计算机集成制造系统中若干重要技术的研究

论文摘要

制造业是国民经济的基础和支柱，先进制造模式的研究一直受到各国的重视。随着过去相对稳定的市场变得复杂多变，企业必须提高自身的柔性和生产率。CIMS正是为满足这一需求而提出的。另一方面，科学技术特别是信息、计算机和网络技术的迅速发展及其与生产技术的密切结合，开阔了柔性自动化的道路。CIMS的提出，从企业生产战略的高度和从生产系统的整体上解决了高柔性和高生产率的矛盾。 CIMS中与制造相关的主要技术可分为三个方面：产品开发与设计技术、生产管理技术、车间制造技术。对于产品开发与设计技术，本论文以课题组开发的集成CAD／CAPP／CAM软件IE-CAM为背景，研究了基于特征建模的集成设计技术，并着重探讨了参数化孔模型的建立方法；开发出系统交互式操作时的智能识别技术；对孔群加工时的工艺路线进行了优化。对于生产管理技术，文中提出了基于MSOFFICE的PDM方案。对于车间制造技术，论文使用群智能算法求解车间的设备布局优化问题。 CAD／CAPP／CAM是CIMS中实现产品设计和制造自动化的关键技术，而基于特征的产品建模，是实现3C集成的有效方法。根据CIMS环境下CAD／CAPP／CAM集成的特点，提出产品特征模型，总结IE-CAM特征建模的原理和特点；给出其特征的层次结构和分类，并用面向对象方法进行描述；参与开发出了基于特征的参数化建模系统；阐述参数化建模过程，在特征建模基础上实现了形状加工的辅助工艺生成并在IE-CAM中成功应用；介绍IE-CAM特征识别功能和加工工艺生成的流程；对工程数据库技术进行了阐述，进一步分析系统工程数据库的模式和结构。由于孔模型和孔加工功能是IE-CAM的特色，其孔加工功能可以自动配置加工工序和具体工艺参数，被认为是同类产品中最完善的，因此着重探讨了基于特征的参数化孔模型的建立和加工工艺生成，并以此为例印证前面的内容。 为适应交互式几何特征建模中的智能化要求，提供给用户方便友好的图形操作功能，提出交互式建模中的使能技术：最小封闭图形搜索和识别。设计了基于角度翼边结构的搜索算法，介绍算法的原理、流程和应用。在IE-CAM中开发出基于此算法的智能识别技术，有效提高了CAD系统的人性化、智能化和建模效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 表格
• 插图
• 第一章.绪论
• §1.1 引言
• §1.2 CIMS概述
• 1.2.1 CIMS发展概况
• 1.2.2 CIMS的关键技术
• §1.3 课题背景及研究内容
• §1.4 论文结构
• 第二章.基于特征建模的集成系统
• §2.1 CIMS集成产品模型与CAD/CAPP/CAM基于特征的产品模型
• §2.2 特征建模
• §2.3 特征的层次结构和面向对象描述
• 2.3.1 特征及分类
• 2.3.2 特征模型结构
• 2.3.3 特征的面向对象描述
• §2.4 基于特征的参数化建模
• 2.4.1 交互式特征造型和参数化建模
• 2.4.2 基于实例的形状加工辅助工艺生成
• 2.4.3 3D模型识别与特征提取
• 2.4.4 工程数据库
• 第三章.基于特征的参数化孔模型
• §3.1 孔的参数化特征建模
• 3.1.1 孔的特征描述
• 3.1.2 面向CAD/CAPP/CAM集成的参数化孔特征模型
• §3.2 基于工程数据库的孔加工工艺生成
• 第四章.交互式建模中的智能识别技术
• §4.1 基于最小封闭图形搜索的智能识别技术
• §4.2 数据结构
• 4.2.1 定义
• 4.2.2 角度翼边模型
• 4.2.3 边和顶点的简化
• 4.2.4 图元的直线化
• §4.3 算法
• 4.3.1 算法流程
• 4.3.2 搜索算法
• 4.3.3 搜索实例
• 4.3.4 算法分析、比较与应用
• §4.4 在IE-CAM中的应用
• 第五章.孔群加工路线优化
• §5.1 问题提出
• §5.2 孔加工路径生成
• §5.3 孔群加工工艺规划
• 5.3.1 同类孔加工的路径优化
• 5.3.2 不同类孔混合加工的优化
• §5.4 使用遗传算法进行孔群加工路线的模糊多目标优化
• 5.4.1 遗传算法概述
• 5.4.2 孔群加工路线的模糊多目标优化
• §5.5 实例
• §5.6 小结
• 第六章.基于MSOFFICE的PDM生成技术
• §6.1 方案提出
• §6.2 实现方法
• 6.2.1 MS Excel开发对象模型简介
• 6.2.2 报表模板定义
• 6.2.3 报表生成过程
• §6.3 小结
• 第七章.基于群智能算法的设备布局离散优化研究
• §7.1 引言
• §7.2 设备布局
• 7.2.1 设备布局设计的重要性
• 7.2.2 设备布局及其设计模型
• 7.2.3 设备布局分类
• 7.2.4 设备布局方法
• §7.3 制造系统的单向环形布局
• 7.3.1 单向环形布局
• 7.3.2 单向环行布局的问题描述
• §7.4 求解单向环形布局优化问题的群智能算法
• 7.4.1 粒子群优化算法
• 7.4.2 蚁群算法
• §7.5 设备布局实例
• §7.6 实验结果及分析
• §7.7 小结
• 第八章.总结与展望
• §8.1 总结
• §8.2 本文的创新点
• §8.3 展望
• 附录A
• 参考文献
• 发表文章列表
• 致谢