面向重用的多源相似局部结构数控工艺融合优化方法研究

《面向重用的多源相似局部结构数控工艺融合优化方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西北工业大学博士学位论文（学位研究生）题目：面向重用的多源相似局部结构数控工艺融合优化方法研究作者：徐昌鸿学科专业：航空宇航制造工程指导教师：张树生教授2017年11月ReuseorientedNCprocessplanningfusionandoptimizationformulti-sourcesimilarsubpartsByXuChangHongUndertheSupervisionofProfessorZhangShushengADissertationSubmittedtoNorthwesternPolytechnicalUniversityInpartialfulfillme

2、ntoftherequirementForthedegreeofDoctorofAeronauticalandAstronauticalManufacturingEngineeringXi’anP.R.ChinaNovember2017摘要摘要随着数字化设计与制造技术在我国制造企业中不断推广应用，大量的三维CAD模型及其关联的宝贵、丰富的数字化工艺设计成果源源不断地生成并存储在企业的数据库中。如果这些成果能够得到有效重用，将会显著降低企业的产品研制成本、提高产品研发效率。近年来，三维CAD模型检索技术为更精细、更精确地发现并重用已有相似特征/局部结构及其关联的数字化工艺设计成果提供了一条新

3、的解决途径。在此基础上，如何准确有效地融合优化已有多源相似局部结构及其携带的可重用数控工艺，得到最优的零件整体数控工艺方案，将为实现数控工艺设计智能化提供一条新的解决思路。针对这一需求，本文以21/2轴铣削类零件为研究对象，探索面向重用的多源相似局部结构数控工艺融合优化的基本理论和实现途径。论文的主要研究内容及成果如下：（1）提出一种面向重用的数控工艺融合优化体系框架。该体系框架包括：槽腔特征数控工艺信息解析、三维CAD模型局部结构检索、多源相似特征局部结构数控工艺融合重组以及工艺路线优化等技术，能够显著提升复杂零件数控工艺设计的柔性和效率。（2）提出一种基于中轴变换的槽腔特征数控工艺信息

4、解析方法。首先引入中轴变换作为槽腔特征的参考刀具轨迹，将几何属性与数控加工过程进行有效关联；然后提出中轴变换与数控加工的关联机制，包括中轴变换与刀具直径可行域关联和中轴变换与退刀次数关联，提取与数控加工密切相关的刀具直径可行域、退刀次数信息；最后给出参考刀具轨迹长度的计算方法。（3）提出一种面向数控工艺重用的三维CAD模型局部结构检索方法。基于数控工艺信息解析结果，首先提出一种局部结构快速过滤方法，从数控工艺重用角度快速排除数控工艺实例库中不满足要求的局部结构数控工艺实例，加速检索过程；然后设计一个包含不同层次数控工艺信息的特征描述子以构建特征相似性评价模型；基于特征相似性评价模型，提出一

5、种基于匹配特征对和空间分布的局部结构相似性评价模型，满足数控工艺重用背景下的多源相似局部结构检索需求。（4）提出一种多源相似局部结构数控工艺融合重组方法。首先，基于检索到的多源相似局部结构，将各组成特征及其关联的数控工艺表示成“特征属性值+数控工艺值”的多维向量形式；然后，计算查询特征与各相似特征数控工艺实例的特征属性值相似度，构建特征相似度矩阵；基于多源相似特征数控工艺实例，采用灰色关联分析法计算特征属性与数控工艺的关联关系并构建特征-数控工艺关联度矩阵；依据相似度矩阵和关联度矩阵乘积得到数控工艺实例自适应度矩阵，实现各相似特征数控工艺对于查询特征的重要程度的量化表征，并通过各相似特征数

6、控工艺的自适应度加权和及自适应更改，得I西北工业大学博士学位论文到查询特征的数控工艺；最后，依据查询局部结果组成特征之间的交互作用，重组其数控工艺，得到满足数控加工要求的查询局部结构数控工艺。（5）提出一种基于多源相似局部结构的零件整体数控工艺优化方法。首先提出一种多类型的备选数控工艺继承机制，自动生成查询局部结构的多个备选数控工艺方案。然后提出一种局部结构数控工艺选择方法，依据各备选方案的可重用度选择查询局部结构的数控工艺，构建单次迭代中优化计算的解空间；引入了以制造特征为核心的参数化顺序约束模型，建立了特征属性与加工操作顺序之间的关联关系，并基于数控加工规则揭示待制零件的数控工艺参数化

7、顺序约束特性。在此基础上，构建待制零件的加工操作顺序图，并提出一种基于加工操作顺序图的混合蚁群模拟退火算法，获得零件整体最优数控工艺方案。以上述研究成果为基础，研制了一个面向数控工艺重用的三维CAD模型检索原型系统V1.1（3DCADModelRetrievalSystemforNCMachiningProcessReuseV1.1，MRS-NCMPRV1.1），并以典型零件为例，给出了相应的实例测试结果，验证了本文所提