概念工艺规划原型系统关键技术研究

论文摘要

产品的设计阶段决定了70%以上的产品生产制造成本,因而在产品设计过程中,尽可能早地考虑到产品的可制造性和经济因素能有效提高产品质量,降低返修率和报废率。 造成目前产品开发活动效率不高的根本原因是设计者缺乏广泛的制造知识,由经验支配的产品设计方式是生产技术更新的致命伤。概念工艺规划系统的主旨是完成并行工程早期概念设计的可制造性评价和制造成本估计。通过概念工艺规划系统能实现零件材料的选择、制造工艺的确定、制造资源的选择和制造成本的估计,因此可有效地避免和减少出现设计好的产品由于可制造性差导致的难以制造、甚至无法加工的情况,从而规避了产品设计主体修改和彻底返工。 鉴于目前国际学术界对概念工艺规划系统的研究还处于起步阶段,绝大多数原型系统无法获取完整、有效的零件信息,缺乏合理的零件形状及特征描述。本文重点进行以下几方面的研究: 1) 在产品生命周期建模技术的支持下,分析支持并行工程的概念工艺规划系统的研究意义,探讨国内外目前概念设计和概念工艺规划系统的研究现状。在对目前概念工艺规划系统所存在主要不足的认识基础上,提出了所构建概念工艺规划系统的信息模型、活动模型及体系结构; 2) 在对UG实体/特征模型进行深入探讨的基础上,研究零件模型相关信息的提取技术。运用UG二次开发工具和Visual C++6.0 Windows编程工具,编制设计零件模型信息提取接口,从UG的CAD数据库中提取概念工艺规划系统所需的零件各层次结构信息,非结构化工艺、管理信息,并将其保存在SQL Server 2000搭建的零件模型信息库中; 3) 研究目前特征建模系统中广泛存在的特征有效性维持问题,将特征识别技术与基于特征设计技术相结合,分析特征相交的各种形态,运用增量式特征识别映射技术,编制铣、钻类制造特征概念工艺规划系统的零件外形表述及制造特征识别映射接口程序; 4) 根据所获取的零件设计属性信息,基于层次等价关系进行零件层次上的模型比照:基于从UG的CAD工程数据库中提取出的完整零件结构信息,编制算法和程序,进行新建设计零件和零件库中已有模板零件的相似性评

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 制造业的发展及现状
• 1.2 并行工程
• 1.2.1 并行工程的基本思想
• 1.2.2 并行工程的关键技术
• 1.3 CAD/CAPP/CAM集成技术
• 1.4 特征技术
• 1.4.1 特征技术的起源
• 1.4.2 特征是什么
• 1.4.3 特征建模
• 1.4.4 特征技术的研究现状
• 1.5 概念工艺规划的研究背景
• 1.6 本文的研究内容及组织
• 1.6.1 本文研究内容
• 1.6.2 本文的研究意义
• 第2章 产品生命周期的建模技术
• 2.1 产品生命周期概念
• 2.1.1 需求分析
• 2.1.2 概念设计
• 2.1.3 产品设计
• 2.1.4 加工制造
• 2.1.5 服务支持
• 2.2 产品生命周期建模的意义
• 2.3 产品模型技术
• 2.4 产品模型的表示方法
• 2.4.1 产品数据交换标准STEP
• 2.4.2 统一建模语言UML
• 2.5 产品生命周期各阶段信息建模
• 2.5.1 产品需求信息模型
• 2.5.2 产品概念信息模型
• 2.5.3 产品设计信息模型
• 2.5.4 产品制造信息模型
• 2.5.5 产品服务信息模型
• 2.6 支持并行工程的产品集成建模
• 2.7 本章小结
• 第3章 概念工艺规划的信息模型
• 3.1 概念工艺规划与详细设计工艺规划的异同
• 3.2 概念工艺规划的发展及现状
• 3.2.1 概念设计的研究现状
• 3.2.2 概念工艺规划的研究现状
• 3.3 概念工艺规划定义
• 3.4 概念工艺规划的活动模型
• 3.4.1 确定零件材料A1
• 3.4.2 确定制造工艺A2
• 3.4.3 选择制造资源A3
• 3.4.4 估计制造成本A4
• 3.5 概念工艺规划的信息模型
• 3.6 本章小结
• 第4章 CPP中的特征有效性及零件形状归类技术
• 4.1 特征的有效性
• 4.1 .1 特征类的有效性
• 4.1.2 有效性维持
• 4.2 零件外形确定及特征信息提取
• 4.2.1 零件的包围盒计算
• 4.2.2 零件的外形归类
• 4.2.3 特征信息提取过程
• 4.2.4 零件工艺信息
• 4.3 本章小结
• 第5章 特征的相交识别映射
• 5.1 主模型及相关信息
• 5.2 FBDS中的特征分类
• 5.2.1 基特征
• 5.2.2 附加特征
• 5.2.3 辅助特征
• 5.2.4 用户自定义特征
• 5.3 特征映射及次模型
• 5.4 面向对象的方法
• 5.5 增量式特征识别映射过程
• 5.5.1 增量式特征识别映射技术
• 5.5.2 孤立特征识别映射
• 5.6 相交特征识别映射
• 5.6.1 特征相交的检测机制
• 5.6.2 特征相交的判别过程
• 5.6.3 增量式特征识别映射方法的技术分析
• 5.6.4 相关制造信息的确定
• 5.7 制造特征加工链的模糊推理
• 5.8 本章小结
• 第6章 零件模型相似性比较
• 6.1 模型相似性测量的意义及研究现状
• 6.2 模型相似性测量属性
• 6.3 相似性度量函数
• 6.4 相似性评价方法
• 6.4.1 基于领域专家人工确定
• 6.4.2 基于成组技术GT（Group Technology）
• 6.4.3 基于几何/拓扑结构
• 6.4.4 基于特征
• 6.5 零件相似性等价层次
• 6.6 基于结构和基于特征相似性测量技术的结合
• 6.6.1 相似性比较的数据库系统信息层次[133]
• 6.6.2 结构相似性算法简述
• 6.7 本章小结
• 第7章 概念工艺规划系统的体系构建及关键接口技术研究
• 7.1 概念工艺规划原型系统体系构建
• 7.2 系统实现
• 7.2.1 开发工具选择
• 7.2.2 零件模型信息提取接口
• 7.2.3 制造特征识别映射接口
• 7.2.4 模型结构相似性评估接口
• 7.3 本章小结
• 第八章 结论及展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文