工艺设计论文提纲

论文题目：模具零件智能加工工艺设计系统的开发与实现

摘要：随着现代制造业向着自动化、智能化的方向发展,实现加工工艺文件智能生成,提高工艺设计效率、缩短模具产品制造周期,已成为制造业转型升级的内在需求。作为模具产品研发的重要环节以及连接产品设计与生产制造的纽带,加工工艺设计旨在根据产品的材料、结构等特征,制定出最合理的加工方案并编制出加工工艺路线。目前,传统的模具零件加工工艺主要依靠工艺工程师的经验,通过人工进行编制,存在着编制效率低、设计周期长、无法适应模具小批量、多品种、高效智能化生产的需求。因此,开发出可根据加工零件的三维模型,自动获取零件特征信息、智能推理决策并进行加工工艺的自动匹配与存储的智能加工工艺设计系统,已成为实现加工工艺设计过程自动化和智能化的研究热点。本文以模具零件加工工艺设计系统为研究对象,从实用化、快速化、智能化三个方面分析了模具零件加工工艺设计需求,基于结构化方法进行了系统的体系架构与总体框架的结构分析,最后根据模具行业实际生产情况,结合模具零件设计与制造过程的工艺特点,对系统运行原理进行分析,并建立了基于B/S架构的系统开发平台。针对加工工艺设计过程中难以自动获取模具零件信息的问题,提出了一种将模具零件三维实体模型导入powermill加工软件并采用信息建模技术及数据库设计技术相结合的方法,构建了的模具零件信息获取模型。在分析元模型概念、主要特征及其建模流程基础上,建立了相似元矩阵和相似元元模型。采用特征演化映射技术,构建出了零件信息映射元模型。基于Petri网技术建立了零件信息获取流程;并采用powermill二次开发技术和SQL技术实现了对模具零件信息的自动获取。结合模具零件工艺知识的存在形式和需求,对工艺数据库进行了设计,并研究了工艺知识交换和数据处理方法,采用动态数据库结构实现了对工艺知识的存储,完成工艺数据库的构建。根据模具零件加工工艺相似性高的特点,提出了基于实例检索的方法,并构建了基于实例推理决策方法的检索流程。针对相似度计算中相似元属性的权重问题,构建了一种基于粗糙集的相似元属性权值确定方法。针对模具零件相似性无法度量的问题,构建基于权值和局部相似度的总体相似度计算模型,并对获取的零件信息进行相似度计算。针对相似度阈值难以确定的问题,提出了以调节因子为选择依据来确定系统相似度阈值的数值计算方法。提出了采用K-means的模具零件聚类与KNN算法相结合的方法,实现了待加工零件与实例库中零件的快速准确匹配。通过实例数与检索时间的测试,验证了KNN算法的有效性。最后对实例修正方法进行了研究,将新的有价值的零件加工工艺实例存入实例库,实现实例库的实时更新。基于以上研究内容,利用Win Form框架,开发出具备用户登录、模型下载、格式转换、信息获取、工艺决策及工艺管理六个功能模块的模具零件智能加工工艺设计系统。通过对系统运行的软硬件平台进行分析与设计,采用C#和VB.net语言编程,并以Visual Studio 2012作为应用开发平台,SQL Server为数据库开发平台,FTP服务器为代码、数据运算平台,开发了基于B/S架构的模具零件智能加工工艺设计的系统原型,并设计出各个功能模块的实现界面,实现了模具零件加工工艺的智能设计。现场测试结果表明,所开发的模具零件智能加工工艺系统,使得下载零件模型的时间缩短50%、零件模型分析及确定加工工艺的时间缩短64.5%、模具零件加工工艺设计时间缩短40%,实现了模具零件加工工艺的自动、智能生成。同时使得工艺设计不合理异常减少82.8%、漏工序加工异常减少69.6%,极大提高了模具零件加工效率和质量。

关键词：模具零件;信息获取;实例推理;加工工艺设计;智能工艺设计系统

学科专业：机械工程（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 加工工艺设计的研究现状

1.3 实例推理方法的研究现状

1.4 模具零件智能工艺设计系统的研究现状

1.5 课题来源、意义及主要研究内容

1.5.1 课题的来源及意义

1.5.2 课题的主要研究内容

第二章 模具零件智能加工工艺设计系统总体方案设计

2.1 引言

2.2 模具零件智能加工工艺设计系统需求分析

2.2.1 实用化需求

2.2.2 快速化需求

2.2.3 智能化需求

2.3 模具零件智能加工工艺设计系统结构分析

2.3.1 系统体系架构的确定

2.3.2 系统总体框架构建

2.3.3 模具零件智能加工工艺设计总体方案分析

2.4 模具零件智能加工工艺设计系统开发平台的建立

2.5 本章小结

第三章 模具零件信息获取模型及工艺数据库的建立

3.1 引言

3.2 元模型构建及信息映射

3.2.1 元模型建模技术概念及特征

3.2.2 基于元模型的零件信息映射

3.3 基于Petri网的零件信息获取模型构建

3.3.1 零件信息获取流程

3.3.2 基于Petri网的零件信息建模流程

3.4 模具零件信息获取的实现

3.4.1 零件模型自动下载

3.4.2 零件模型信息获取

3.4.3 零件BOM表信息获取

3.5 工艺数据库的设计

3.5.1 需求分析

3.5.2 结构分析

3.5.3 内容设计

3.5.4 工艺数据库的存储

3.6 本章小结

第四章 基于实例推理的加工工艺决策模型的建立

4.1 引言

4.2 实例的检索

4.2.1 实例的检索方法

4.2.2 实例的检索过程

4.3 相似元权值的确定

4.3.1 粗糙集的应用分析

4.3.2 基于粗糙集的相似元权值的确定

4.4 工艺实例检索匹配算法研究

4.4.1 检索算法流程

4.4.2 相似度计算模型构建

4.4.3 相似度计算

4.4.4 相似度阈值的确定

4.4.5 匹配算法快速性测试

4.5 实例修正与存储

4.5.1 实例的修正

4.5.2 实例的存储

4.6 本章小结

第五章 模具零件智能加工工艺设计系统运行实例

5.1 引言

5.2 系统总体架构

5.3 系统实现的软硬件平台

5.3.1 硬件环境

5.3.2 软件环境

5.4 系统功能模块及分析

5.5 实例演示

5.6 本章小结

结论与展望

主要内容与结论

不足与展望

参考文献

致谢

附件