一种机械加工数字化工艺三维仿真软件系统及方法

摘要

本发明提供了一种机械加工数字化工艺三维仿真软件系统及方法，属于机械加工技术领域，具体包括：参数获取模块获取待加工零件的特征简历和原胚参数、刀具总成参数、夹具三维模型参数、机床三维模型参数及四者之间的树形关系；建模模块分别建立原胚参数模型、刀具总成模型、夹具总成模型和机床模型；工艺方法获取模块获取待核验工艺方法；动态仿真模块生成加工流程，并动态干涉验证后输出通过干涉验证的加工流程；NC程序生成模块生成刀具加工路径和NC程序；CMM程序生成模块生成CMM程序；虚拟调试模块执行NC程序和CMM程序进行虚拟仿真和核验，得到工艺方法建模。通过本申请的处理方案，可为机械加工数字化工艺提供智能化决策。

权利要求

1.一种机械加工数字化工艺三维仿真软件系统，其特征在于，包括：参数获取模块，获取待加工零件的特征简历和与所述特征简历对应的原胚参数、刀具总成参数、夹具三维模型参数、机床三维模型参数及四者之间的树形关系，所述特征简历中包括有零件的特征信息；

建模模块，分别根据所述原胚参数、所述刀具总成参数、所述夹具三维模型参数、所述机床三维模型参数对应建立原胚参数模型、刀具总成模型、夹具总成模型和机床模型；

工艺方法获取模块，获取所述特征简历的每个特征各自对应的待核验工艺方法；

动态仿真模块，根据所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型及三者之间的树形关系和所述待核验工艺方法生成所述每个特征对应的加工流程，并对生成的加工流程进行干涉验证后输出通过干涉验证的加工流程；

NC程序生成模块，获取工艺结果，所述工艺结果为根据已通过干涉验证的若干加工流程而生成的工艺结果，根据所述工艺结果调用所述刀具总成模型、所述机床模型以及所述夹具总成模型生成所述特征简历对应的刀具加工路径，并根据所述刀具加工路径生成NC程序；

CMM程序生成模块，根据所述工艺结果以及特征测量要求，结合所述待加工零件的工件

3D模型、客户CMM型号生成与CMM测量路径对应的CMM程序；

虚拟调试模块，根据所述NC程序和所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型、所述机床模型，利用与所述待核验工艺方法对应的所述加工流程对原胚进行切割得到待加工零件的实际切削零件以进行虚拟仿真，并采用所述CMM程序对与所述待核验工艺方法对应的所述加工流程得到的实际切削零件进行核验，得到与所述待加工零件对应的至少一种工艺方法的建模。

2.根据权利要求1所述的机械加工数字化工艺三维仿真软件系统，其特征在于，所述刀具总成参数包括刀具参数化建模信息和刀柄信息；

根据所述刀具总成参数建立刀具总成模型包括：从所述每个特征对应的待核验工艺方法中，提取刀具参数化建模信息；

根据所述每个特征对应的待核验工艺方法中的刀具模板信息匹配刀具3D模板；

将所述刀具参数化建模信息导入所述刀具3D模板中，获得刀具建模；

从所述每个特征对应的待核验工艺方法中，提取刀柄信息，所述刀柄信息包括刀柄型号和夹持深度；

根据所述刀柄型号在刀柄数模库中匹配对应的刀柄3D数模；

根据所述夹持深度将所述刀具建模与所述刀柄3D数模进行装配，以建立所述刀具总成模型。

3.根据权利要求1所述的机械加工数字化工艺三维仿真软件系统，其特征在于，所述夹具三维模型参数包括由所述特征简历结合夹具信息生成的夹具建模信息表单，其中所述夹具建模信息表单中包含有所述特征简历对应的夹具类型、定位点和夹紧点；

根据所述夹具三维模型参数建立夹具总成模型包括：根据所述夹具三维模型参数中的夹具类型匹配夹具3D模板；

根据所述夹具三维模型参数中的定位点和夹紧点进行夹具建模。

4.根据权利要求3所述的机械加工数字化工艺三维仿真软件系统，其特征在于，所述参数获取模块获取所述夹具三维模型参数包括：接收客户定制的输入信息；

从所述输入信息中提取所述夹具三维模型参数。

5.根据权利要求1所述的机械加工数字化工艺三维仿真软件系统，其特征在于，所述NC程序生成模块还用于接收NC后置处理包，所述NC后置处理包中包含有客户定制模板；

根据所述刀具加工路径生成NC程序包括：将所述刀具加工路径结合客户定制模板生成NC程序。

6.根据权利要求1所述的机械加工数字化工艺三维仿真软件系统，其特征在于，所述CMM程序生成模块还用于接收CMM后置处理包，所述CMM后置处理包中包含有客户定制模板；

根据所述工艺结果以及特征测量要求，结合所述待加工零件的工件3D模型、客户CMM型号生成与CMM测量路径对应的CMM程序包括：根据所述工艺结果以及特征测量要求，结合所述待加工零件的工件3D模型、客户CMM型号和所述客户定制模板生成与CMM测量路径对应的CMM程序。

7.根据权利要求1所述的机械加工数字化工艺三维仿真软件系统，其特征在于，所述动态仿真模块对生成的加工流程进行干涉验证包括：从生成的加工流程中确定进行干涉检查的目标加工流程，其中每个加工流程对应有至少一个刀具，每一个刀具对应有至少一条加工路径；

根据所述目标加工流程所用的第一刀具，匹配出第一加工路径；

将所述第一刀具结合所述第一加工路径进行扫琼；

将扫琼体与所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型、所述机床模型进行干涉检查；

若干涉检查通过，则将下一个加工流程确定为目标加工流程以进行干涉检查；

若干涉检查未通过，则判断所述第一刀具对应的加工路径中是否存在未进行干涉检查的加工路径，若存在，则更换下一个加工路径进行干涉检查，若不存在则更换所述目标加工流程对应的下一个刀具进行干涉检查。

8.根据权利要求7所述的机械加工数字化工艺三维仿真软件系统，其特征在于，所述动态仿真模块还用于：将所述加工流程对应的干涉检查结果以布尔矩阵输出。

9.根据权利要求1所述的机械加工数字化工艺三维仿真软件系统，其特征在于，所述虚拟调试模块还用于：获取更新的NC程序，其中所述更新的NC程序为根据CMM程序生成模块的测量报告更新后的NC程序。

10.一种机械加工数字化工艺三维仿真方法，其特征在于，包括：获取待加工零件的特征简历和与所述特征简历对应的原胚参数、刀具总成参数、夹具三维模型参数、机床三维模型参数及四者之间的树形关系，所述特征简历中包括有零件的特征信息；

分别根据所述原胚参数、所述刀具总成参数、所述夹具三维模型参数、所述机床三维模型参数对应建立原胚参数模型、刀具总成模型、夹具总成模型和机床模型；

获取所述特征简历的每个特征各自对应的待核验工艺方法；

根据所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型及三者之间的树形关系和所述待核验工艺方法生成所述每个特征对应的加工流程，并对生成的加工流程进行干涉验证后输出通过干涉验证的加工流程；

获取工艺结果，所述工艺结果为根据已通过干涉验证的若干加工流程而生成的工艺结果，根据所述工艺结果调用所述刀具总成模型、所述机床模型以及所述夹具总成模型生成所述特征简历对应的刀具加工路径，并根据所述刀具加工路径生成NC程序；

根据所述工艺结果以及特征测量要求，结合所述待加工零件的工件3D模型、客户CMM型号生成与CMM测量路径对应的CMM程序；

根据所述NC程序和所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型、所述机床模型利用与所述待核验工艺方法对应的所述加工流程对原胚进行切割得到待加工零件的实际切削零件以进行虚拟仿真，并采用所述CMM程序对与所述待核验工艺方法对应的所述加工流程得到的实际切削零件进行核验，得到与所述待加工零件对应的至少一种工艺方法的建模。

说明书

一种机械加工数字化工艺三维仿真软件系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种机械加工数字化工艺三维仿真软件系统及方法。

背景技术

[0002] 传统机械加工数字化工艺设计中的三维仿真系统（即3D仿真系统），只是针对机械零件提供简单3D功能，如零件的3D建模、虚拟装配、铣削仿真、碰撞检测、工艺优化、故障提
醒等零件建模及可视化功能，而缺少对零件在整个机械加工数字化工艺中的工艺规划设
计，因而现有3D仿真系统无法为零件的机械加工数字化工艺的规划设计提供智能决策支
持，制约了智能制造中数字化工艺的智能化落地。

[0003] 因此，亟需一种新的机械加工数字化工艺三维仿真方案。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明提供一种机械加工数字化工艺三维仿真软件系统及方法，为机械加工数字化工艺的规划设计提供智能决策支持，可降低机械加工数字化工艺的设计难
度，提高机械加工数字化工艺的准确性和设计效率，加快机械加工数字化工艺自动化进程，
实现数字化工艺的智能生产规划落地。

[0005] 本发明提供以下技术方案：

[0006] 本发明提供一种机械加工数字化工艺三维仿真软件系统，包括：参数获取模块，获取待加工零件的特征简历和与所述特征简历对应的原胚参数、刀具总成参数、夹具三维模
型参数、机床三维模型参数及四者之间的树形关系，所述特征简历中包括有零件的特征信
息；建模模块，分别根据所述原胚参数、所述刀具总成参数、所述夹具三维模型参数、所述机
床三维模型参数对应建立原胚参数模型、刀具总成模型、夹具总成模型和机床模型；工艺方
法获取模块，获取所述特征简历的每个特征各自对应的待核验工艺方法；动态仿真模块，根
据所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型及三者之间的树形关系和所
述待核验工艺方法生成所述每个特征对应的加工流程，并对生成的加工流程进行干涉验证
后输出通过干涉验证的加工流程；NC（Numerical Control，数字控制）程序生成模块，获取
工艺结果，所述工艺结果为根据已通过干涉验证的若干加工流程而生成的工艺结果，根据
所述工艺结果调用所述刀具总成模型、所述机床模型以及所述夹具总成模型生成所述特征
简历对应的刀具加工路径，并根据所述刀具加工路径生成NC程序；CMM（Coordinate 
Measuring Machining，三坐标测量机）程序生成模块，根据所述工艺结果以及特征测量要
求，结合所述待加工零件的工件3D模型、客户CMM型号生成与CMM测量路径对应的CMM程序；
虚拟调试模块，根据所述NC程序和所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模
型、所述机床模型进行虚拟仿真，并采用所述CMM程序对与所述待核验工艺方法对应的所述
加工流程得到的实际切削零件进行核验，得到与所述待加工零件对应的至少一种工艺方法
的建模。

[0007] 在其中一个实施例中，所述刀具总成参数包括刀具参数化建模信息和刀柄信息；

[0008] 根据所述刀具总成参数建立刀具总成模型包括：从所述每个特征对应的待核验工艺方法中，提取刀具参数化建模信息；根据所述每个特征对应的待核验工艺方法中的刀具
模板信息匹配刀具3D模板；将所述刀具参数化建模信息导入所述刀具3D模板中，获得刀具
建模；从所述每个特征对应的待核验工艺方法中，提取刀柄信息，所述刀柄信息包括刀柄型
号和夹持深度；根据所述刀柄型号在刀柄数模库中匹配对应的刀柄3D数模；根据所述夹持
深度将所述刀具建模与所述刀柄3D数模进行装配，以建立所述刀具总成模型。

[0009] 在其中一个实施例中，所述夹具三维模型参数包括由所述特征简历结合夹具信息生成的夹具建模信息表单，其中所述夹具建模信息表单中包含有所述特征简历对应的夹具
类型、定位点和夹紧点；

[0010] 根据所述夹具三维模型参数建立夹具总成模型包括：根据所述夹具三维模型参数中的夹具类型匹配夹具3D模板；根据所述夹具三维模型参数中的定位点和夹紧点进行夹具
建模。

[0011] 在其中一个实施例中，所述参数获取模块获取所述夹具三维模型参数包括：接收客户定制的输入信息；从所述输入信息中提取所述夹具三维模型参数。

[0012] 在其中一个实施例中，所述NC程序生成模块还用于接收NC后置处理包，所述NC后置处理包中包含有客户定制模板；

[0013] 根据所述刀具加工路径生成NC程序包括：将所述刀具加工路径结合客户定制模板生成NC程序。

[0014] 在其中一个实施例中，所述CMM程序生成模块还用于接收CMM后置处理包，所述CMM后置处理包中包含有客户定制模板；

[0015] 根据所述工艺结果以及特征测量要求，结合所述待加工零件的工件3D模型、客户CMM型号生成与CMM测量路径对应的CMM程序包括：根据所述工艺结果以及特征测量要求，结
合所述待加工零件的工件3D模型、客户CMM型号和所述客户定制模板生成与CMM测量路径对
应的CMM程序。

[0016] 在其中一个实施例中，所述动态仿真模块对生成的加工流程进行干涉验证包括：从生成的加工流程中确定进行干涉检查的目标加工流程，其中每个加工流程对应有至少一
个刀具，每一个刀具对应有至少一条加工路径；根据所述目标加工流程所用的第一刀具，匹
配出第一加工路径；将所述第一刀具结合所述第一加工路径进行扫琼；将扫琼体与所述原
胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型、所述机床模型进行干涉检查；若干涉
检查通过，则将下一个加工流程确定为目标加工流程以进行干涉检查；若干涉检查未通过，
则判断所述第一刀具对应的加工路径中是否存在未进行干涉检查的加工路径，若存在，则
更换下一个加工路径进行干涉检查，若不存在则更换所述目标加工流程对应的下一个刀具
进行干涉检查。

[0017] 在其中一个实施例中，所述动态仿真模块还用于：将所述加工流程对应的干涉检查结果以布尔矩阵输出。

[0018] 在其中一个实施例中，所述虚拟调试模块还用于：获取更新的NC程序，其中所述更新的NC程序为根据CMM程序生成模块的测量报告更新后的NC程序。

[0019] 本发明还提供一种机械加工数字化工艺三维仿真方法，包括：获取待加工零件的特征简历和与所述特征简历对应的原胚参数、刀具总成参数、夹具三维模型参数、机床三维
模型参数及四者之间的树形关系，所述特征简历中包括有零件的特征信息；分别根据所述
原胚参数、所述刀具总成参数、所述夹具三维模型参数、所述机床三维模型参数对应建立原
胚参数模型、刀具总成模型、夹具总成模型和机床模型；获取所述特征简历的每个特征各自
对应的待核验工艺方法；根据所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型及
三者之间的树形关系和所述待核验工艺方法生成所述每个特征对应的加工流程，并对生成
的加工流程进行干涉验证后输出通过干涉验证的加工流程；获取工艺结果，所述工艺结果
为根据已通过干涉验证的若干加工流程而生成的工艺结果，根据所述工艺结果调用所述刀
具总成模型、所述机床模型以及所述夹具总成模型生成所述特征简历对应的刀具加工路
径，并根据所述刀具加工路径生成NC程序；根据所述工艺结果以及特征测量要求，结合所述
待加工零件的工件3D模型、客户CMM型号生成与CMM测量路径对应的CMM程序；根据所述NC程
序和所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型、所述机床模型进行虚拟仿
真，并采用所述CMM程序对与所述待核验工艺方法对应的所述加工流程得到的实际切削零
件进行核验，得到与所述待加工零件对应的至少一种工艺方法的建模。

[0020] 与现有技术相比，本发明能够达到的有益效果至少包括：

[0021] 3D仿真系统根据特征简历以及特征简历所对应的原胚参数、刀具总成参数、夹具三维模型参数、机床三维模型参数及这四者之间的树形关系，进而建模出原胚参数模型、刀
具总成、夹具总成和机床模型，并根据原胚参数模型、刀具总成模型、夹具总成模型、机床模
型及四者之间的树形关系和特征简历对应的待核验工艺方法生成对应的加工流程，进而生
成NC程序、CMM程序，然后执行NC程序进行虚拟仿真，并利用CMM程序对与待核验工艺方法对
应的加工流程进行核验，得到至少一种与待加工零件对应的工艺方法建模。因此，3D仿真系
统通过智能化决策出待加工零件的3D图纸对应的工艺方法建模，可为机械加工数字化工艺
的规划设计提供智能决策，为传统制造业进行数字赋能，服务制造业的转型升级，加快机械
加工数字化工艺智能规划设计的自动化进程，实现数字化工艺的智能生产规划，从而可为
现有生产技术中存在的数据来源多、知识要求高、需要多人员配合等工艺规划中的数字化
工艺智能化落地提供一种新方案。

附图说明

[0022] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域
普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0023] 图1是本发明的实施例中机械加工数字化工艺三维仿真软件系统的结构框图；

[0024] 图2是本发明的实施例中NC程序生成模块的结构框图；

[0025] 图3是本发明的实施例中CMM程序生成模块的结构框图；

[0026] 图4是本发明的实施例中刀具总成的建模示意图；

[0027] 图5是本发明的实施例中夹具总成的建模示意图；

[0028] 图6是本发明的实施例中动态干涉仿真的示意图；以及

[0029] 图7是本发明的实施例中机械加工数字化工艺三维仿真方法的流程图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

[0031] 以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请
一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实
施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神
下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可
以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0032] 要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/
或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面
可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例
来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除
了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践
此方法。

[0033] 还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘
制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可
能更为复杂。

[0034] 另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

[0035] 本申请实施例提供一种机械加工数字化工艺三维仿真软件系统的结构示意图如图1所示。

[0036] 如图1所示，三维仿真系统10可包括参数获取模块110、建模模块120、工艺方法获取模块130、动态仿真模块140、NC程序生成模块150、CMM程序生成模块160和虚拟调试模块
170。

[0037] 需要说明的是，这些模块相互之间可直接数据通信，也可通过其他方式进行数据通信，比如3D仿真系统中设置有用于数据通信的控制模块，比如通过上一层次的系统（如3D
仿真系统，或者比3D仿真系统更上层的工艺规划平台）进行通信，这里不作限定。

[0038] 参数获取模块110用于获取待加工零件的特征简历和与所述特征简历对应的原胚参数、刀具总成参数、夹具三维模型参数、机床三维模型参数及四者之间的树形关系。

[0039] 实施中，待加工零件的特征简历中可包括有零件的各个特征对应的信息。

[0040] 例如，特征简历可包括以下至少一项特征信息：

[0041] 零件的特征所对应的特征大类分类区域，该区域保存了特征的大类分类信息，例如孔、平面、槽、圆弧面等；

[0042] 零件的特征所对应的工艺信息区域，该区域对特征的工艺信息进行了预处理，例如孔的长径比，最大直径，最小公差等；

[0043] 零件的特征所对应的三维空间信息区域，该区域保存了特征的三维空间信息，包括特征空间位置，空间向量等；

[0044] 零件的特征所对应的PMI（Product Manufacturing Information，产品和加工信息）标注信息区域，该区域保存了特征的PMI标注信息，例如孔的直径大小，公差，位置度等。

[0045] 实施中，特征简历可为已保存于3D仿真系统中的特征简历，也可为3D仿真系统从工艺规划平台提供的信息中获取的特征简历，这里不作限定。

[0046] 实施中，特征简历中的每个特征还可与待加工零件在机械加工中涉及到的原胚参数、刀具总成参数、夹具三维模型参数、机床三维模型参数及四者之间的树形关系建立有对
应关系，比如零件中的某一个孔特征，通常为对原胚进行加工后得到，而加工中又涉及到相
应的刀具、夹具和机床，因而可将每一个特征与原胚、刀具、夹具及机床建立出结构树关系，
从而特征简历可以由每一个特征所对应的这些信息构成，形成结构化数据，方便数据处理。

[0047] 建模模块120用于分别根据所述原胚参数、所述刀具总成参数、所述夹具三维模型参数、所述机床三维模型参数对应建立原胚参数模型、刀具总成模型、夹具总成模型和机床
模型。

[0048] 比如可将原胚参数、刀具总成参数、夹具三维模型参数、机床三维模型参数等导入到3D环境中，从而可根据原胚参数构建出待加工零件对应的原胚参数模型，根据刀具总成
参数构建出刀具总成模型，根据夹具三维模型参数构建出夹具总成模型，根据机床三维模
型参数构建出机床模型。

[0049] 工艺方法获取模块130用于获取所述特征简历的每个特征各自对应的待核验工艺方法。

[0050] 实施中，特征简历中的每个特征均可对应有至少一个工艺方法（即加工方案），比如圆孔特征可对应有一个或多个用于加工出圆孔的工艺方法。因此，可根据待加工零件的
特征简历匹配获得多个工艺方法，而匹配得到的这些工艺方法可作为待核验工艺方法。

[0051] 实施中，该待核验工艺方法可为工艺规划平台提供，这时工艺方法获取模块130可直接接收工艺规划平台发送的待核验工艺方法；该待核验工艺方法也可为3D仿真系统通过
工艺方法获取模块130逐一地从相应的工艺方法库中进行匹配操作获得。因此，这里不对待
核验工艺方法作限定。

[0052] 动态仿真模块140用于根据所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型及三者之间的树形关系和所述待核验工艺方法生成所述每个特征对应的加工流程，并
对生成的加工流程进行干涉验证后输出已通过干涉验证的加工流程。

[0053] 实施中，待核验工艺方法为通用的工艺方法，通用工艺方法中的原胚信息、刀具、夹具等加工所需的加工参数，这时可将待加工零件对应的原胚参数模型、所述刀具总成模
型、所述夹具总成模型及三者之间的树形关系反映到待核验工艺方法中，生成出该待加工
零件在加工中可能使用的加工流程。然后，针对生成的加工流程，即对每个特征的每个加工
工步进行工件、夹具、刀具三者的动态进行批量干涉仿真，只将通过干涉仿真的加工流程进
行输出，从而可从众多的加工流程中确定出可用的加工流程提供给其他模块使用。

[0054] 实施中，动态仿真模型140还可将确定出的可用加工流程提供给工艺规划平台，由工艺规划平台保存和根据该工艺流程生成其他数据（比如工艺结果），这里不作限定。

[0055] NC程序生成模块150用于获取工艺结果，所述工艺结果为根据已通过干涉验证的若干加工流程而生成的工艺结果，根据所述工艺结果调用所述刀具总成模型、所述机床模
型以及所述夹具总成模型生成所述特征简历对应的刀具加工路径，并根据所述刀具加工路
径生成NC程序。

[0056] 实施中，NC程序生成模块150可根据工艺结果，调用相应的刀具总成模型、机床模型以及夹具总成模型，自动生成刀具路径，并进行路径优化，生成最终可供机床直接使用的
NC程序。

[0057] 实施中，工艺结果为根据已通过干涉验证的若干加工流程所生成的工艺结果，比如零件有孔、平面、弧面等多个特征，而这些特征对应有各自的加工流程，这时工艺结果为
将这些已通过干涉验证的加工流程整合为该零件加工时所采用的工艺过程。因此，工艺结
果可由其他模块或者其他系统提供，也可由NC程序生成模块生成，这里不作限定。

[0058] 如图2所示，NC程序生成模块150可包括加工路径自动生成单元1501、加工路径智能优化单元1502和后置处理单元1503。

[0059] 其中，加工路径自动生成单元1501用于结合路径数据库和避障算法，自动生成初版刀具路径；加工路径智能优化单元1502对每个工序的加工路径进行优化处理，使之达到
最优的加工路径，节省加工节拍；后置处理单元1503生成最终可供机床直接使用的NC程序。

[0060] 可选地，后置处理单元1503还可用于接收后置处理包，比如接收工艺规划平台提供的NC后置处理包，或者其他系统（比如客制化处理系统）提供的NC后置处理包，其中后置
处理包中包含有客户定制模板，从而根据后置处理包生成出符合客户需求并能直接下发实
际机床的NC程序。

[0061] CMM程序生成模块160，根据所述工艺结果以及特征测量要求，结合所述待加工零件的工件3D模型、客户CMM型号生成与CMM测量路径对应的CMM程序。

[0062] 实施中，CMM程序生成模块160可以根据如前述的工艺结果，结合工件3D模型、客户CMM型号自动生成CMM测量路径，并自动避开干扰、优化测量路径，最终生成CMM程序，以便在
仿真中根据CMM程序对仿真所得结果进行CMM测量，提高仿真效率。

[0063] 实施中，CMM程序生成模块160可根据已通过干涉验证的若干加工流程获取对应的工艺结果，自动生成CMM程序。其中，所述工艺结果可由其他模块或者其他系统提供，比如
CMM程序生成模块从工艺规划平台中获取已通过干涉验证的若干加工流程对应的工艺编排
结果，比如CMM程序生成模块从其他系统（如工艺编排系统）获取已通过干涉验证的若干加
工流程对应的工艺编排结果等，CMM程序生成模块160也可根据已通过干涉验证的若干加工
流程生成所述工艺结果，因而这里不对工艺结果作限定。

[0064] 具体实施中，可如图3所示，CMM程序生成模块160可包括测量路径自动生成单元1601、测量路径自动优化单元1602和后置处理单元1603。其中测量路径自动生成单元1601
根据工艺结果以及测量内容自动生成测量路径；测量路径自动优化单元1602对测量路径进
行整体优化，可提高测量效率；后置处理单元1603根据优化结果生成CMM程序；

[0065] 进一步，后置处理单元1603还可接收CMM后置处理包，CMM后置处理包中包含有客户定制模板，从而可结合工件3D模型、客户CMM型号和客户定制模板生成可供客户现场CMM
实施执行的CMM程序。其中，后置处理包可为将客户的CMM型号以及客户需求模板得到的CMM
后置处理包，比如客户定制信息输入到客制化处理系统中，由客制化处理系统生成对应的
CMM后置处理包。

[0066] 虚拟调试模块170，根据所述NC程序和所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型、所述机床模型进行虚拟仿真，比如利用加工流程得到对原胚进行切割得
到待加工零件的实际切削零件，并采用所述CMM程序对与所述待核验工艺方法对应的所述
加工流程得到的实际切削零件进行核验，得到与所述待加工零件对应的至少一种工艺方法
的建模。

[0067] 实施中，执行NC程序进行虚拟仿真，可得到仿真结果，利用CMM程序对仿真结果进行CMM测量，从而可通过CMM测量确定出仿真结果是否符合要求，即确定与所述待核验工艺
方法对应的加工流程是否通过核验，进而根据已通过核验的加工流程得到与所述待加工零
件对应的至少一种工艺方法的建模。

[0068] 可选地，可根据CMM测量结果更新NC程序，再次进行虚拟仿真。这时虚拟调试模块170还可获取更新的NC程序，其中所述更新的NC程序为根据CMM程序生成模块的测量报告更
新后的NC程序，从而根据更新后的NC程序再次进行虚拟仿真，提供更准确的工艺方法建模。

[0069] 可选地，可结合读取的与NC程序对应的机床PLC（Progammadble Logic Comtroller，可编程序控制器）数据，进行更新后的NC代码的虚拟仿真，并对虚拟调试仿真
结果进行判断，从而进行不同处理，比如当结果满足要求时，输出对应的工艺方法建模，而
当结果不满足要求可进行问题提示等。

[0070] 3D仿真系统通过建模出原胚参数模型、刀具总成模型、夹具总成模型和机床模型，并根据原胚参数模型、刀具总成、夹具总成、机床模型及四者之间的树形关系和特征简历对
应的待核验工艺方法生成对应的加工流程，进而生成NC程序、CMM程序，然后执行NC程序进
行虚拟仿真，并利用CMM程序对与待核验工艺方法对应的加工流程进行核验，得到至少一种
与待加工零件对应的工艺方法建模，从而可为机械加工数字化工艺的规划设计提供一种智
能方案，为传统制造业进行数字赋能，服务制造业的转型升级，加快机械加工数字化工艺智
能规划设计的自动化进程，实现数字化工艺的智能生产规划。

[0071] 在一些实施方式中，刀具总成模型的建模可采用现有3D建模方式，即根据刀具3D模型和刀柄3D模型，通过将刀具3D模型与刀柄3D模型进行组合创建出刀具总成。

[0072] 本申请还公开一种刀具总成的建模方案，通过从确定出的待核验工艺方法中提取出用于建模的刀具总成参数，从而利用每个特征工步作为数据作为驱动，自动创立刀具总
成模型，这样建模所得的刀具总成与需要智能落地的数字化工艺更紧密关联。

[0073] 如图4所示，刀具总成参数可包括刀具参数化建模信息和刀柄信息，刀具总成的建模过程可包括：

[0074] 从特征方案工步加工信息中，即从每个特征对应的待核验工艺方法中，提取刀具参数化建模信息；

[0075] 根据每个特征对应的待核验工艺方法中的刀具模板信息匹配刀具3D模板，实现刀具3D模板分配；

[0076] 将提取的刀具参数化建模信息导入所述刀具3D模板中，通过刀具参数化建模获得刀具建模；

[0077] 从每个特征对应的待核验工艺方法中，遍历所有可行的刀柄信息，提取出所有可用的刀柄信息，其中刀柄信息包括刀柄型号和夹持深度，并根据刀柄型号在刀柄数模库中
分别匹配出各个刀柄型号对应的刀柄3D数模；

[0078] 根据夹持深度将刀具建模与各个刀柄3D数模进行装配，建立出刀具总成模型，即生成刀具总成。

[0079] 实施中，通过上述刀具总成建模，即遍历每个特征每个工步加工方案，从中提取刀具参数化建模信息，根据工步中的刀具模板信息匹配刀具3D模板，将参数化建模信息导入
刀具3D模板，促成刀具的参数化建模，以及从加工方案中提取刀柄信息（包括刀柄型号，夹
持深度），根据刀柄型号在刀柄数模库中匹配到对应的刀柄3D数模，根据刀柄夹持深度将刀
具和刀柄进行装配，遍历所有可行刀柄并进行刀具刀柄装配，全部装配完成后继续进行下
一个工步的刀具参数化建模及刀具刀柄装配，使得生成的刀具总成与每个特征对应的待核
验工艺方法有密切关联，也让每个特征对应的待核验工艺方法有对应的刀具总成。

[0080] 在一些实施方式中，夹具总成模型的建模可采用现有3D建模方式，即根据夹具三维模型参数，通过将夹具三维模型参数导入到3D环境中构建出夹具总成。

[0081] 本申请还公开一种夹具总成的建模方案，通过将特征简历结合具体的夹具信息，构成夹具三维模型参数，从而将包含有特征简历信息的夹具三维模型参数的数据作为驱
动，自动创立夹具总成模型，这样建模所得的夹具总成与需要智能落地的数字化工艺更紧
密关联。

[0082] 如图5所示，夹具三维模型参数可包括由特征简历结合夹具信息生成的概念夹具建模信息表单，其中所述概念夹具建模信息表单包含有夹具类型、定位点和夹紧点，这样概
念夹具建模信息表单可作为夹具参数化建模信息用于夹具总成的建模，这时夹具总成的建
模过程可包括：

[0083] 从夹具三维模型参数中提取夹具参数化建模信息，即包含有与特征简历中每个特征对应的夹具类型、定位点和夹具点等信息构成的夹具信息；

[0084] 根据夹具类型匹配夹具3D模板，即分配对应的夹具3D模板；

[0085] 根据定位点和夹紧点进行夹具建模，并进行下一个夹具建模，直至完成全部夹具建模，从而将得到的各个夹具建模生成夹具总成。

[0086] 实施中，由特征简历结合夹具信息生成的概念夹具建模信息表单，可为工艺规划平台提供，也可为3D仿真系统根据特征简历结合夹具信息生成，这里不作限定。

[0087] 进一步，还可从客户输入信息中提取出夹具参数化建模信息，即夹具参数化建模信息可由客户进行定制，可让生成夹具总成更符合客户定制需求。

[0088] 在一些实施方式中，动态仿真模块140对生成的加工流程需要干涉验证，以提高输出的加工流程的可用性。

[0089] 实施中，可采用现有干涉验证方式对加工流程进行验证，即针对加工流程验证工件、刀具、夹具是否存在干涉情况。

[0090] 如图6所示，本申请还公开一种动态干涉验证方案，包括：

[0091] 在3D环境中载入加工流程，即载入数模信息（包含零件、刀具总成、夹具），从生成的加工流程中确定进行干涉检查的目标加工流程，其中每个加工流程对应有至少一个刀
具，每一个刀具对应有至少一条加工路径；

[0092] 匹配加工路径，即根据所述目标加工流程所用的第一刀具，匹配出第一加工路径；

[0093] 刀具加工路径扫琼，即将所述第一刀具结合所述第一加工路径进行扫琼；

[0094] 将扫琼体与所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型、所述机床模型进行干涉检查；

[0095] 若干涉检查通过，则将下一个加工流程确定为目标加工流程继续进行干涉检查，即扫琼体和零件以及夹具进行干涉检查通过时输出干涉结果OK，并继续进行下一个刀具总
成匹配的干涉检查；

[0096] 若干涉检查未通过，则判断所述第一刀具对应的加工路径中是否存在未进行干涉检查的加工路径，若存在，则更换所示第一刀具的下一个加工路径进行干涉检查，若不存在
则更换所述目标加工流程对应的下一个刀具进行干涉检查。

[0097] 实施中，通过载入数模信息（如零件，刀具总成，夹具等信息），根据刀具类型匹配加工路径，刀具结合刀具路径进行扫琼，将扫琼体和零件以及夹具进行干涉检查，干涉通过
的输出干涉结果OK，不通过的则返回匹配加工路径步骤，进行下一种路径匹配，直到有一种
路径通过干涉检查，输出干涉结果OK，或者所有路径方案都没有通过干涉检查，输出干涉结
果NOK。

[0098] 因此，通过遍历加工流程中的刀具及刀具对应的加工路径，从众多的加工流程组合中确定出能通过干涉核验的加工流程，提高加工流程的可用性。

[0099] 可选地，动态仿真模块140还可将干涉检查结果以布尔矩阵的形式生成干涉结果，比如将布尔矩阵反馈给工艺规划平台方便平台根据干涉结果作处理（如生成工艺结果）。

[0100] 基于相同的发明构思，本申请还提供一种机械加工数字化工艺三维仿真方法。

[0101] 如图7所示，所述机械加工数字化工艺三维仿真方法，包括：

[0102] 步骤702、获取待加工零件的特征简历和与所述特征简历对应的原胚参数、刀具总成参数、夹具三维模型参数、机床三维模型参数及四者之间的树形关系，所述特征简历中包
括有零件的特征信息；

[0103] 步骤704、分别根据所述原胚参数、所述刀具总成参数、所述夹具三维模型参数、所述机床三维模型参数对应建立原胚参数模型、刀具总成模型、夹具总成模型和机床模型；

[0104] 步骤706、获取所述特征简历的每个特征各自对应的待核验工艺方法；

[0105] 步骤708、根据所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型及三者之间的树形关系和所述待核验工艺方法生成所述每个特征对应的加工流程，并对生成的加
工流程进行干涉验证后输出通过干涉验证的加工流程；

[0106] 步骤710、获取工艺结果，所述工艺结果为根据已通过干涉验证的若干加工流程而生成的工艺结果，根据所述工艺结果调用所述刀具总成模型、所述机床模型以及所述夹具
总成模型生成所述特征简历对应的刀具加工路径，并根据所述刀具加工路径生成NC程序；

[0107] 步骤712、根据所述工艺结果以及特征测量要求，结合所述待加工零件的工件3D模型、客户CMM型号生成与CMM测量路径对应的CMM程序；

[0108] 步骤714、根据所述NC程序和所述原胚参数模型、所述刀具总成模型、所述夹具总成模型、所述机床模型进行虚拟仿真，并采用所述CMM程序对与所述待核验工艺方法对应的
所述加工流程得到的实际切削零件进行核验，得到与所述待加工零件对应的至少一种工艺
方法的建模。

[0109] 通过上述三维仿真方法，可为数字化工艺的智能化落地提供至少一种与待加工零件对应的工艺方法建模，从而为机械加工数字化工艺的规划设计提供智能决策，为传统制
造业进行数字赋能，服务制造业的转型升级，加快机械加工数字化工艺智能规划设计的自
动化进程，实现数字化工艺的智能生产规划。

[0110] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说
明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的
部分说明即可。

[0111] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应
涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。