一、引言
工藝工作是企業的一項基礎性工作，貫穿于經營生產活動的全過程。傳統的工藝準備方法要從理解圖樣開始，運用AutoCAD、CAXA等軟件編制工藝規程，在數控加工中再運用NX等進行編程，復雜型面編程時，需要另做編程用的中差模型，工作繁瑣且容易出錯，且生產準備周期長，工藝裝備設計與制造的工作量大。隨著三維技術的普遍應用，設計圖樣以三維形式下發必將是一個趨勢，而現今，多數設計部門都已經開始以MBD設計模型的形式下發設計信息（圖1）。
圖1 設計下發的MBD模型
面對新的設計圖樣模式，我們該怎樣合理的應用并提高原有的工作效率呢?結合設計MBD模型資源，可運用NX 7.5軟件中的WAVE、同步建模等技術快速的建立和設計出工序三維實體模型，在根據企業實際需求，轉化成二維或三維工序圖。這不僅提高了工序編制的速度，并且方便了后期的工序內容的更改，而隨后的工序加工過程，也可以直接關聯工序模型，進行數控程序編制。
二、快速工序建模及編程的解決方案和相關技術
1.快速工序建模及編程的解決方案
在NX下以MBD設計模型為基礎快速工藝編制的實現原理，是取零件的設計模型為唯一的資源信息，以此運用WAVE、同步建模等技術創建該零件加工工藝模型，實現在設計信息發生變化的時候，工藝模型隨之更新，工藝員唯一所做的工作就是維護工序模型之、司的幾何體鏈接關系。根據企業實際需要，將編制完成的工序模型導成二維工藝，或直接轉換為三維工藝。數控程序編制時，則可直接運用WAVE技術，鏈接相關工序模型的幾何體，進行程序編制，實現當因設計模型發生變換，工藝隨之更新模型的時候，不用重新導入新的工序模型再次進行數控程序編制，只需重新生成刀軌即可（圖2）。
圖2 快速工序建模及編程流程圖
2.NX 7.5 WAVE技術
NX7.5中的WAVE（圖3）是一種實現相關部件間建模的技術。可以基于設計模型的幾何信息及其空間位置去設計另一個部件，工序建模允許在單個零件內建立特征之間的關聯。WAVE擴展這種概念，建立不同部件中幾何信息間的關聯，它也提供了理解、管理和控制這些關聯，以及觸發部件間關聯更新的工具。WAVE主要應用于詳細設計、評估設計概念及制造計劃等領域。所謂制造計劃是指通過相關地鏈接一系列在加工過程中的工序模型，建立零件加工的工序模型，通過鏈接方法，建立模擬加工過程中每道工序的零件模型，并且保證所有模型的關聯性，在單個工序有變化時，與其相關聯的子項跟著變化，方便了工序建模中的更改。
圖3 NX 7.5中WAVE幾何鏈接器
3.NX 7.5同步建模技術
同步建模（圖4）技術快速捕捉設計意圖，其捕捉構思的速度與用戶構思的速度一樣快，使幾何圖形和設計規則保持同步，提供了第一個無歷史記錄、基于特征的建模技術，突破了基于歷史記錄的設計系統固有架構障礙，同步建模技術系統實時識別產品模型當前的幾何條件，這些條件將它們與設計人員添加的參數和幾何約束合并一起以便評估、構建新的幾何模型并且編輯模型，使模型重建僅局限于使模型的幾何條件保持正確所必要的那部分，無需重復全部歷史記錄。工藝人員在創建工序模型時不必再研究和揭示復雜的約束關系以便了解如何進行模型編輯，他們也不用擔心編輯的下游牽連，在結合上部分提到的WAVE技術，將同步建模貫穿整個工藝。
圖4 NX 7.5中同步建模
三、快速工序建模
1.導入設計模型
新建“裝配”，導入設計模型組件。如果設計模型為中差模型，則可直接進行工序建模，如果設計模型不是中差模型，需要運用同步建模將設計模型調整為中差模型。用中差模型進行工序建模的好處是，在后期可以直接關聯工序模型進行數控程序編制。
2.創建工序模型
工序模型在創建的時候是新建一個組件，然后在WAVE上工序或者中差模型的實體，創建的順序是由最后一道工序倒序往前建立，具體步驟如下。
新建“組件”；命名為最后一道工序；點開“裝配導航器”；雙擊工序組件；將中差模型“顯示”；點擊“WAVE幾何鏈接器”選擇所顯示的中差模型實體（圖5）。
圖5 WAVE中差模型實體
3.工序模型編輯
在“裝配導航器”中選擇工序組件，右鍵選擇“設為顯示部件”；點開“部件導航器”；利用同步建模或者是常規建模方法進行工序模型編制（圖6）。
圖6 工序模型編輯
利用同步建模技術，可以在無約束模型上進行同樣的編輯操作，設計系統實時地自動識別這些幾何條件，保證在只移動面的過程中，模型原有的特征均得到保持。但是，往往很多工序的模型是同步建模達不到的（如工藝臺），這就需要在充分利用同步建模的前提下，結合常規建模（草圖拉伸、旋轉等）完成工序模型的編制。
4.創建完成的工藝
按照工序的順序，從后往前的創建工序模型，并用“WAVE幾何鏈接器”一次鏈接，就創建了整本工藝的工序模型（圖7）。
圖7 基于設計模型整體工藝的工序建模
整個工藝中并不是所有的工序都需要建立工序模型，一般只編制機加工序的模型。以圖6中件號為例，創建工序模型依次為：精銑端面→精銑小端→精銑大端→修工藝臺→半精銑小端→半精銑大端→銑工藝臺→銑六面（圖8）。
圖8 機加工序模型
最后根據企業生產的實際需要，轉換為二維的工序圖表，或者直接生成三維工藝。如果設計模型發生更改，相應的每道有關聯的工序都會跟著改動，節約了大量的工作時間。
四、基于工序模型進行數控程序編制
1.加工模型準備
以半精銑大端為例，那么在編程的時候零件就是半精銑大端的工序模型，毛坯則是其前工序銑工藝臺的工序模型。運用WAVE技術導入工序模型創建之后自動在文件夾下生成的單個工序模型，使之幾何體鏈接，隨后再進行程序的編制。
2.數控程序編制和仿真
選擇本工序為“部件”，上工序為“毛坯”，進行數控程序編程。由于工序模型是完全基于設計模型的中差模型創建的，不需要為數控編程重新創建部件、毛坯模型，因此提高了數控程序編制的速度和準確度（圖9），并且可結合VERICUT軟件進行數控程序仿真。
圖9 程序刀軌仿真
當設計模型發生更改時，工序模型也會在保證原有余量和偏置方式不變的情況下隨著改動，而數控程序只需重新生成刀軌就可更新，不會向傳統編程那樣每個數控模型都需要重新修改后在重新進行編程，因此基于工序模型的數控程序編制還節約了大量的程序修改時間。
五、結語
隨著零件設計部門設計理念的改變，三維的MBD模型設計信息終將會取代以往的二維設計圖樣，利用NX 7.5同步建模和WAVE等技術，基于設計模型的快速工序建模編程，可以充分的利用現有設計資源，實現高質量、高效率的完成工藝和數控程序的編制，更能迎合即將推廣使用的三維工藝技術。除此之外，對于結構類似的零件，運用本技術，可以在只修改中差模型尺寸的情況下，迅速完成工序建模和數控程序編制。對于機械加工行業，只有快速、準確地完成工藝和加工才能適應如今新的市場形式。
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本文標題：基于設計模型的快速工序建模及編程技術
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