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工艺设计是生产技术准备的第一步,也是连接产品设计与产品制造的关键环节。由于市场需求动态化、制造全球化及多元化,特别是在可重构制造模式的转变下,传统工艺设计方法已不再适应系统快速响应的要求。因此,本课题进行工艺元素、约束的建模和路线生成及优化等工艺可重构设计方法的研究。 (1)在分析工艺可重构对市场需求变化的响应方式的基础上,提出工艺可重构的基本思想,构建工艺可重构规划的体系结构以及各层次模型之间的交互关系,探讨实现工艺可重构设计的基础方法和技术。 (2)通过分析零件表面形貌特征的成型原理,建立特征加工过程中机床与工件复合运动的关系模型;利用多色集合理论进行机床、工件运动复合形态及特征成型耦合关系的建模,建立以加工精度、粗糙度为核心表面质量要求的工艺设计约束模型。 (3)根据特征加工成型方式建立工艺可重构设计规划模型,研究该关系模型下的零件加工工艺提取方法;以加工质量、资源利用率和最短工艺链为优化目标,建立零件特征工艺方案优化模型,设计遗传算法进行特征工步级方案优化。 (4)采用多色集合理论建立工艺设计约束模型,设计了零件加工全局工艺优化的决策推理过程;以机床、刀具、特征成型方式变换次数为目标,建立工艺顺序优化模型,设计基于工艺约束的遗传算法实现问题的求解。 (5)以Oracle Apex、Microsoft Visual Studio为仿真软件系统的开发工具,使用Oracle为后台数据库,对基于特征成型方式的工艺可重构设计原型软件系统进行设计开发,验证了理论方法可行性和有效性。