复杂零件云制造知识服务模式研究

针对企业复杂零件云制造需要对制造信息资源有效管理以实现共享和重用的需求,以复杂零件云制造环境下数字化加工过程为研究对象,在分析企业知识服务需求及知识资源特点的基础上,对动态知识服务模式及静态知识服务模式进行了研究。     

多维知识资源云协同的服务行为建模

针对云模式下复杂产品研发过程中知识资源不能按需配置、精确推送能力不断恶化的问题,在分析复杂产品研发过程知识资源构成及其服务需求的基础上,采用基于本体的有向无环图和协同工作流建立了多维知识资源云协同的服务行为模型。该模型采用有向无环图建立了多粒度知识资源之间的逻辑关系,形成了特定研发环节对应的知识云滴和云团,通过多领域本体描述知识云间的映射关系,形成了产品研发过程的知识云系,并依据复杂产品研发过程中跨流程多任务协同特性,建立了基于任务流—资源—状态—规则的多维知识资源云协同服务的实现机制,完成了知识资源的准确推送。以大型叶片研发过程为服务对象搭建了其多维知识资源云协同服务的实现框架,为复杂产品研发过程中知识资源的精确推送提供了实现方法和途径。     

复杂曲面五轴数控加工关键技术研究

曲面驱动是复杂曲面加工中的一种高效刀轨规划方法。以典型的复杂曲面零件——"佛像"为载体,介绍了曲面驱动方法下的刀轨规划的原理,以及驱动面的设计思路和制作流程;同时对编程中的关键技术以及试制过程中的工艺工装进行了总结。该零件主要由多个复杂不规则曲面组成,采用"曲面驱动"进行刀轨规划,能获得与曲面近似的走刀轨迹和光顺的刀轴矢量。经试制,采用该刀轨规划策略和工艺方案,有效地提高了零件的表面质量,达到了设计和精度要求。     

基于数字孪生的零件智能制造车间调度云平台

零件制造车间中工作要素路径的未知性、时间的不确定性,以及生产要素信息的孤立性,严重影响了车间调度的有效运行。基于数字孪生技术提出一种解决零件智能制造车间调度问题的新方法——调度云平台,构建了调度云平台的框架模型以及调度工作流程;搭建了调度云平台的全生命周期监控系统,监控产品的实时运行状态;基于全生命周期监控系统实时监控的数据,利用大数据分析技术对车间生产过程中多源动态扰动进行预测和诊断,在此基础上提前由调度云平台对动态扰动制定相应扰动策略;为阐述如何将所提模型落地,以某企业零件智能制造车间为例,对调度云平台模型进行应用验证,同时指出了基于数字孪生的零件智能制造车间未来的工作方向。     

制造资源云集成元建模及云Agent服务调度研究

针对云制造过程中的制造资源虚拟化问题,分析了制造资源的存在形态、构成及其属性,提出基于RFID技术与对象名解析服务的制造资源感知与追溯逻辑架构,以实现物理制造资源虚拟化;通过建立虚拟制造资源静态-动态集成元模型,为异构、动态的虚拟制造资源的重组和融合提供统一描述机制;在此基础上,将移动Agent和云服务发现机制相融合,提出云Agent（cloud  Agent）的概念,并基于资源中介的改进合同网机制,实现云制造服务自适应管理和调度;给出了面向复杂产品协同的制造资源云服务平台原型系统,并结合汽轮机制造服务协同应用案例,初步实现了制造资源虚拟化和服务部署。     

面向航空复杂结构件数控加工过程的云制造服务生成方法

为促进航空复杂结构件数控加工向云制造模式转变,提出一种面向零件加工过程的云制造服务生成方法。首先引入动态加工特征,基于动态加工特征构建制造任务描述标准,用以进行制造服务封装和用户请求表示,实现服务供应商核心工艺知识的保护和重用,大大提高了服务匹配的效率和精度。进而提出一种基于动态加工特征的制造服务组合生成方法,建立基于服务质量的综合优化模型,将时间、成本、可靠性作为目标准则,运用遗传算法求解优化的云制造服务组合。通过实例验证了基于以上方法开发的云制造原型系统的有效性。     

面向集团企业云制造的知识服务建模

为解决集团企业云制造中知识资源的共享和重用问题,在对集团企业云制造知识服务需求分析的基础上,提出集团企业云制造的知识服务应用模式,用户可以方便地调用集团内的各类知识服务,也可以从外面获取知识服务或者向外提供知识服务。在云制造环境下构建了知识服务系统体系架构。提出静态和动态两种知识服务方式,研究了两种知识服务的建模方法。通过多领域本体、分布式索引、知识服务需求感知建立了静态知识服务模型;通过知识梳理、动态知识封装、服务封装的方式建立了动态知识服务模型。通过一个应用示例,说明了两种知识服务的服务过程。     

点云模型粗加工刀轨高效生成方法研究

为了提高点云粗加工刀轨生成效率,提出一种基于栅格划分的刀轨计算方法和基于距离法的行切刀轨连接方法,利用栅格数据量较小、组织简便的优点,将点云划分到栅格、再运用分层切削法计算粗加工刀轨,避免了海量数据点运算量大的问题;为减少抬刀次数、简化刀轨连接,提出一种直接根据刀轨之间距离关系连接相邻刀轨的算法,避免了识别、组织切削区域或构建中间数据结构,实现了刀轨的高效连接。最后对算例生成刀轨并进行加工仿真,验证了方法的可行性。     

逆向工程技术在箱体零件设计中的应用

将逆向工程技术应用于复杂薄壁箱体类零件的设计与制造,通过工业级光学3D扫描设备测量某减速器箱体结构的三维数据,在Geomagic平台上对点云模型进行修复与处理,明确了薄壁箱体类零件逆向设计的实现流程。以箱体结构封装模型为参照,分别对初始点云模型和CREO环境下的测绘模型进行质量分析,有助于提高箱体类零件的建模精度和质量,为复杂箱体类零件的逆向复制、产品改型及创新设计提供了重要依据。     

云制造环境下基于动态描述逻辑的制造服务匹配研究

为解决云制造环境下制造服务显著的异构性、动态性给云制造服务匹配带来的难题,提出了一种基于动态描述逻辑的制造服务匹配方法。建立了基于动态描述逻辑的动作描述理论,给出了复杂动作在描述、拆解、组合过程中需要遵循的原则,提出了"五层三阶段"的云制造匹配策略。用基于DDL的六元组对云制造服务进行建模,该模型能够准确地描述云制造服务的输入、控制和输出,为云制造服务匹配提供语义表达基础,同时,给出了匹配策略下的制造服务匹配规则及初步匹配算法实现。最后,通过对已有锻造系统的云化改造,证明了该方法能够有效地完成云制造环境下制造服务匹配工作。