基于知识的计算机辅助夹具设计支持技术研究

论文摘要

夹具作为机械制造业中的一种重要的工艺装备，直接影响产品的质量和研制周期。缩短夹具设计周期，提高夹具的设计质量是计算机辅助工艺装备研究的重要领域，也是提高企业快速反应能力的一个关键环节。夹具设计过程是一个基于经验的机械结构设计问题，需要设计者具备关于设计问题的大量、全面的知识和经验。现有的基于通用CAD软件环境的计算机辅助夹具设计系统仅能完成一些诸如绘图、三维建模等方面的工作，在夹具设计过程的集成、设计资源的共享与智能化、知识的处理和重用等方面还不能提供有效的计算机辅助设计的支持技术。如何将具有多样性、复杂性、经验性、不确定性等特点的夹具知识形式化、数字化并以显式的方式保存下来，提高夹具设计的智能化程度，是计算机辅助夹具设计技术领域的前沿研究问题之一。本论文在国家自然科学基金项目和四川省应用基础研究项目的资助下，针对目前计算机辅助夹具设计技术研究中存在的问题，将知识工程与夹具设计过程结合起来，重点研究夹具设计知识描述、分类、发现以及重用的基本原理和智能化夹具设计中的知识求解技术，探讨一种能支持夹具整个设计过程的智能求解技术，开发基于集成知识资源的计算机辅助夹具设计支持系统。本文的研究成果和特色如下： (1) 在分析基于知识的计算机辅助夹具设计支持系统的的功能需求及其与传统计算机辅助夹具设计系统区别的基础上，构建了由界面层、应用程序服务器层和资源层形成的计算机辅助夹具设计支持系统的总体层次体系结构，提出了一种由资源分系统、设计分系统、计算分系统、管理分系统和信息交换分系统所组成的计算机辅助夹具设计支持系统的软件功能模型，通过5个功能分系统的协同工作而形成一种支持夹具智能化设计的环境平台。 (2) 详细分析了夹具设计信息，提出夹具元特征的概念，建立了集成定位元特征、夹紧元特征、元件元特征、装配元特征、精度元特征、性能分析元特征的夹具信息模型，并采用BOOCH方法建立了与夹具设计相关的产品信息模型和制造信息模型，使其为设

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 论文研究工作的意义与背景

1.2 基于知识的计算机辅助夹具设计支持系统的理论基础

1.2.1 设计智能化问题

1.2.2 人工智能与专家系统技术

1.2.3 基于实例的推理技术

1.2.4 知识发现技术

1.3 CAFD技术内涵

1.3.1 夹具设计过程分析

1.3.2 计算机辅助夹具设计的内涵和系统结构

1.4 计算机辅助夹具设计的研究现状与存在问题分析

1.4.1 国外CAFD的研究概况

1.4.2 国内CAFD的研究概况

1.4.3 现有CAFD系统研究中存在的问题

1.4.4 计算机辅助夹具设计的发展趋势

1.5 论文课题来源与主要研究内容

2 基于知识的计算机辅助夹具设计支持系统的体系结构

2.1 基于知识的计算机辅助夹具设计支持系统的功能需求分析

2.2 基于知识的计算机辅助夹具设计支持系统体系结构

2.3 基于知识的计算机辅助夹具设计支持系统的功能模型

2.4 基于知识的计算机辅助夹具设计支持系统实施的关键技术

2.4.1 夹具信息集成技术

2.4.2 夹具的知识表达、获取和发现技术

2.4.3 夹具设计中的知识推理技术

2.4.4 夹具设计集成知识资源管理

2.4.5 夹具构形设计的智能求解方法

2.5 小结

3 基于夹具元特征的夹具信息建模与集成技术

3.1 夹具设计信息分析

3.1.1 夹具设计需求信息

3.1.2 夹具设计过程信息

3.1.3 夹具设计输出信息

3.2 基于夹具元特征的夹具信息模型建立方法

3.2.1 产品模型

3.2.2 特征造型技术

3.2.3 基于元特征的夹具信息模型

3.2.4 夹具元件元特征的表达

3.3 面向夹具设计的产品和制造模型

3.3.1 产品信息模型结构

3.3.2 制造信息结构

3.3.3 应用Booch方法描述制造信息模型

3.4 CAFD集成信息技术研究

3.4.1 CAFD与其它CAX系统的信息交互

3.4.2 基于PDM的信息集成技术

3.5 信息集成与信息交互的实施技术

3.5.1 中间件（MiddleWare）技术

3.5.2 基于制造应用中间件的集成框架

3.5.3 XML技术

3.5.4 EXPRESS与XML

3.5.5 EXPRESS向C++映射

3.5.6 DTD

3.6 小结

4 夹具设计知识描述方法与基于知识模板的重用技术研究

4.1 知识获取和表示问题

4.2 夹具设计知识形态分析

4.3 夹具设计知识描述方法

4.3.1 基于知识元的数据模型描述方法

4.3.2 设计实例知识的表达方法

4.3.3 夹具设计规则的模糊表达

4.4 夹具设计过程知识建模

4.4.1 知识模型的定义

4.4.2 设计任务分解模型

4.4.3 产品知识模型的分层体系结构

4.4.4 采用面向对象方法表达夹具设计知识

4.4.5 夹具设计知识结构模型

4.5 基于知识模板的夹具设计知识重用技术

4.5.1 任务模板

4.5.2 夹具设计知识模板

4.6 夹具设计知识挖掘方法

4.6.1 数据挖掘与知识发现

4.6.2 夹具设计规则的挖掘

4.7 小结

5 夹具集成知识资源平台的构成方案与多库协同工作机理

5.1 夹具设计知识资源的特点和分类

5.2 夹具设计知识资源平台的构成方案

5.2.1 夹具集成知识资源平台的设计原则

5.2.2 夹具集成知识资源平台的构成

5.3 夹具设计实例库的层次结构模型与实现方法

5.3.1 实例库的组织问题

5.3.2 多层次抽象实例层次结构

5.3.3 基于聚类分析的实例库设计

5.4 夹具设计知识库结构及其关系存储模型

5.4.1 夹具设计知识库的结构及其关系存储模型

5.4.2 知识库的智能导航

5.4.3 知识的一致性维护和完整性检查

5.5 产品设计支持系统（PDS）中的零件库问题

5.5.1 目前零件库开发中的问题

5.5.2 产品设计中零件库的多表达机制

5.5.3 零件库信息的三层结构模式

5.5.4 利用三层结构实现工程设计领域零件库的多表达

5.6 夹具集成知识资源平台的多库协同工作机理

5.7 小结

6 夹具设计方案的相似度计算模型与基于实例的求解技术

6.1 知识推理求解技术

6.1.1 基于规则的知识推理方法

6.1.2 基于实例的知识推理方法

6.1.3 “实例+规则”的混合推理方法

6.2 基于“实例+规则”推理的快速夹具设计系统

6.3 RFDS系统中的推理求解流程

6.3.1 RFDS系统中的实例检索方法

6.3.2 RFDS中的实例调整方法

6.4 夹具方案规划中的相似度计算

6.4.1 夹具方案规划

6.4.2 “实例+规则”推理方法在夹具方案设计中的应用

6.4.3 产品信息实例知识的表达

6.4.4 相似度计算问题

6.4.5 产品信息相似度计算

6.4.6 夹具方案规划实例的调整方法

6.5 夹具配置设计中的功能实例推理方法

6.5.1 夹具结构的功能性分解

6.5.2 功能结构信息的管理

6.5.3 夹具配置设计的相似度计算

6.5.4 夹具配置实例的冲突裁决

6.5.5 应用实例

6.6 小结

7 基于需求-功能-特征-结构映射模型的组合夹具构形设计

7.1 组合夹具特征分析

7.2 面向组合夹具的构形设计问题

7.3 组合夹具结构分解

7.3.1 组合夹具的层次性结构分解和表达

7.3.2 夹具元件库与夹具装配关系库

7.4 面向对象的组合夹具装配模型描述方法

7.4.1 面向对象设计技术

7.4.2 组合夹具装配模型描述方法

7.4.3 夹具装配模型表达实例

7.5 夹具需求—功能—特征—结构映射

7.5.1 夹具构形设计中的映射问题

7.5.2 工件面域的关联网络模型

7.6 组合夹具元件装配关系库的建立

7.6.1 组合夹具元件装配图（MFEARG）

7.6.2 组合夹具元件装配关系库（MFEARDB）

7.7 组合夹具自动组装算法

7.7.1 夹具组件生成模块

7.7.2 夹具组件安装模块

7.7.3 夹具组件作用点的位置

7.7.4 夹具元件空间位置的决定

7.8 小结

8 基于知识的计算机辅助夹具设计支持系统开发技术与运行实例

8.1 CAFDSS平台系统开发技术

8.1.1 插件技术在CAFDSS中的应用

8.1.2 软件复用技术在CAFDSS中的应用

8.1.3 分布式组件策略

8.1.4 OLE自动化技术

8.2 系统程序开发中的几项关键技术

8.2.1 PRO/E二次开发中的关键技术

8.2.2 基于SOLIDWORKS的三维图库开发中的关键技术

8.3 主要运行实例

8.3.1 夹具资源分系统

8.3.2 夹具设计分系统

8.3.3 夹具计算分系统

8.3.4 夹具管理分系统

8.3.5 夹具交换分系统

8.4 小结

9 结论与展望

9.1 主要研究结论

9.2 主要创新点

9.3 应用前景与展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参编的著作

攻读博士学位期间参与的科研项目

攻读博士学位期间的获奖情况

致谢

基于知识的计算机辅助夹具设计支持技术研究

论文摘要

论文目录

相关论文文献

猜你喜欢