本文在广泛地分析借鉴现有复杂表面成形切削加工技术的基础上,从复杂表面成形切削加工系统设计智能化的理论高度进行了大胆的探索和研究,采用分析与综合相结合的方法,建立了以分解重构理论模型为基础的一系列复杂表面成形切削加工系统设计的智能化原理和技术,使具有创新潜力和高度适应能力的复杂表面成形切削加工系统设计智能化CAD系统的开发建立在有效的理论基础之上,并通过生产应用和实验加工验证了理论模型的正确性和有效性。 本文所述的理论模型以广泛的切削刀具设计理论与实践、现代数控加工自动编程技术为基础,综合分析了成形表面切削刀具设计与切削运动设计的理论发展现状,特别是CAD与AI技术的应用情况,提出了未来自动设计系统的进一步发展方向是开发具有综合能力、适应性强的通用设计系统,和具有丰富知识,识别能力和创新潜力的智能系统。 分解重构理论模型是本文建立复杂表面成形切削加工系统设计智能化原理与方法的基础,主要包括复杂表面的分解重构,成形切削系统方案的分解重构,切削刃形与切剖运动的分解重构,以及人-机系统的分解重构:从设计的角度,则有原始需求,设计内容、设计过程的分解重构。通过设计智能的分析与综合,提出了增加自动设计系统的识别和再认识能力、以使之具有创新潜力的途径。 复杂表面的切削成形是加工系统的基本功能与作用。本文首先区分了复杂表面的设计模型与加工模型,并研究了两者之间的关系及转换问题。然后根据切削加工系统的特点,将复杂表面的加工模型分成微观、局部与宏观三个层次,最后利用“粒度”空间概念建立了复杂表面的离散空间结构和分解重构模式,为切削系统方案设计和具体求解奠定了基础。 成形切削加工系统方案的自动创成是创新设计的基本要素。本文首先深入剖析了各种切削加工系统的特点和实质,概括提出了以余量三维模型为基础的切削加工系统方案的创成原理和推理方法;然后,为使设计系统真正具有创新潜力,详细综合分析了各种基本表面的特征,运用分解重构思想提出了复杂表面的识别原理,并具体实现了识别方法;最后,通过等螺旋角刀刃锥面铣刀的加工工艺创新实例证明