基于知识进化与实例推理的机械产品三维建模技术

摘要

伴随着机械装备制造业的快速发展零件的不断复杂化、高精度化对机床行业也提出了高效率、高精度的要求，机床要想有所改变就要从设计入手，机床的设计是机床发展的基础，所以智能化设计机床是一个重要的研究方向。在数控车床的基础上研究数控车床的智能设计系统（ICAD），本文的开始构建了智能设计系统的总体框架，依次划分为多级实例的空间描述、基于遗传算法的数控车床方案设计、基于实例推理的数控车床详细方案设计和三维参数化建模这四部分，要对关键部分的技术进行分析研究，然后将各模块的功能实现。
　　本文首先对数控机床做了空间分解，将复杂的实例分解成由各个功能模块组成，这使得在设计中能较为准确的确定每个模块所能实现的功能。在分解时要分析相关的关联度并将数控车床按功能分解与按结构分解，它分解的好坏直接影响了遗传算法与实例推理系统的性能。遗传算法与实例推理系统是本文的核心。在遗传算法系统部分要对设计要求转换、分析各项指标建立相应的数学模型作为适应度函数，然后进行选择、交叉、变异优选初步设计方案。在得到基本方案之后使用实例推理得到能满足方案要求的近一步详细方案设计，分析影响结构部分的要求参数确定各个设计参数部分，使用层次分析法与专家法相结合确定特征权重，利于最近邻法计算相似度，在检索出相似的实例之后使用遗传算法修改，最终形成满足用户要求的方案。在本文里对 UG进行二次开发将产品的轮廓特征表达出来，使用表达式驱动图形模板进行三维参数化建模，图形的尺寸特征与表达式之间要相互依赖，能在实例推理结束后将实例推理得到的尺寸数据传递到表达式中，使表达式能够驱动参数生成三维模型。在多层空间实例的分解基础之上运用遗传算法与实例推理相结合实现数控车床的创新型方案设计然后进行三维模型，这样就可以模拟设计者的思维模式去设计避免过多的重复劳动、提高了设计效率。

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第1章绪论

1.1课题研究背景及其意义

1.2研究现状及发展

1.3人工智能与CAD

1.4本文研究的主要内容

第2章多级实例的空间分解

2.1实例的分解

2.2实例属性的描述

2.3实例知识库的描述

2.4本章小结

第3章基于遗传算法的数控车床方案设计

3.1遗传算法的发展

3.2遗传算法的技术方法

3.3遗传算法在车床方案设计中的应用

3.4适应度函数的设计

3.5本章小结

第4章基于实例推理的车床详细方案设计

4.1实例推理的发展与应用

4.2实例推理流程图

4.3实例检索与匹配

4.4实例修改

4.5实例保存

4.6本章总结

第5章数控车床零部件的三维参数化建模

5.1特征建模

5.2UG二次开发

5.3三维参数化建模

5.4程序的创建

5.5本章小结

第6章车床方案设计系统的实现与运行

6.1遗传算法程序设计

6.2实例推理程序设计

6.3连接数据库

6.4系统运行

6.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢