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基于制造资源约束的CAPP研究与开发

作　者: 牟晓伟
导　师: 舒海生
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: CAPP 制造资源 加工能力 铸造毛坯 遗传算法
分类号: TH166
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 31次
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内容摘要


随着CAD技术的广泛应用和数控加工技术的不断进步,建立先进的集成制造系统已成为机械制造企业进行产业结构升级,谋求长远发展的重要举措。CAPP作为CAD /CAM集成系统的重要模块,是各模块信息交汇的中心,也是集成系统与企业环境相契合的纽带,其信息处理能力很大程度上决定着整个系统的性能,因而对CAPP的研究特别是在CAD/CAM集成环境下的CAPP研究具有重要而迫切的实际意义。在此背景下本文根据某齿轮箱制造企业的实际需要,开展了面向CAD/CAPP集成的,基于制造资源约束的箱体类零件的计算机辅助工艺设计的开发与研究。通过研究制造过程与工艺决策流程对制造资源的需求,在对制造资源进行分类的基础上,对各类资源的属性进行分析与归纳,从而建立相应的资源模型,进而完成制造资源库的建立和制造资源管理模块的开发。通过对制造资源的管理,一方面可以实时获取企业现有资源的变化情况以及由此引发的加工能力的变化情况,并以特征文件的形式提供给CAD模块,以辅助产品设计人员进行合理设计,及时发现设计与企业加工能力之间的矛盾,有利于保证设计的可制造性；另一方面也为后续的工艺决策提供了制造资源约束,使得工艺排序、刀具选择等工作只能在可行域中进行,从而保证了最终生成的加工工艺的可行性。以特征文件作为CAD/CAPP的信息交换接口,CAPP从特征文件中获取零件加工特征信息进行工艺决策。在工艺决策过程中,考虑了铸造工艺对毛坯的影响,通过引入铸造工艺知识对零件毛坯进行合理化修改与尺寸合理化计算,得到各加工特征合理的铸造毛坯尺寸,并依据零件的特征文件进一步生成毛坯特征文件,供CAD读取、显示和修改,从而使以往的CAD/CAPP集成系统得以进一步延伸到毛坯铸造工艺领域。采用改进的遗传算法,以成本最低,效率最高为目标进行多目标的工艺优化排序和机床优化选择。通过将两种变异方式相结合,有效地降低了算法的迭代运算量,提高了优化效率。在完成工艺排序、机床与刀具选择、切削用量确定的基础上,针对数控加工情况,进一步生成了数控加工工序的刀轨,并对同一装夹下同一刀具的刀轨进行了连接,从而为后续CAM模块的NC代码生成准备了必要的基础。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 研究的背景和意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-15
    1.2.1 CAPP的类型  10-11
    1.2.2 CAPP与CAD之间的信息转换  11-12
    1.2.3 制造资源管理  12-13
    1.2.4 毛坯模型的生成  13-14
    1.2.5 工艺排序  14-15
  1.3 本课题研究内容  15-17
第2章 CAD/CAPP系统的总体设计  17-27
  2.1 CAD/CAPP集成系统的总体设计方案  17-19
    2.1.1 系统需求  17
    2.1.2 系统的总体设计方案  17-19
  2.2 CAD与CAPP的数据交换接口  19-23
    2.2.1 特征建模  19-20
    2.2.2 特征文件  20-23
  2.3 CAPP的框架结构  23-25
    2.3.1 CAPP总体框架  23
    2.3.2 制造资源管理模块  23-24
    2.3.3 CAPP工艺决策流程  24-25
  2.4 本章小结  25-27
第3章 制造资源管理模块  27-43
  3.1 制造资源概论  27-28
  3.2 工艺知识的管理  28-31
  3.3 加工设备的管理及加工能力约束文件  31-42
    3.3.1 加工设备的管理  31-36
    3.3.2 加工能力约束文件的生成与更新  36-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章 毛坯的生成与合理化  43-51
  4.1 初始毛坯的生成  43-46
    4.1.1 加工方法链的选择  43-44
    4.1.2 工序尺寸与公差的确定  44-46
  4.2 毛坯的合理化  46-49
  4.3 合理化毛坯特征文件的生成  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章 加工工艺的生成  51-69
  5.1 加工工艺生成的基本流程  51
  5.2 特征树的建立  51-54
  5.3 基于遗传算法的工艺排序优化  54-64
    5.3.1 强制性约束  55-56
    5.3.2 优化目标函数的确定  56-58
    5.3.3 编码与解码  58-62
    5.3.4 选种  62-63
    5.3.5 复制、交叉和变异  63-64
  5.4 刀具选择与切削用量的确定  64-65
  5.5 刀轨的生成  65-68
  5.6 本章小结  68-69
第6章 系统运行实例  69-75
  6.1 资源管理模块  69-71
  6.2 工艺决策模块  71-75
结论  75-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期一间发表的论文和取得的科研成果  80-81
致谢  81

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械制造工艺 > 计算机集成制造
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