本文研究了基于轻量化三维模型的CAD_CAPP_CNC系统集成技术，旨在解决传统CAD、CAPP、CAM和CNC系统间共享和交换三维模型信息时面临的瓶颈问题。具体研究内容涉及以下几个方面：
1. CAD、CAPP、CAM和CNC系统简介：
- CAD（计算机辅助设计）主要负责产品设计的数字化过程，能够创建详细的设计模型。
- CAPP（计算机辅助工艺设计）依据CAD生成的模型来制定加工工艺。
- CAM（计算机辅助制造）负责生成具体的加工指令，这些指令被CNC（计算机数字控制）设备用于指导实际的制造过程。
- CNC系统是实际控制机床等生产设备的控制系统，它们将CAM生成的指令转换为机器的运动。
2. 传统问题分析：
- 传统的制造流程中，CAD生成的三维模型无法直接为CAPP、CAM和CNC系统使用，这些系统更多基于二维工程图。
- 这导致了“信息孤岛”现象，增加了信息传递的复杂性，降低了整个制造过程的效率。
3. 轻量化三维模型的应用：
- 轻量化三维模型通过简化数据量和提高处理效率，使得三维模型能够方便地应用到产品全生命周期的各个阶段。
- 通过轻量化三维模型标准，如U3D（通用三维）文件格式，可以解决不同CAD系统间的数据兼容性问题。
4. 系统集成信息模型：
- 本文提出基于轻量化三维模型的系统集成信息模型，目的是建立一个可以支持产品全生命周期的信息模型。
- 系统集成信息模型需要能够满足从产品设计到制造的各个阶段的需求。
5. 关键技术研究：
- 特征提取和转换：为了使CAPP、CAM系统能够使用CAD生成的轻量化三维模型，需要从这些模型中提取出高层次的制造特征信息，如公差、表面粗糙度等。
- 特征识别和映射是实现这种转换的关键算法。
6. 系统集成功能模型：
- 集成功能模型涵盖产品结构设计、制造特征提取、工艺设计、刀具路径规划和加工仿真等关键步骤。
- 这些功能能够帮助工艺设计人员在产品设计早期阶段就考虑与制造有关的约束条件，对零件进行可制造性评价，并更准确地估算制造成本。
7. 实例验证：
- 通过具体实例验证了轻量化三维模型在产品制造全过程的应用，从而证明了该集成技术的可行性和有效性。
8. 本文的贡献：
- 研究了三维模型信息在各系统间共享和交换的瓶颈问题。
- 依据U3D标准，建立了支持产品全生命周期的轻量化三维模型集成信息模型。
- 构建了基于轻量化三维模型的CAD/CAPP/CNC集成体系。
整体来看，这项研究对于推动制造企业的信息化和自动化程度具有重要意义，有助于实现更加高效、准确的制造业信息交换和集成。通过轻量化三维模型的集成技术，可以实现CAD、CAPP、CAM和CNC系统间更紧密的数据集成，为制造企业提供了灵活、高效的信息交换解决方案。
