一、引言
工艺工作是企业的一项基础性工作，贯穿于经营生产活动的全过程。传统的工艺准备方法要从理解图样开始，运用AutoCAD、CAXA等软件编制工艺规程，在数控加工中再运用NX等进行编程，复杂型面编程时，需要另做编程用的中差模型，工作繁琐且容易出错，且生产准备周期长，工艺装备设计与制造的工作量大。随着三维技术的普遍应用，设计图样以三维形式下发必将是一个趋势，而现今，多数设计部门都已经开始以MBD设计模型的形式下发设计信息（图1）。
图1 设计下发的MBD模型
面对新的设计图样模式，我们该怎样合理的应用并提高原有的工作效率呢?结合设计MBD模型资源，可运用NX 7.5软件中的WAVE、同步建模等技术快速的建立和设计出工序三维实体模型，在根据企业实际需求，转化成二维或三维工序图。这不仅提高了工序编制的速度，并且方便了后期的工序内容的更改，而随后的工序加工过程，也可以直接关联工序模型，进行数控程序编制。
二、快速工序建模及编程的解决方案和相关技术
1.快速工序建模及编程的解决方案
在NX下以MBD设计模型为基础快速工艺编制的实现原理，是取零件的设计模型为唯一的资源信息，以此运用WAVE、同步建模等技术创建该零件加工工艺模型，实现在设计信息发生变化的时候，工艺模型随之更新，工艺员唯一所做的工作就是维护工序模型之、司的几何体链接关系。根据企业实际需要，将编制完成的工序模型导成二维工艺，或直接转换为三维工艺。数控程序编制时，则可直接运用WAVE技术，链接相关工序模型的几何体，进行程序编制，实现当因设计模型发生变换，工艺随之更新模型的时候，不用重新导入新的工序模型再次进行数控程序编制，只需重新生成刀轨即可（图2）。
图2 快速工序建模及编程流程图
2.NX 7.5 WAVE技术
NX7.5中的WAVE（图3）是一种实现相关部件间建模的技术。可以基于设计模型的几何信息及其空间位置去设计另一个部件，工序建模允许在单个零件内建立特征之间的关联。WAVE扩展这种概念，建立不同部件中几何信息间的关联，它也提供了理解、管理和控制这些关联，以及触发部件间关联更新的工具。WAVE主要应用于详细设计、评估设计概念及制造计划等领域。所谓制造计划是指通过相关地链接一系列在加工过程中的工序模型，建立零件加工的工序模型，通过链接方法，建立模拟加工过程中每道工序的零件模型，并且保证所有模型的关联性，在单个工序有变化时，与其相关联的子项跟着变化，方便了工序建模中的更改。
图3 NX 7.5中WAVE几何链接器
3.NX 7.5同步建模技术
同步建模（图4）技术快速捕捉设计意图，其捕捉构思的速度与用户构思的速度一样快，使几何图形和设计规则保持同步，提供了第一个无历史记录、基于特征的建模技术，突破了基于历史记录的设计系统固有架构障碍，同步建模技术系统实时识别产品模型当前的几何条件，这些条件将它们与设计人员添加的参数和几何约束合并一起以便评估、构建新的几何模型并且编辑模型，使模型重建仅局限于使模型的几何条件保持正确所必要的那部分，无需重复全部历史记录。工艺人员在创建工序模型时不必再研究和揭示复杂的约束关系以便了解如何进行模型编辑，他们也不用担心编辑的下游牵连，在结合上部分提到的WAVE技术，将同步建模贯穿整个工艺。
图4 NX 7.5中同步建模
三、快速工序建模
1.导入设计模型
新建“装配”，导入设计模型组件。如果设计模型为中差模型，则可直接进行工序建模，如果设计模型不是中差模型，需要运用同步建模将设计模型调整为中差模型。用中差模型进行工序建模的好处是，在后期可以直接关联工序模型进行数控程序编制。
2.创建工序模型
工序模型在创建的时候是新建一个组件，然后在WAVE上工序或者中差模型的实体，创建的顺序是由最后一道工序倒序往前建立，具体步骤如下。
新建“组件”；命名为最后一道工序；点开“装配导航器”；双击工序组件；将中差模型“显示”；点击“WAVE几何链接器”选择所显示的中差模型实体（图5）。
图5 WAVE中差模型实体
3.工序模型编辑
在“装配导航器”中选择工序组件，右键选择“设为显示部件”；点开“部件导航器”；利用同步建模或者是常规建模方法进行工序模型编制（图6）。
图6 工序模型编辑
利用同步建模技术，可以在无约束模型上进行同样的编辑操作，设计系统实时地自动识别这些几何条件，保证在只移动面的过程中，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达不到的（如工艺台），这就需要在充分利用同步建模的前提下，结合常规建模（草图拉伸、旋转等）完成工序模型的编制。
4.创建完成的工艺
按照工序的顺序，从后往前的创建工序模型，并用“WAVE几何链接器”一次链接，就创建了整本工艺的工序模型（图7）。
图7 基于设计模型整体工艺的工序建模
整个工艺中并不是所有的工序都需要建立工序模型，一般只编制机加工序的模型。以图6中件号为例，创建工序模型依次为：精铣端面→精铣小端→精铣大端→修工艺台→半精铣小端→半精铣大端→铣工艺台→铣六面（图8）。
图8 机加工序模型
最后根据企业生产的实际需要，转换为二维的工序图表，或者直接生成三维工艺。如果设计模型发生更改，相应的每道有关联的工序都会跟着改动，节约了大量的工作时间。
四、基于工序模型进行数控程序编制
1.加工模型准备
以半精铣大端为例，那么在编程的时候零件就是半精铣大端的工序模型，毛坯则是其前工序铣工艺台的工序模型。运用WAVE技术导入工序模型创建之后自动在文件夹下生成的单个工序模型，使之几何体链接，随后再进行程序的编制。
2.数控程序编制和仿真
选择本工序为“部件”，上工序为“毛坯”，进行数控程序编程。由于工序模型是完全基于设计模型的中差模型创建的，不需要为数控编程重新创建部件、毛坯模型，因此提高了数控程序编制的速度和准确度（图9），并且可结合VERICUT软件进行数控程序仿真。
图9 程序刀轨仿真
当设计模型发生更改时，工序模型也会在保证原有余量和偏置方式不变的情况下随着改动，而数控程序只需重新生成刀轨就可更新，不会向传统编程那样每个数控模型都需要重新修改后在重新进行编程，因此基于工序模型的数控程序编制还节约了大量的程序修改时间。
五、结语
随着零件设计部门设计理念的改变，三维的MBD模型设计信息终将会取代以往的二维设计图样，利用NX 7.5同步建模和WAVE等技术，基于设计模型的快速工序建模编程，可以充分的利用现有设计资源，实现高质量、高效率的完成工艺和数控程序的编制，更能迎合即将推广使用的三维工艺技术。除此之外，对于结构类似的零件，运用本技术，可以在只修改中差模型尺寸的情况下，迅速完成工序建模和数控程序编制。对于机械加工行业，只有快速、准确地完成工艺和加工才能适应如今新的市场形式。
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本文标题：基于设计模型的快速工序建模及编程技术
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