基于STEP-NC的CAD/CAPP/CAM/NC集成系统研究

介绍以ISO14649中STEP-NC为基础的集产品设计、工艺设计、加工制造为一体的新CAD/CAPP/CAM/NC体系结构,研究联结产品设计和STEP-NC加工制造的工艺设计步骤,着重分析设计特征和制造特征的转换、制造特征分解、零件工艺信息模型及制造特征排序的机制。在Pro/E设计特征系统的支持下先进行CAD设计,然后通过Pro/TOOLK IT提取制造特征,建立零件工艺信息模型,再根据特征组工艺库、知识库和制造资源库对工艺方案进行整理,最后生成STEP-NC文件。     

基于特征的电动机轴CAD/CAPP/CAM集成系统研究

利用基于特征的设计思想,将电动机轴的设计特征、工艺特征和加工特征封装在一起;在产品设计阶段采用基于特征建模的设计方法,工艺规划阶段自动继承CAD系统生成的产品设计信息,并与加工方法相对应,生成CAM所需的数控加工程序。使零件在整个制造中实现信息采集、传递和加工过程的畅通无阻。     

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。     

相似特征数控工艺的重用评价方法

为了实现对已有零件数控工艺信息的有效重用,提高数控编程的效率和质量,提出一种相似特征数控加工工艺的重用评价方法。通过对已有零件数控工艺设计成果进行挖掘建立以制造特征为核心的工艺信息模型库;通过选择待编的制造特征,从工艺信息模型库中检索出相似制造特征,实现零件特征级制造语义层面的相似性评价;对检索结果从精加工和粗加工两个层面进行分析,实现数控加工工艺的重用评价,并根据可重用度值选择不同的数控工艺实例重用模式。实验结果表明,该方法能够对相似特征数控工艺的可重用度进行准确的评价,可以有效地利用相似特征已有的数控工艺信息,从而提高数控编程的效率和质量,满足企业的实际需求。     

基于自适应蚁群算法的工艺路线优化

针对计算机辅助工艺设计中最优方案选择,提出一种以制造资源更换率最低为目标的自适应蚁群优化方法(Adaptive ant colony algorithm,AACA)。通过分析零件特征,根据精度要求对制造特征进行分解,提出加工元概念。加工元被定义为特定的制造特征、加工阶段、加工方法、制造资源、装夹位置的集合,工艺路线的确定被转换为对加工元的优化顺序安排问题。以制造特征之间的几何位置约束,各加工阶段的先后顺序约束为基本元素,构造加工元优选约束矩阵,给出基于优选约束矩阵的加工元优选原则。在加工元优先顺序约束和可用制造资源的共同约束下,将缩短加工周期、提高加工质量和降低加工成本的综合目标表达为制造资源更换率最低,进行优化目标函数的数学建模。指出加工元优化排序可类比旅行商问题,并选择AACA进行优化求解。实例分析表明提出的方法可以可靠和有效地得到符合生产实际的工艺路线。     

工艺设计过程中的切削体分解组合策略

为实现工艺设计过程中对产品设计数据的有效重用,提出了一种切削体分解组合策略.该策略利用对切削体的分解组合,向工艺设计提供所需的基本工艺路线、工艺模型、尺寸公差等工艺数据.为生成符合工艺要求的切削特征,阐述了切削体分解算法和分割面的生成方法;研究了几何约束、工艺约束下的分割面分解优先级确定规则;探讨了单元切削体组合条件和优先组合策略.通过实例阐述了该策略下的工艺设计过程,验证了该策略的可行性和有效性.     

基于遗传算法低能耗的计算机辅助工艺规划系统设计

在基于待加工特征定义基础上,提出一种新的结合成本和能耗作为工艺规划目标的计算机辅助工艺规划方法,方法分为四步：零件特征拾取、特征加工方案生成、低能耗特征加工方案选取、低能耗工艺路线生成。并建立工艺能耗评估模型用于选取低能耗特征工艺链,以及与成本构成遗传算法中的适应度函数,利用案例说明采用该工艺规划方法可有效地减少零件加工过程总的能耗,是制造过程节能减排的又一有效措施。     

基于禁忌制造特征动态调整的STEP-NC工艺路线蚁群优化方法

针对STEP-NC制造特征的加工工艺路线生成与优化问题,提出了一种以机床、夹具及刀具更换率最低为目标函数的禁忌制造特征动态更新的工艺路线蚁群优化方法。首先,根据加工工艺对制造特征进行分解,将工艺路线优化问题转化为对制造特征的排序;然后根据制造特征在加工过程中存在的加工遮挡关系以及刚性工艺性约束,提出禁忌制造特征动态更新的工艺路线生成方法;最后将禁忌制造特征动态更新方法与Ant-Cycle模型的蚁群算法相结合,求解制造特征工艺路线的优化问题。实例应用表明,提出的方法能较好解决加工工艺路线优化过程中的刚性约束处理问题。     

基于体分解的MBD工序模型快速生成方法

为了实现基于模型定义的工序模型的快速生成,提出一种基于体分解的最大加工特征识别及工艺路线生成方法。将零件加工特征分为简单特征、复杂特征、简单相交特征和复杂相交特征。首先从加工方向上对切削体进行分层简化;然后检索复杂相交特征的凹边,生成分割面并按照分割顺序将其分解为简单特征和复杂特征;再根据组合规则合并所有特征、得到最大加工特征;最后根据各特征的位置关系及类型制定工艺路线,以生成基于模型定义的工序模型。通过实例验证,结果表明:所提方法能够有效减少分割次数和单元体数量,提高相交特征的识别效率,实现基于模型定义的工序模型的快速生成。     

产品可制造性逐步评价方法

提出一种面向并行工程的产品可制造性逐步评价方法,其评价对象可以是产品详细设计阶段的不完整的特征模型,因而可在设计过程中的任一时刻进行可制造性评价。为了保证评价方法的连贯性和评价速度,仅对前一次评价之后可能产生新的可制造性问题的特征进行评价。对产品设计过程中的特征的改变状态进行了研究,提出在产品设计过程中确定特征之间可制造性影响关系的方法,并通过影响关系找出确需进行评价的特征集合,然后采用基于规则的方法来评价特征的可制造性。     

Automatic generation of in-process models based on feature working step and feature cutter volume

A 3D in-process model shows the intermediate shape of workpiece intuitively in different machining stages. Automatic generation of in-process models is one of the most important key technologies in 3D computer aided process planning (CAPP) system, which shortens modeling time and improves the accuracy of model expression. This paper describes implementation of an automatic generation of in-process models based on feature working steps (FWSs) and feature cutter volumes (FCVs). The principle is proposed to demonstrate the relationship between machining process information and in-process models. The expression and analysis of process route based on FWS is completed. And then two kinds of FCV constructions and instantiations are studied. One is parameterization for stable feature and the other is layering and reverse reconstruction for semi-stable feature. Two examples are presented to illustrate the approach.     

Computer-aided manufacturing planning for mass customization: part 1, framework

This paper introduces a comprehensive system for the production planning of the mass customization of non-rotational parts. Combined features are defined based on the concept of part families. The process parameters are associated with the feature parameters so that rapid production planning can be achieved for product design changes. Setup planning is carried out based on both the best practice knowledge in industry and the algorithmic generation of setups. Manufacturing resource, fixture design, and tolerance issues are considered in the production planning. The system also estimates cycle times and generates standard documentation.     

Generating Alternative Interpretations of Machining Features

One of the major difficulties in extracting machining features is the lack of a systematic methodology to generate alternative ways of manufacturing a machined part. Most of the early research in feature extraction and process planning has not considered this aspect, and has focused on the generation of a single interpretation. In this paper, we propose a feature-based approach to generating alternative interpretations of machining features from a feature-based design model. The proposed approach simplifies the generation of alternative machining feature models by using information on feature which is captured and maintained during feature-based model-ling and machining feature extraction. A set of machining features is incrementally extracted during the feature-based design process of a machined part. A feature conversion process converts each design feature into a machining feature or a set of machining features by using information on the geometry and the feature. Using reorientation, reduction, and/or splitting operations, alternative models are generated from the sets of extracted machining features. During the execution of each operation, unpromising models are pruned by using criteria such as minimising the number of accessibility directions. The machining features and their precedence relationships are represented in a STEP-based machining feature graph for the purpose of data exchange.     

基于检测状态模型的飞机结构件在线检测路径规划

针对飞机结构件在线检测路径规划中零件工艺模型伴随加工过程动态变化、检测工艺复杂的难点,提出了基于检测状态模型的飞机结构件在线检测路径规划方法。检测状态模型以特征为载体,以干涉特征和虚路径表达干涉规避、路径优化等知识和经验,并随着加工过程动态扩充。基于检测状态模型,按照检测操作级、检测特征级、特征自身级三级实现了在线检测路径规划。根据以上研究,基于CATIA V5开发的在线检测数据自动生成系统已在某大型航空企业中得到成功应用。     

面向印刷机械的虚拟装配系统研究与开发

分析了虚拟装配系统的功能结构，建立了基于配合特征的集成装配模型，采用几何推理和装配知识相结合的方法进行装配序列规划，实现了三维环境下的交互式装配工艺规划与仿真。最后，给出了该系统在某输纸机构装配中的应用实例。     

基于知识的智能装配规划系统

为了保证装配工艺的合理性和实用性,提出了基于知识的智能装配规划方法。该方法利用联接件装配工艺的特点和知识,进行装配序列规划,建立了基于联接件知识的装配实例库,生成装配序列的途径有典型实例的匹配、标准实例的匹配和运用有向联接件知识的装配序列规划。为了使产品的装配周期最短,并提高装配系统的柔性和可靠性,提出了基于多代理的装配任务规划方法,该方法综合考虑了装配操作时间和装配工具变换时间等因素。     

一种基于加工特征的数控工艺设计方法

将数控工艺的设计分成了两大模块,即加工特征级的智能工艺决策过程和加工方法级的派生式数控代码生成。对加工特征进行数控加工工步设计时,辅以加工特征数控工艺决策知识库、机床特征映射库和刀具特征映射库的智能支持,提高了工艺决策的准确性和智能化水平。同时以加工特征为单元,采用参数化编程技术实现数控程序的派生式生成,提高了数控程序设计效率和质量,并有利于数控程序设计的自动化、智能化、模块化。     

基于粗糙集的逻辑故障树方法及其应用

故障树是一种分析复杂系统可靠性、诊断系统故障的有效方法。在传统的故障树方法中 ,故障树的生成通常靠人工完成。故障知识的获取以及故障树结构的确定一直是有待解决的瓶颈问题。这里结合粗糙集、专家系统及人工智能等理论 ,提出了构造逻辑故障树进行故障诊断的方法并给出了相应的故障树评价标准。这种方法利用粗糙集对知识系统的知识发现和知识提取能力 ,从系统运行状态样本中建立基于知识的故障树模型。通过实例讨论了如何运用该方法对工业监控过程进行故障建模 ,检测系统运行过程中所发生的故障。     

Study on Trajectory Planning of Numerical Control Machine Tool Based on Stewart Platform

根据虚拟轴机床在制造业中的应用特点,阐述多余自由度的概念,提出利用优化多余自由度实现刀具轨迹规划的策略。在大量仿真实验结果的指导下,提出一种更加简单的确定多余自由度的方法,该方法可以在机床的实际控制中快捷地实现刀具轨迹规划。