面向三维复杂零件工艺优化关键技术的-研究

《面向三维复杂零件工艺优化关键技术的-研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题来源及研究背景本课题的主要来源：(1)国家自然科学基金资助项目：数字化设计与制造中复杂零件工艺方法全局多层并行优化方法及应用基础研究（项目编号为：50675078）。(2)国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目：复杂产品全局优化与仿真关键技术及平台研究（项目编号为：2006AA04Z136）。课题(1)主要研究复杂零件工艺全局优化问题。在当前的研究成果上探索复杂零件工艺全局优化的方法，解决数字化设计与制造中复杂零件工艺全局优化的基础性和共性问题。建立了一种开放式的优化方法体系结构和模型，综合考虑制造资源、定位和装夹等多个层次来实现

2、工艺的全局优化；构造了一种可扩充和适合于优化运算的动态染色体，用于描述各种复杂多变的工艺。课题(2)结合课题(1)以及企业的实际应用情况，提出了一种分层的全局优化策略，即将工艺优化划分为加工方法、工艺路线和加工参数三个层次，分别进行局部优化，然后综合三个层次进行全局评价，寻找全局的最优解。设计了基于工艺环境和工艺知识的加工方法推理模型；完成了动态工艺资源数据库的管理与应用；构造满足工艺分层全局优化运算的交叉与变异算子，对工艺染色体与基因组进行合理的交叉与变异操作；开发了相关的系统，实现从三维模型到加工信息提取再到工艺优化的流程。[1]随着现代制造业朝着数字化、智能化、网络化等

3、方向发展；特别是近几年来由于计算机、网络等相关的软硬件技术的不断提高，推动了现代集成制造技术、制造业信息化技术的蓬勃发展并促进了其在国内外制造业的推广和应用。原有的制造技术和模式在实践中得到了进一步深化和拓展，并在新技术、新制造理念的完善下，[2]形成了现代先进制造技术AMT（AdvancedManufacturingTechnology）。现代先进制造技术是传统制造技术与现代新技术相结合而产生的，是一个面向现代制造的技[1~5]术体系。其核心内容主要是在数字化设计、数字化装备、数字化制造和数字化管理的基础上，进行集成与创新，实现设计、制造和管理一体化，提高制造的水平和效率。

4、在现代先进制造技术中，计算机辅助工艺设计(ComputerAidedProcessPlanning，1华中科技大学硕士学位论文CAPP)作为连接产品设计(CAD)与制造(CAM)的桥梁，以及连接产品设计与生产管理(MRPII，PDM，ERP)的重要纽带，是敏捷制造的一个关键环节。由此看来，CAPP作为一种工艺设计工具，不仅使工艺设计人员摆脱了大量繁琐的重复劳动，而且还显著的缩短了工艺设计周期，降低生产成本。但是，随着数字化制造技术的不断发展，CAPP无论是在功能上还是在结构上都面临着新的挑战与需求。现代制造业对CAPP新的要求主要表现在如下几个方面：①基于三维模型的工艺要求越

5、来越普遍计算机软硬件的不断发展以及图形技术的不断进步，三维设计与建模技术日趋成熟。随着三维CAD软件的迅速发展和普及，在不远的将来，三维CAD设计将会成为设计信息化系统的主流技术与工具。三维CAD技术将逐步成为企业产品创新设计和数字化设计制造的基础平台。从目前的研究情况和CAPP软件来看，多数都停[3]留在二维CAD的基础上，仅具有平面功能，这种环境下的CAPP有很多缺点，包括：基于二维视图的工艺设计知识的表达、获取、组织与管理比较困难，不能有效的总结设计经验和设计方法；复杂的产品以及零部件只能以二维视图显示，但是零件的关键特征属性难以在二维视图中表现，这使得工艺性评价以及审

6、查流于形式等[3]。因此以二维CAD为基础的CAPP系统是滞后于现代先进制造技术，必须从二维CAD的集成向三维CAD的集成发展，即基于三维CAD的CAPP系统及应用。②工艺设计与工艺优化同时并存从当前CAPP系统的实际使用情况来看，作为一种工艺设计工具，无论是在工作内容还是在模式上极大提高了工艺设计的效率和准确性。在工艺设计上，不仅实现了工艺由“纸质”向“电子化”的转化，而且预定义的审签流程减少了原来人工审签和修改环节，提高了工作效率。但是，从整个工艺设计的环节和逻辑来看，仍然是传统的——工艺内容加工的先后顺序、加工参数仍然是根据设计人员的经验，或者估算，或者公式计算得到。这

7、种工艺设计方法在一定程度上满足了生产的要求，但与现代制造技术所要求的减少工艺设计和制造过程的时间、最大化提高工作效率、达到最佳加工质量仍具有很长的一段距离。现代信息化制造中，工艺设计和工艺优化是两个研究重点之一。前者在工艺知识、准则的约束下设计出相关的加工单元；后者则在相关的约束条件下，对设计的工艺内容进行优化，获得最佳的加工顺序，找到最优的切削参数。这种模式实现了工艺“既知其然、又知其所以然”，也保证工艺与现代先进制造技术中提倡的T（交货期），Q（质量），C（成本），E（环境）等优化目标相吻合。③工艺