例如利用非接觸3D測量系統(tǒng)進行的非接觸光學三維掃描，例如利用基于點、線或區(qū)域的掃描儀)、紅外輻射測量術、以及使用坐標測量機(CMM)。通過檢查獲得的測量數(shù)據(jù)420由工程師或自動計算機程序根據(jù)部件10的設計標準來進行評估，以便判斷加工工具標準模型134是否生成合格的測試部件。當測試部件410合格時，加工工具標準模型134和硬質(zhì)加工工具400用于制造部件10。不過，當測試部件410不滿足設計標準時，一次或多次修改加工工具標準模型134并重新評價，直到測試部件410滿足部件10的設計標準。
理想的是，根據(jù)重新設計方法的目的，加工工具標準模型134用于制造與原始部件10相比具有相同功能或功能改進的部件。為此，公開了一種制造方法實施例。該制造方法包括由可編輯幾何圖形112生成參數(shù)標準模型114；由參數(shù)標準模型114生成制造中間模型136；以及由制造中間模型136產(chǎn)生加工工具標準模型134，如上面參考圖1所述，尤其是參考圖3-7所述。制造方法還包括利用加工工具標準模型134生成硬質(zhì)加工工具400，如圖8所示，還包括利用硬質(zhì)加工工具400和處理參數(shù)來制造至少一個部件。如上所述，典型的處理參數(shù)包括夾持力、壓機速度和溫度。
在一個實施例中，可編輯幾何圖形112由表示部件10的特性的數(shù)據(jù)來生成，例如由測量數(shù)據(jù)。在另一實施例中，可編輯幾何圖形112由保留的部件設計圖來產(chǎn)生。
在一個特殊實施例中，參數(shù)標準模型114利用KBE部件設計的生產(chǎn)和檢查規(guī)則116、117產(chǎn)生，如上面參考圖3和4所述。對于該實施例，例如在LME 30中產(chǎn)生至少一個設計分析中間模型150，以便評價參數(shù)標準模型114。
為了加入幾何尺寸和公差GD&T，參數(shù)標準模型114通過來自可制造性數(shù)據(jù)庫的可制造性數(shù)據(jù)來進行處理，如上面參考圖7所述。GD&T的添加既可以在CAD系統(tǒng)40中進行，也可以在加工工具CAD系統(tǒng)42中進行，這些CAD系統(tǒng)可以是相同或不同的CAD系統(tǒng)。對于該實施例，制造中間模型136如上面參考圖7所述產(chǎn)生。尤其是，對于多個制造步驟，產(chǎn)生制造中間模型136。
根據(jù)更特殊的實施例，加工工具標準模型134再通過將加工工具設計規(guī)則242加入到制造中間模型136中而產(chǎn)生。特別是，還為了評價加工工具標準模型134，該方法還包括產(chǎn)生至少一個加工工具中間模型141。
系統(tǒng)100的實施例參考圖1、3、4和7所述。如圖1所示，用于設計部件10的系統(tǒng)100包括部件設計標準模型模塊110，該部件設計標準模型模塊110設置成由可編輯幾何圖形112生成參數(shù)標準模型。系統(tǒng)100還包括加工工具標準模型模塊130，該加工工具標準模型模塊130設置成接收參數(shù)標準模型114，由參數(shù)標準模型生成制造中間模型136，并由制造中間模型136產(chǎn)生加工工具標準模型134。這里所用的術語“設置成”的意思是部件設計標準模型模塊110和加工工具標準模型模塊130都裝備有硬件和軟件的組合，以便執(zhí)行本發(fā)明的任務，如本領域技術人員所知。例如，部件設計標準模型模塊110和加工工具標準模型模塊130包括裝備有用于執(zhí)行它們的相應任務的軟件的計算機。本發(fā)明并不局限于任何用于執(zhí)行本發(fā)明的處理任務的特定計算機。而是，術語“計算機”是指能夠執(zhí)行計算的任何機器，該計算是執(zhí)行本發(fā)明的任務所必須的，例如，通過接收結(jié)構化輸入并根據(jù)規(guī)定規(guī)則來處理該輸入，以便產(chǎn)生輸出。
如圖4所示，根據(jù)一個特殊實施例，部件設計標準模型模塊110包括CAD系統(tǒng)40，該CAD系統(tǒng)40設置成由可編輯幾何圖形112產(chǎn)生參數(shù)標準模型114，且基于環(huán)境118的知識設置成將KBE部件設計生產(chǎn)規(guī)則用于可編輯幾何圖形112中，以便獲得參數(shù)標準模型114?；诃h(huán)境的知識118還設置成將KNE部件設計檢查規(guī)則用于參數(shù)標準模型114中，以便保證使它滿足功能和可制造性要求。如上所述，基于環(huán)境的知識118既可以在CAD系統(tǒng)40內(nèi)部，也可以在CAD系統(tǒng)40外部。尤其是，CAD系統(tǒng)40還設置成由表示部件10的特征的數(shù)據(jù)來生成可編輯幾何圖形112，例如由上述測量數(shù)據(jù)。
根據(jù)更詳細的實施例，部件設計標準模型模塊110還包括連接的模型設備LME 30，該連接的模型設備LME 30設置成產(chǎn)生至少一個設計分析中間模型150；以及設計分析編碼121，用于進行設計分析。例如如圖5所示，設計分析121與LME 30相連。尤其是，部件設計標準模型模塊110還包括部件數(shù)據(jù)管理PDM系統(tǒng)20，該系統(tǒng)20設置成儲存工作狀況數(shù)據(jù)，得出邊界條件。尤其是，PDM20還設置成儲存所有其它關于產(chǎn)品的數(shù)據(jù)和修改歷史。LME 30設置成使PDM系統(tǒng)20與分網(wǎng)的設計模型221相連，以便將邊界條件標繪在分網(wǎng)的設計模型221上，如圖5所示。為了將幾何公差添加到參數(shù)標準模型114中，CAD系統(tǒng)40還設置成利用可制造性數(shù)據(jù)來處理參數(shù)標準模型114。盡管圖7表示了后一處理步驟在加工工具CAD系統(tǒng)42中進行，但是幾何尺寸和公差可以既可以利用CAD系統(tǒng)40添加，也可以利用加工工具CAD系統(tǒng)42添加。而且，如上所述，CAD系統(tǒng)40和加工工具CAD系統(tǒng)42可以是相同或不同的CAD系統(tǒng)。
如圖7所示，根據(jù)一個特殊實施例，加工工具標準模型模塊130包括加工工具CAD系統(tǒng)42，該加工工具CAD系統(tǒng)42設置成接收參數(shù)標準模型114，在利用幾何尺寸和公差處理后對參數(shù)標準模型114進行定向，以便獲得定向的GD&T模型133，并由參數(shù)標準模型生成制造中間模型136。加工工具標準模型模塊130還包括加工工具的基于知識設備243，它設置成將制造設計規(guī)則242用于定向GD&T模型133，以便獲得制造中間模型136。如上所述，制造規(guī)則包括加工工具設計規(guī)則和路徑產(chǎn)生規(guī)則。
復雜的制造方法可以采用多個成形步驟，并可以包括一個或多個機械加工步驟。因此，優(yōu)選是加工工具CAD系統(tǒng)42設置成對多個制造步驟生成制造中間模型。對于該特殊實施例，CAD系統(tǒng)42還設置成定向制造中間模型136，以便獲得定向GD&T模型133，而加工工具的基于知識設備243還設置成將制造設計規(guī)則242用于定向GD&T模型133，以便生成制造中間模型136，如圖7所示。
為了由制造中間模型136生成加工工具標準模型134，加工工具的基于知識設備243還設置成將加工工具設計規(guī)則用于制造中間模型136。對于該實施例，加工工具CAD系統(tǒng)42還設置成利用加工工具設計規(guī)則而由制造中間模型136得出加工工具幾何圖形62。
為了評價加工工具標準模型134，根據(jù)圖6所示的實施例，加工工具標準模型模塊130還包括加工工具連接模型設備(加工工具LME)300，該加工工具連接模型設備300設置成產(chǎn)生至少一個加工工具中間模型141；以及制造工藝分析編碼，用于進行制造工藝分析。如圖6所示，制造工藝分析321與加工工具LME 300相連。尤其是，加工工具標準模型模塊130還包括加工工具部件數(shù)據(jù)管理PDM系統(tǒng)320，該系統(tǒng)320設置成儲存用于得出邊界條件的工作狀況數(shù)據(jù)以及儲存處理參數(shù)。尤其是，加工工具PDM 320還設置成儲存所有其它關于產(chǎn)品的數(shù)據(jù)以及修改歷史。如圖6所示，加工工具LME 300設置成使加工工具PDM系統(tǒng)320與分網(wǎng)的加工工具模型146相連，并將邊界條件標繪在分網(wǎng)的加工工具模型146上。加工工具LME 300還設置成使加工工具PDM系統(tǒng)320與制造工藝分析321相連，以便提供用于執(zhí)行制造工藝分析的處理參數(shù)。
為了產(chǎn)生硬質(zhì)加工工具400，優(yōu)選是加工工具CAD系統(tǒng)42還設置成將幾何尺寸和公差添加給加工工具標準模型134，例如如圖8所示。
而且，為了重新設計系統(tǒng)或子系統(tǒng)，而不是部件，系統(tǒng)100還包括產(chǎn)品控制結(jié)構(未示出)，以便表示整個系統(tǒng)結(jié)構的布局，并控制組織形式的變化。
盡管只表示和說明了本發(fā)明的某些特征，但是本領域技術人員應當知道可以進行變化和修改。因此，應當知道，附屬的權利要求將覆蓋落入本發(fā)明的實際精神內(nèi)的所有這些變化和修改。
部件表10 部件11 翼面12 平臺14 燕尾槽15 測量數(shù)據(jù)16 測量數(shù)據(jù)子集17 特征子集18 曲線和表面20 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)21 翼面的前緣22 翼面的后緣30 連接的模型設備(LME)40 計算機輔助設計程序42 計算機輔助設計程序60 加工工具幾何圖形編碼62 加工工具幾何圖形110部件設計標準模型模塊112可編輯幾何圖形113關鍵參數(shù)114參數(shù)標準模型115相關拷貝116KBE部件設計產(chǎn)生規(guī)則117KBE部件設計核對規(guī)則118基于知識設備120設計標準模型121設計分析130加工工具標準模型模塊132加工工具特征133定向GD&T模型134加工工具標準模型
136制造中間模型141加工工具中間模型142加工工具標準模型的相關拷貝143變形的加工工具模型144分塊的加工工具模型145加工工具分析幾何圖形146分網(wǎng)的加工工具模型147加工工具分析模型150設計分析中間模型160壓力面161吸力面212非參數(shù)CAD模型216變形的設計模型217分塊的設計模型218設計分析幾何圖形221分網(wǎng)的設計模型222設計分析模型223設計分析數(shù)據(jù)240可制造性數(shù)據(jù)庫241包242制造(加工工具和機械加工)設計規(guī)則243加工工具的基于知識設備300加工工具的連接的模型設備(LME)320加工工具制造數(shù)據(jù)管理(PLDM)系統(tǒng)321制造工藝分析323加工工具分析數(shù)據(jù)400硬質(zhì)加工工具410測試部件420測量數(shù)據(jù)
權利要求
1.一種重新設計部件(10)的方法，包括如下步驟由部件的可編輯幾何圖形(112)來產(chǎn)生部件(10)的參數(shù)標準模型(114)；由設計標準模型(120)來生成制造中間模型(136)，該設計標準模型(120)包括參數(shù)標準模型(114)，而該制造中間模型包括多個加工工具特征(132)；以及由制造中間模型(136)產(chǎn)生加工工具標準模型(134)，該加工工具標準模型包括用于部件(10)的加工工具幾何圖形(62)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于還包括如下步驟獲得表示部件(10)的特征的數(shù)據(jù)；以及由該數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件的可編輯幾何圖形(112)。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述獲得步驟包括測量部件(10)以獲得數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述測量步驟包括進行數(shù)字射線照相和光學掃描中的至少一個。
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，該數(shù)據(jù)包括部件(10)的幾何數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，該數(shù)據(jù)還包括部件(10)的屬性數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述生成部件(10)的可編輯幾何圖形(112)的步驟包括由幾何數(shù)據(jù)生成部件(10)的非參數(shù)計算機輔助設計(CAD)模型(212)；以及重建非參數(shù)CAD模型(212)，以便獲得可編輯幾何圖形(112)，所述重建步驟包括進行反向CAD建模。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述生成部件(10)的非參數(shù)CAD模型(212)步驟包括減少數(shù)據(jù)以獲得數(shù)據(jù)的子集；對該子集進行分段，以便獲得數(shù)據(jù)的多個特征子集，各特征子集對應于部件(10)的特征(11)、(12)、(13)；進行幾何特征的抽取，以便從特征子集中獲得多個曲線和表面，該曲線和表面表示部件(10)的特征(11)、(12)、(13)；以及將該曲線和表面輸入計算機輔助設計(CAD)幾何圖形中，以便獲得非參數(shù)CAD模型(212)。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括由保留的設計信息來獲得可編輯幾何圖形(112)。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生參數(shù)標準模型的步驟包括從可編輯幾何圖形(112)中識別和抽取多個關鍵參數(shù)。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，所述關鍵參數(shù)的抽取包括如下步驟將多個基于知識設計(KBE)的部件設計產(chǎn)生規(guī)則應用于可編輯幾何圖形(112)，以便獲得參數(shù)標準模型(114)；以及將多個KBE部件設計核對規(guī)則用于參數(shù)標準模型(114)，以保證該參數(shù)標準模型滿足多個功能和可制造性要求。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括產(chǎn)生至少一個設計分析中間模型(150)，該設計分析中間模型包括參數(shù)標準模型(114)的相關拷貝(115)，該相關拷貝構置成用于進行設計分析(121)。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生至少兩個設計中間模型(150)，每個設計中間模型構置成用于進行不同的設計分析(121)。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，還包括制備設計分析中間模型(150)，以便進行分析，所述制備步驟包括利用分析編碼準則來對設計分析中間模型(150)進行網(wǎng)格劃分，以便獲得分網(wǎng)的設計模型(221)；以及利用分析編碼準則來將多個邊界條件標繪在分網(wǎng)的設計模型(221)上，以便獲得設計分析模型(222)，該方法還包括對設計分析模型(222)進行設計分析，以便獲得多個設計分析數(shù)據(jù)(223)，所述進行設計分析的步驟包括利用設計分析模型(222)以及多個收斂準則來進行設計分析編碼；以及評價設計分析數(shù)據(jù)(223)，當設計分析數(shù)據(jù)并不令人滿意時，所述方法還包括如下步驟利用多個重設計目標來修改參數(shù)標準模型(114)；以及在修改參數(shù)標準模型(114)之后重復進行所述設計分析。
15.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括利用來自可制造性數(shù)據(jù)庫240的可制造性數(shù)據(jù)來處理參數(shù)標準模型(114)，以便將幾何尺寸和公差(GD&T)添加給參數(shù)標準模型(114)，其中，該設計標準模型(120)包括具有幾何尺寸和公差的參數(shù)標準模型(114)。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，所述生成制造中間模型(136)包括如下步驟利用幾何尺寸和公差來定向參數(shù)標準模型(114)，以便獲得定向的GD&T模型(133)；以及將多個制造設計規(guī)則(242)用于定向GD&T模型(133)，以便獲得制造中間模型(136)。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，所述生成制造中間模型(136)還包括如下步驟定向制造中間模型(136)以便獲得定向GD&T模型(133)；以及將制造設計規(guī)則(242)用于定向GD&T模型(133)，以便生成制造中間模型(136)，該制造中間模型(138)包含至少一個附加制造步驟，其中，對于各附加制造步驟，進行所述定向和應用。
18.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，制造設計規(guī)則包括多個加工工具設計規(guī)則，且所述加工工具標準模型(134)的產(chǎn)生步驟包括將加工工具設計規(guī)則應用于制造中間模型(136)中，以便獲得加工工具標準模型(134)；其中，加工工具幾何圖形(62)通過所述設計規(guī)則的應用而來源于加工工具特征(132)。
19.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括產(chǎn)生至少一個加工工具中間模型(141)，該加工工具中間模型(141)包括加工工具標準模型(134)的相關拷貝(142)，該相關拷貝構置成用于進行制造工藝分析(321)。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生至少兩個加工工具中間模型(141)，每個加工工具中間模型構置成用于進行不同的制造工藝分析(321)。
21.根據(jù)權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括制備加工工具中間模型(141)，以便進行制造工藝分析(321)，所述制備步驟包括利用分析編碼準則來對加工工具中間模型(141)進行網(wǎng)格劃分，以便獲得分網(wǎng)的加工工具模型(146)；以及利用分析編碼準則來將多個邊界條件標繪在分網(wǎng)的加工工具模型(146)上，以便獲得加工工具分析模型(147)，所述方法還包括如下步驟對加工工具分析模型(147)進行制造工藝分析(321)，以便獲得多個加工工具分析數(shù)據(jù)(323)，所述進行制造工藝分析包括利用加工工具分析模型(147)、多個收斂準則以及多個工藝參數(shù)來進行制造工藝分析編碼；以及評價加工工具分析數(shù)據(jù)(323)，當加工工具分析數(shù)據(jù)并不令人滿意時，還包括利用多個制造目標加工工具設計折衷方案來修改加工工具標準模型(134)；以及在修改加工工具標準模型(134)之后重復進行所述制造工藝分析(321)。
22.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括將多個幾何尺寸和公差(GD&T)添加給加工工具標準模型(134)。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，加工工具標準模型(134)還包括多個工藝參數(shù)，該方法還包括如下步驟利用具有幾何尺寸和公差的加工工具標準模型(134)來生成硬質(zhì)加工工具(400)；利用加工工具(400)以及利用工藝參數(shù)來制造至少一個測試部件(410)；檢查測試部件(410)，以便獲得多個測量數(shù)據(jù)(420)；以及評估測量數(shù)據(jù)(420)，以便確定測試部件(410)是否滿足部件(10)的多個設計標準。
24.一種用于重新設計部件(10)的系統(tǒng)(100)，其特征在于，包括如下步驟部件設計標準模型模塊(110)，該部件設計標準模型模塊構置成由部件的可編輯幾何圖形(112)來產(chǎn)生部件的參數(shù)標準模型(114)；以及加工工具標準模型模塊(130)，該加工工具標準模型模塊構置成接收參數(shù)標準模型(114)，以便由該參數(shù)標準模型來產(chǎn)生制造中間模型(136)，并由制造中間模型產(chǎn)生加工工具標準模型(134)，其中，制造中間模型包括多個加工工具特征(132)，而加工工具標準模型包括加工工具幾何圖形(62)。
25.根據(jù)權利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述部件設計標準模型模塊(110)包括計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)(40)，該計算機輔助設計系統(tǒng)(40)構置成由可編輯幾何圖形(112)產(chǎn)生參數(shù)標準模型(114)，基于知識設計(KBE)的設備(118)構置成將基于知識設計(KBE)的部件設計生產(chǎn)規(guī)則應用于可編輯幾何圖形(112)中，以便獲得參數(shù)標準模型(114)，并將KNE部件設計核對規(guī)則應用于參數(shù)標準模型(114)中，以便保證使該參數(shù)標準模型滿足多個功能和可制造性要求。
26.根據(jù)權利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述CAD系統(tǒng)(40)還構置成由表示部件(10)的特征的數(shù)據(jù)來生成可編輯幾何圖形(112)。
27.根據(jù)權利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述部件設計標準模型模塊(110)還包括連接模型設備(30)，該連接模型設備(30)構置成產(chǎn)生至少一個設計分析中間模型(150)，該中間模型包括參數(shù)標準模型(114)的相關拷貝(115)，并構置成用于進行設計分析(121)；以及設計分析編碼(121)，用于進行設計分析，以便產(chǎn)生用于評價參數(shù)標準模型的設計分析數(shù)據(jù)(223)。
28.根據(jù)權利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述部件設計標準模型模塊(110)還包括部件數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)(20)，該系統(tǒng)(20)構置成儲存用于得出多個邊界條件的工作狀況數(shù)據(jù)，其中，所述連接模型設備(30)構置成使所述PDM系統(tǒng)(20)與由設計分析中間模型(150)獲得的分網(wǎng)設計模型(221)相連，以便將邊界條件標繪在該分網(wǎng)設計模型上。
29.根據(jù)權利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述CAD系統(tǒng)(40)還構置成利用可制造性數(shù)據(jù)來處理參數(shù)標準模型(114)，以便將幾何尺寸和公差加入?yún)?shù)標準模型。
30.根據(jù)權利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加工工具標準模型模塊(130)包括加工工具計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)(42)，該加工工具CAD系統(tǒng)(42)構置成接收參數(shù)標準模型，在利用多個幾何尺寸和公差處理后對參數(shù)標準模型(114)進行定向，以便獲得定向的GD&T模型(133)，并由參數(shù)標準模型生成制造中間模型(136)；以及加工工具的基于知識設備(243)，它構置成將多個制造設計規(guī)則(242)應用于定向GD&T模型(133)，以便獲得制造中間模型(136)。
31.根據(jù)權利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加工工具CAD系統(tǒng)(42)還構置成對多個制造步驟產(chǎn)生制造中間模型(136)。
32.根據(jù)權利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，制造設計規(guī)則包括多個加工工具設計規(guī)則，所述加工工具的基于知識設備(243)還構置成將加工工具設計規(guī)則應用于制造中間模型(136)，所述CAD系統(tǒng)(42)還構置成利用加工工具設計規(guī)則(62)而由制造中間模型得出加工工具幾何圖形(62)，以產(chǎn)生加工工具標準模型(134)。
33.根據(jù)權利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加工工具標準模型模塊(130)還包括加工工具連接模型設備(300)，該加工工具連接模型設備(300)構置成產(chǎn)生至少一個加工工具中間模型(141)，該加工工具中間模型包括加工工具標準模型(134)的相關拷貝(115)，并構置成用于進行制造工藝分析(321)；以及制造工藝分析編碼(321)，用于進行制造工藝分析，以便產(chǎn)生用于評價加工工具標準模型的加工工具分析數(shù)據(jù)(323)。
34.根據(jù)權利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加工工具標準模型模塊(130)還包括加工工具部件數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)(320)，該系統(tǒng)(320)構置成儲存用于得出多個邊界條件的多個工作狀況數(shù)據(jù)以及儲存多個工藝參數(shù)；其中，所述加工工具連接模型設備(300)構置成使所述加工工具PDM系統(tǒng)(320)與由加工工具中間模型(141)獲得的分網(wǎng)加工工具模型(146)相連，以便將邊界條件標繪在分網(wǎng)的加工工具模型上；以及與制造工藝分析(321)相連，以便提供用于進行制造工藝分析的工藝參數(shù)。
35.根據(jù)權利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加工工具CAD系統(tǒng)(42)還構置成將多個幾何尺寸和公差(GD&T)添加給加工工具標準模型(134)。
36.一種制造方法，包括由部件的可編輯幾何圖形(112)來產(chǎn)生部件(10)的參數(shù)標準模型(114)；由參數(shù)標準模型(114)來產(chǎn)生制造中間模型(136)，該制造中間模型包括多個加工工具特征(132)；由制造中間模型(136)產(chǎn)生加工工具標準模型(134)，該加工工具標準模型包括部件(10)的加工工具幾何圖形(62)；利用加工工具標準模型(134)產(chǎn)生硬質(zhì)加工工具(400)；以及利用該硬質(zhì)加工工具和多個工藝參數(shù)來制造至少一個部件。
37.根據(jù)權利要求36所述的方法，其特征在于，還包括由表示部件(10)的特征的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生可編輯幾何圖形(112)。
38.根據(jù)權利要求36所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生參數(shù)標準模型的步驟包括將多個基于知識設計(KBE)的部件設計生產(chǎn)規(guī)則應用于可編輯幾何圖形(112)，以便獲得參數(shù)標準模型(114)；以及將多個KBE部件設計核對規(guī)則應用于參數(shù)標準模型(114)，以保證該參數(shù)標準模型滿足多個功能和可制造性要求；所述方法還包括產(chǎn)生至少一個設計分析中間模型(150)，用于評價參數(shù)標準模型(114)，該設計分析中間模型包括參數(shù)標準模型(114)的相關拷貝(115)，該相關拷貝構置成用于進行設計分析(121)。
39.根據(jù)權利要求38所述的方法，其特征在于，還包括利用來自可制造性數(shù)據(jù)庫(240)的可制造性數(shù)據(jù)來處理參數(shù)標準模型(114)，以便將幾何尺寸和公差(GD&T)添加給參數(shù)標準模型(114)，其中，所述生成制造中間模型(136)的步驟包括利用幾何尺寸和公差來定向參數(shù)標準模型(114)，以便獲得定向的GD&T模型(133)；以及將多個制造設計規(guī)則(242)應用于定向GD&T模型(133)，以便獲得制造中間模型(136)；其中制造設計規(guī)則包括多個加工工具設計規(guī)則。
40.根據(jù)權利要求39所述的方法，其特征在于，為多個制造步驟產(chǎn)生制造中間模型(136)。
41.根據(jù)權利要求39所述的方法，其特征在于，所述加工工具標準模型(134)的產(chǎn)生步驟包括將加工工具設計規(guī)則應用于制造中間模型(136)中，以便獲得加工工具標準模型(134)；其中，加工工具幾何圖形(62)通過所述設計規(guī)則的應用由加工工具特征(132)獲得。
42.根據(jù)權利要求41所述的方法，其特征在于，還包括產(chǎn)生至少一個加工工具中間模型(141)，該加工工具中間模型(141)包括加工工具標準模型(134)的相關拷貝(142)，該相關拷貝構置成用于進行制造工藝分析(321)。
全文摘要
一種重新設計部件(10)的方法，包括由部件的可編輯幾何圖形(112)來生成部件的參數(shù)標準模型(114)；以及由設計標準模型(120)來生成制造中間模型(136)。該設計標準模型包括參數(shù)標準模型，而該制造中間模型包括多個加工工具特征(132)。該方法還包括由制造中間模型產(chǎn)生加工工具標準模型(134)。該加工工具標準模型包括用于部件的加工工具幾何圖形(62)。一種用于重新設計部件的系統(tǒng)(100)，包括部件設計標準模型模塊(110)，該部件設計標準模型模決設置成由可編輯幾何圖形來產(chǎn)生參數(shù)標準模型；以及加工工具標準模型模塊(130)，該加工工具標準模型模塊設置成接收參數(shù)標準模型，以便由該參數(shù)標準模型來產(chǎn)生制造中間模型，并由制造中間模型產(chǎn)生加工工具標準模型。
文檔編號G06F17/50GK1538331SQ0311060
公開日2004年10月20日 申請日期2003年4月14日 優(yōu)先權日2003年4月14日
發(fā)明者A·B·F·雷貝羅, M·C·奧斯特羅夫斯基, K·K·約科亞馬, V·P·庫馬, D·M·羅賓遜, A B F 雷貝羅, 奧斯特羅夫斯基, 庫馬, 約科亞馬, 羅賓遜 申請人:通用電氣公司