多態模型

多態模型是基於鈑金零件的製造特點而提出的適應數位化發展趨勢的理論體系，旨在解決鈑金數位化製造過程中零件製造模型的組織與表達難題，進而從根本上實現模擬量傳遞向數字量傳遞的轉變。多態模型的基本理念是將零件的製造過程離散為面向不同套用領域的多個必要的、可以精確定義的“狀態”，在狀態下組織數據和定義幾何模型，用於支持和管理飯金零件的製造過程及數據。

基本介紹

• 中文名：多態模型
• 外文名：multi-state model
• 學科：航空航天
• 基礎：鈑金零件的製造特點
• 目的：模擬量傳遞向轉變為數字量傳遞
• 主要包括：多態模型內容構成和套用模式

簡介

多態模型是基於鈑金零件的製造特點而提出的適應數位化發展趨勢的理論體系，旨在解決鈑金數位化製造過程中零件製造模型的組織與表達難題，進而從根本上實現模擬量傳遞向數字量傳遞的轉變。多態模型的基本理念是將零件的製造過程離散為面向不同套用領域的多個必要的、可以精確定義的“狀態”，在狀態下組織數據和定義幾何模型，用於支持和管理飯金零件的製造過程及數據。

設計態是在零件設計信息的基礎上補充定義形成的零件狀態。一般通過讀取零件設計信息和互動輸入的方式定義，除CAD模型外狀態信息採用自定義的表示方法。製造態是工藝過程各加工工序形成的工序件的信息。對不同類型的飛機飯金零件，根據零件的結構特點及成形工藝方法可以劃分不同的製造狀態。

多態模型為鈑金零件製造過程提供統一、完備、準確的零件信息，直接傳遞到成形性評估、工藝指令設計、工裝設計、工藝參數設計等各個製造環節，在問題求解中可以引用模型中的狀態信息直接通過幾何運算以及知識重用進行決策，實現鈑金製造的數位化和智慧型化。多態模型研究在不斷完善製造模型結構與內容的同時，正逐步向製造模型管理的方向發展。

多態模型理論體系構成

當前，多態模型理論體系主要包括多態模型內容構成和套用模式兩方面。

內容構成

如圖所示，多態模型內容構成採用基於狀態、特徵、要素和數據四個層次簡稱為層次的框架表達。多態模型從上到下共劃分為四個層次狀態層、特徵層、要素層和數據層。從不同的層次上看，多態模型是不同組元的集合。多態模型由多個狀態構成，各個狀態以不同特徵值相區別，狀態又由低層次的特徵所組成，特徵又由多個要素組成，要素又由描述其屬性的數據組成。零件幾何信息表現為零件結構特徵，由結構要素構成，結構要素是具有特定功能的飯金零件結構，如彎邊、加強窩等。

面向製造的飛機飯金零件多態模型

套用模式

鈑金數位化製造的工程設計過程包括工藝設計、工裝設計和狀態本身的設計。多態模型本身的設計與工藝設計、工裝設計並不是截然分開的過程，存在著相互協同的內容。多態模型的設計狀態是其製造狀態方案設計、製造指令設計的依據;各製造狀態模型服務於工序設計、工裝設計等套用。基於多態模型的飯金數位化製造問題求解過程如圖所示。

基於多態模型的飯金數位化製造問題求解過程

求解過程依次為：(1)定義多態模型的設計狀態信息，基於設計狀態信息進行工藝設計決策；(2)設計多態模型的製造狀態:基於設計狀態進行製造狀態方案設計、狀態的幾何模型定義以及工藝性評估；(3)設計工裝：基於製造狀態信息設計樣板、成形模具等工藝裝備的模型以及進行成形模擬最佳化；(4)設計工序:基於製造狀態信息，設計工藝參數、最佳化工藝過程、數控編程等。

鈑金零件多態模型求解方法

定義精確、合理的鈑金零件多態模型，包含三個方面內容：狀態模型個數的確定、狀態模型幾何信息內容的定義和狀態模型的有效性檢驗。狀態模型個數的確定，即狀態劃分，指根據零件設計模型，以製造工藝和製造約束為依據，面向工藝和工裝設計需求確定製造狀態個數及功能，形成狀態劃分方案，建立多態模型信息組織框架。狀態模型幾何信息內容定義，指以狀態劃分方案為指導，以零件設計模型為基礎數據，建立狀態模型定義流程和典型狀態的幾何信息定義算法，並套用於鈑金零件多態模型定義，形成各狀態模型的幾何信息內容。狀態模型的有效性檢驗，指檢查己完成的狀態CAD模型的有效性，如是否符合成形工藝的要求、能否精確和完整的表達零件製造過程等，是以多態模型為製造數據源、實現零件數位化製造的前提。

狀態劃分、狀態模型定義和狀態模型檢驗相互聯繫和影響。狀態劃分是狀態模型定義的指導，狀態模型定義是狀態劃分方案的數據體現，狀態模型檢驗是狀態模型有效性的保證，為狀態劃分和狀態模型定義的完善提供反饋信息，三項內容共同構成了由粗到精、不斷疊代最佳化的狀態模型求解體系。