以智能数控编程,加快企业智能化制造步伐.doc

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1、以智能数控编程，加快企业智能化制造步伐——中航工业沈飞实现大型复杂结构件编程增效75%智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，涵盖着信息化技术、人工智能等技术，它可以在产品设计、工艺准备及制造过程中进行分析、推理、判断、构思与决策等智能活动，有效替代人类大量的体力劳动和脑力劳动，显著减少生产成本并提高产品质量，必将有效推动未来制造业的快速发展。中航工业沈飞以构建智能数控编程系统为着眼点，实现大型复杂结构件编程增效75%的冃标。运用“产学研”模式建立智能数控编程体系沈飞公司针对现代飞机结构件尺寸大、

2、特征种类多、数量多、结构复杂、精度要求高及难加工材料品种多等特点，率先于2006年在国内提出“智能数控编程”概念，并与北京航空航天大学等985高校合作,在“飞机制造业数字化工程”及“高档数控机床与基础制造装备”等重大项目中，进行了长达8年的研发及应用工作，在工艺的基础上深度融合了人工智能技术，创造性地建立一套符合工艺要求，实用性强的“工艺方案驱动的智能数控编程”体系，突破了自动特征识别、工艺智能规划、加工单元智能构造及优化排序、加工操作自动生成等一系列智能化数控编程关键技术难题，实现智能化规划工艺，工艺智能化驱动编程，达

3、到无人工干预的智能化、规范化、自优化编程，显著提升数控编程效率和加工效率，促进了数字化制造、智能化制造技术的发展。采用“3D打印”思想实现自动特征识别3D打印是通过“分层叠加”思想来构建零件实体的，借助这种分层制造思想，将零件的数控加工过程模拟成“分层去除”的过程，即在每个层面内提取出待去除区域并生成相应的加工刀轨，就可实现分层去除材料而得到零件。基于这种“分层去除”过程，沈飞公司与北航联合在国际上率先提出了基于“层交法”的广义槽特征识别技术，在每个坐标系下建立多个分层面，通过分层面与零件、毛坏进行求交得到每一层的待加工

4、区域，然后根据纵向关系合并待加工区域，形成树状结构的广义槽，再根据几何、工艺等规则识别出内陷、下陷、腹板、转角、内外缘等各类子结构特征。这种创新性的特征识别方法可以解决相交特征、复杂曲面、多工位零件加工特征的识别问题，并且采用广义槽树状结构可以完整地表达各类特征的几何特性及空间位置关系，例如槽特征的最小宽度、转角半径、底圆半径、父槽及子槽等，为后续的工艺规划提供了极大的便利。智能化制定工艺方案引领全三维工艺设计跨越发展在交互式数控编程过程中，不同工艺员的经验、技术水平存在较大差异，釆用的工艺方案、编程方法不尽相同，由此导

5、致程序质量不稳定、加工效率低等问题。为此，沈飞公司对飞机结构件进行分类，采用模板化技术建立每类零件的典型工艺模板，并将专家知识融入到智能编程系统中，实现编程的专家化、规范化及重用化。通过模糊推理技术,智能推理出适合加工零件的工艺模板，再基于特征选取刀具参数、机床、工装、切削参数等制造资源。通过有效融合工艺模板与制造资源,智能化确定数控加工工艺方案。这样可以高效地确定合理的零件加工工艺，显著提高工艺方案的重用性及编程的规范化水平。由于智能工艺方案规划有效运用了人工智能技术，可以为全三维工艺设计、工装设计等数字化制造环节进行

6、了一个智能化技术示范应用，从而为引领全三维工艺设计技术的快速发展，加快企业智能化制造步伐明确了前进方向。工艺方案智能化驱动编程提高产品加工质量按照工艺方案指导编程的原则，以工艺方案智能化驱动数控加工单元自动构造，并对加工单元进行智能优化排序，最后生成数控程序。根据机械加工过程的“材料去除”原理，沈飞公司在残留模型与零件模型对比的前提下，根据机床、刀具等制造资源的加工能力，实吋自动计算刀具的可加工区域及残留区域，选择合理的加工操作类型及加工操作参数，形成每个工序、工步下刀具的加工单元。并且在加工单元创建过程屮，采用实时补加

7、工方法，利用当前刀具及时补加工上一把刀具不可加工的区域，避免在工艺过程中出现干涉与过切现象，保证智能化编程符合工艺流程并且加工安全性高。在智能优化排序过程中，集成了宏观工艺流程及工步内加工过程，有效融合了工艺和儿何等层级的排序，符合零件整体切削的实际过程并与工艺过程高度吻合，具备了很强的实用性和通用性，可显著提升数控加工程序的质量及加工效率。构建智能化编程平台实现一键式编程沈飞公司以CATIA“数控加工模块”为系统平台，在综合刀具库、机床库、切削参数库、工装标准件库、工装典型件库、工艺知识库等工艺资源与知识库的基础上，搭

8、建集零件模型自动检测与修正、自动特征识别、工艺方案智能规划、加工单元自动构造与优化排序、数控程序口动生成、刀轨计算及仿真、通用后置处理七大模块的智能化数控编程平台，实现数控程序的自动化、智能化编制。在简单设定零件模型、毛坯模型、加工坐标系等基本信息后，点击“一键编程”按钮,即可实现整个编程过程的自动化及智能化，最终通