面向三维复杂零件工艺优化关键技术的研究

论文摘要

根据现代制造业中提出的合格加工质量、高生产效率、低成本和减少对环境的负面影响等新的要求,将复杂零件的制造工艺分为加工方法、工艺路线和切削参数三个局部优化,然后利用全局优化来进行评价,得到最优的工艺。介绍了课题的背景、来源及目的,描述了复杂零件在工艺设计与优化过程中的难点,从理论和实践展开了基于三维模型提取工艺数据并进行工艺设计与优化的研究和探索。分析了特征技术在工艺设计中的应用,利用几何面描述复杂零件的加工特征,不仅能表达原有的特征信息,而且还能表达加工基准、定位基准等信息。以面的几何信息和制造信息作为基础数据进行工艺设计与优化,实现了基于统一数据模型的工艺设计优化及管理的目的。采用分层的优化策略将工艺优化分解为加工方法、工艺路线和加工参数三部分。首先根据加工特征类型、加工资源能力等进行加工方法的推理;然后根据推理的结果和相关的几何与制造信息形成定量的约束矩阵,并以变换装夹、变换机床等优化目标进行加工单元顺序优化,其中以矩阵表达加工单元之间的约束关系不仅改变了定性、描述性的约束性信息难以参与运算的缺点,而且具有更高的效率和稳定性。构建了全局的评价的方法与模型,将定性分析与定量分析相结合,构造了多个目标,并按照层次分析法,对各目标进行处理,实现工艺的全局评价,获得最佳的优化结果。建立了动态资源模型,实现了工艺资源的动态监测,通过资源动态与静态信息,提供优化的约束条件和基础数据。介绍了原型系统的结构与功能,以某零件进行工艺设计与优化,并分析结果的实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及研究背景
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 本文组织结构与内容安排
• 2 三维加工特征及信息的表达
• 2.1 工艺设计中的特征技术
• 2.2 加工特征的表达
• 2.3 加工特征分类与简化
• 2.4 本章小结
• 3 工艺全局优化的策略
• 3.1 基于分层的全局优化
• 3.2 工艺路线优化
• 3.3 算法实例
• 3.4 本章小结
• 4 工艺全局优化与评价
• 4.1 全局的评价模型与目标
• 4.2 多目标全局评价处理方法
• 4.3 本章小结
• 5 动态资源的建模
• 5.1 资源的分类
• 5.2 工艺资源的信息及相互关系
• 5.3 工艺资源库的设计与管理
• 5.4 本章小结
• 6 系统开发及应用
• 6.1 基本框架与功能
• 6.2 系统特点
• 6.3 零件实例
• 6.4 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表学术论文目录
• 附录2 工艺序列优化结果