面向机加工艺设计过程的智能决策与工艺重用研究

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1、＿学校代码１０６９９｜分类号ＴＰ３９１级学号２０１２１００４７７Ａ＾＾４奢ＮＯＲＴＨＷＥＳＴＥＲＮＰＯＬＹＴＥＣＨＮＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ博士学位论文题目面向机加工艺设计过程的智能决策与工艺重用研究作者李春羞学科、专业航空宇航制造工程指导教师杨海成教授申请学位日期２０１７年１１月西北工业大学博士学位论文（学位研究生）题目：面向机加工艺设计过程的智能决策与工艺重用研究*作者：李春磊学科专业：航空宇航制造工程指导教师：杨海成教授2017年11月*本文受国家自然科学基

2、金(51375395、51475381)资助ResearchonIntelligentDecisionandProcessReuseforProcessDesignofMachining*ByLiChunleiUndertheSupervisionofProfessorYangHaichengADissertationSubmittedtoNorthwesternPolytechnicalUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementFortheDegreeofDoctorofPhilosophyInA

3、eronauticalandAstronauticalManufacturingEngineeringXi’anP.R.ChinaNov.2017*ThispaperissupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(projectnumber:51375395,51475381)摘要摘要作为机械产品从设计阶段到制造阶段的过渡，机加工艺规划是保障设计成果产出的关键环节，如何提升机械产品工艺设计的质量和效率已成为当前必须解决的重大瓶颈问题之一。在当前制造业正在推进智能化升级转型的背景下，机械产品的

4、工艺设计能力与智能制造能力不匹配，已经成为了限制企业制造水平提升的突出短板之一。虽然很多企业都上马了CAPP(ComputerAidedProcessPlanning)系统，但这些系统在进行工艺决策时还是以预先定义的简单规则为主，并且需要进行大量的人机交互操作，工艺决策的有效性和自动化程度均较低。同时，现有工艺设计系统对企业积累的大量工艺案例缺乏有效地发掘和再利用，重复设计活动较多，降低了工艺设计的效率。以产品的机加工艺设计业务为对象，研究工艺规划活动中的智能决策和工艺重用技术，能改善目前机械产品的工艺设计模式，有利于缩短产品的研制周期、提升制造企

5、业应对市场变化的快速响应能力，同时对于实现工艺设计阶段和加工控制系统之间的有效衔接、推动基于智能制造理念的机加方式创新也具有重要意义。本文在国家自然科学基金面上项目(项目编号：51375395、51475381)的支持下，以机加工艺设计活动中的智能决策技术和工艺重用策略为研究对象，针对特征工艺链的决策、零件工艺路线的决策、工艺路线的多维相似性度量和典型工艺的发现与重用等关键内容进行了深入系统的研究。论文的主要研究内容如下：研究了影响特征工艺链决策的主要因素，给出了决策因素与特征工艺链之间的模糊映射关系，提出了基于模糊综合评价法的特征工艺链筛选方法，

6、实现了从加工要求约束角度对特征工艺链的初选；运用复杂网络的相关理论对企业当前的加工网络进行建模，构建了基于网络模型的特征工艺链的制造资源不稳定性评价指标，并通过指标计算实现了对特征工艺链的最终优选。基于特征工艺链已确定的情况，提出了一种满足基本工艺约束要求的零件潜在备选工艺路线的生成机制；引入Needleman-Wunsch算法来对潜在备选工艺路线与典型工艺路线的相似度进行分析，建立了基于典型工艺匹配度的工艺合理性指标；分析了潜在备选工艺路线的制造资源更换率，并由此建立了基于加工成本评价的工艺经济性指标；在需要对以上两个指标进行综合考虑的要求下，建

7、立了基于集对分析理论的工艺路线综合决策模型。提出了一种基于Needleman-Wunsch算法的工序路径相似性度量方法，实现了对工艺路线所规定的工序路径的相似性计算；对因机加操作而产生的几何变更进行了提取和表示，生成了与工艺路线相对应的几何演变序列；分别运用改进编辑距I西北工业大学博士学位论文离法(Levenshteindistance,Ld)和Kuhn-Munkres算法对几何变更中的三维几何实体和几何变更本身进行了相似性计算，并借鉴Blast算法用“用片段检索整体”的思想来对两条几何演变序列的相似性进行度量；给出了融合工序路径相似性和几何演变序

8、列相似性的工艺路线多维相似性度量方法。提出了一种基于智能聚类的典型工艺路线的发现方法，并对典型工艺路线的重用途径进行了探讨