复杂零件工艺路线重用与优化技术及在数控机床中的应用

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复杂零件的加工制造技术一直以来是制造领域的研究热点。本文针对零件制造工艺路线优化设计问题,建立了零件制造领域的本体知识库,对典型类型零件进行相似度匹配生成多组工艺路线,采用模糊粗糙集理论进行工艺路线重用。利用改进的自适应蚁群算法,结合零件工艺特征的本体模型与工艺资源的本体模型,对新设计零件的工艺路线进行了规划和优化。论文的主要内容如下:第一章,分别简述了零件特征分析、设计知识获取和重用以及工艺路线设计方法的研究现状,分析了现阶段在解决工艺路线规划设计时存在的不足,利用模糊粗糙集理论和相似度计算理论,对零件的工艺路线进行了匹配和重用,提出了基于改进的自适应蚁群算法工艺路线优化设计思路。第二章,主要针对当前在加工制造知识建模研究现状中存在的一些问题,分析了零件工艺特征的特点,对其进行了更加合理化的分类。并在此基础上提出了基于多级反馈的零件工艺特征建模方法。从工艺资源知识的结构特点出发,提出了混合自顶向下和自下而上的工艺资源建模方法,给出了详细的建模流程。最后以某型号数控机床的X轴滚珠丝杠为例实现了零件本体实例建模流程。第三章,从大量典型零件工艺路线设计经验和知识本体库出发,分析了典型零件工艺路线的特点,分别对零件工艺特征本体的类别名称相似度和属性相似度进行了定义,并给出了零件工艺特征总体相似度的具体计算公式,并利用该公式实现典型零件工艺路线匹配。结合模糊粗糙集理论对由多组工艺路线组成的模糊信息系统进行属性约简,生成零件工艺路线重用规则。利用生成的工艺路线重用规则对生成的工艺路线进行最终决策,生成典型零件的工艺路线。第四章,从各种角度对零件工艺路线优化设计问题进行了分析,在零件特征本体库和工艺制造资源本体库的基础上,建立了零件特征基元和制造基元的数学模型,结合这两个模型实现对工艺路线优化设计问题中的基本单元一一加工基元的数学描述。在确定工艺路线的优化目标的基础上,采用改进的自适应蚁群算法对工艺路线规划问题进行优化求解。在最后以某型号立式加工中心的主轴箱的加工为实例,验证了方法的可行性和有效性。第五章,结合实际项目,开发了零件加工制造资源库与工艺路线求解系统,并在企业中得到应用验证。第六章,总结了本文的研究内容和工作,并对今后的研究方向进行了展望。
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