基于遗传算法的加工工艺规划研究

论文摘要

加工工艺规划是制造业保证产品质量、提高效率、降低成本的重要手段。工艺优化算法与零件的加工方法、工艺路线、切削参数、机床和刀具的选择等众多因素有关,各个因素相互制约,相互影响。为了得到工艺方案的全局最优解,本文采用遗传算法建立了一个统一的工艺方案优化模型,将加工序列和每道工序的装夹选择、刀具选择等作为一个有机整体进行优化,通过遗传算法得出优化的工艺方案。介绍AP-238文件生成的基本流程,从AP-203文件中提取零件几何信息,进行特征识别,再进行工艺路径规划,这些准备工作做完后才能生成AP-238文件。主要阐述了加工工艺路径规划在AP238文件生成过程中的重要性,首先分析了零件的特征描述,以及特征之间的相互约束关系,主要介绍形状特征之间的约束关系,并采用了AOS树结构形象的描述形状特征之间的约束关系。然后分析了零件加工所需的资源构成,并对加工资源建模。最后给出了工艺路径规划基本流程图。首先对零件典型加工特征的加工方法进行分析,给出典型特征加工方案图,再把加工方案图转化成邻接表表达形式,运用图的操作对其进行遍历,有关信息存储。通过获取的加工起始点和终结点,得出某一加工表面的所有可行加工路线,从中选出最优或者近似最优解。通过这种方法获取每个待加工面的可行加工方法。其次,按照遗传算法的基本步骤,分析了特征加工序列约束,给出了加工序列约束模型,创立了特征加工数学模型,建立了综合考虑时间、精度和成本的多目标工艺方案评价体系,作为工艺方案染色体适应值的计算依据。最后,给出了实现上述研究内容的原型系统和一个工艺设计实例,验证了该研究的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.3.1 单特征加工路线生成
• 1.3.2 零件加工工艺规划
• 1.4 本文的章节安排和组织结构
• 第2章 加工工艺规划
• 2.1 AP-238文件的生成及系统框架设计
• 2.2 零件的特征描述
• 2.2.1 特征的概念
• 2.2.2 特征约束实例
• 2.2.3 用AOS树表示特征间的约束关系
• 2.3 零件的加工资源
• 2.3.1 加工资源的构成
• 2.3.2 加工资源建模
• 2.4 工艺规划
• 2.4.1 工艺规划流程
• 2.4.2 工艺规划具体步骤
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于图的加工方法的选择
• 3.1 加工方法的选择
• 3.1.1 平面加工方法的选择
• 3.1.2 图结构
• 3.2 图在加工方法选择上的应用
• 3.2.1 加工方案图信息的存储
• 3.2.2 加工方案图的遍历
• 3.2.3 特征加工方法的选择
• 3.3 应用实例
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于遗传算法的工艺路线优化
• 4.1 工艺路线决策问题描述
• 4.2 基于遗传算法的工艺路线排序问题描述
• 4.2.1 遗传算法原理
• 4.2.2 基于遗传算法的排序问题数学模型
• 4.2.3 基于遗传算法的排序问题约束集
• 4.3 遗传算法在工艺路线排序的实现方式
• 4.3.1 基因编码和解码
• 4.3.2 初始种群
• 4.3.3 适应度函数确定
• 4.3.4 基因交叉和变异
• 4.4 实现过程问题分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统开发和实现
• 5.1 系统概述
• 5.2 零件加工实例
• 5.2.1 加工路线选择
• 5.2.2 遗传操作
• 5.3 遗传算法排序结果
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢