复杂圆柱零件专用组合加工平台工艺系统研究

摘要

机械加工工艺是机械产品设计通往实际生产的纽带，由于零件工艺路线的制定过程对生产环境具有很强的依赖性，因此其设计过程具有很大的不确定性。不仅如此，机械加工工艺路线设计的好坏将直接影响到企业的生产效率、组织管理、产品质量以及产品的制造生命周期。近年来制造业的生产活动大都面临多品种、小批量的生产模式。复杂圆柱零件是制造业的主要生产对象之一，复杂圆柱零件有着形状结构复杂、装夹难度大、工艺设计困难等特点是制造行业面临的主要问题之一。
　　本文研究的内容是复杂圆柱专用组合加工平台的工艺决策及优化问题，首先，提出基于蚁群算法的复杂圆柱零件工艺优化决策方案，建立特征元工艺序列约束的数学模型;其次，对蚁群算法建模过程及基于蚁群算法的工艺优化方案的数学建模过程进行详细的阐述，对使用该方案能够得到满足加工要求的工艺路线进行验证;再次，为了提高基于蚁群算法的复杂圆柱零件工艺优化决策方案的实用性，开发基于蚁群算法的工艺优化系统，并对系统的设计过程进行详细的阐述;最后，对复杂圆柱零件的工装夹具进行设计。具体研究内容如下:
　　1.简单介绍了项目来源，探讨了复杂圆柱类零件加工工艺的国内外研究现状，并对工艺优化决策方案的现状进行了总结。
　　2.对复杂圆柱零件工艺规划中的约束问题进行了分析，首先对零件的特征进行了分类，并对常见典型零件特征的加工方案进行了总结。着重分析了零件不同特征之间的约束关系，给出了特征元、加工元的定义，对特征工艺序列的约束问题进行了数学建模，提出了约束矩阵的建立方法。
　　3.提出了基于蚁群算法的工艺决策优化方案，介绍了蚁群算法的建模方法，确定了基于蚁群算法的工艺优化方案中的目标函数，提出了零件不同加工元之间的距离计算公式，建立了蚁群算法工艺优化决策的数学模型，并用MATLAB2014a编写了GUI界面，通过实例验证了该方法的可行性。
　　4.开发了基于蚁群算法的工艺决策优化系统，并通过实例对该系统进行了测试，结果表明该系统能够生成满足加工要求的工艺路线。
　　5.针对复杂圆柱零件单件、多品种、小批量的生产方式，设计了复杂圆柱零件生产过程中所需的组合夹具。

目录

摘要

英文摘要

1 绪论

1．1 课题来源、目的及意义

1．1．1 课题来源及简介

1．1．2 研究目的及意义

1．2 圆柱类零件加工工艺的国内外研究现状

1．3 工艺优化决策方案研究现状总结

1．4 本文主要工作及章节安排

1．4．1 本文的主要工作

1．4．2 本文的章节安排

2 复杂圆柱零件工艺规划约束问题分析及建模

2．1 复杂圆柱零件加工特征分析

2．1．1 零件特征分类

2．1．2 复杂圆柱零件典型特征及加工方案分析

2．2 零件特征间约束关系分析

2．2．1 零件几何特征之间的关系

2．2．2 特征工艺序列约束分析

2．2．3 特征工艺序列约束的数学建模

3 基于蚁群算法的工艺方案优化设计

3．1 蚁群算法原理

3．2 蚁群算法建模

3．2．1 对蚂蚁个体的抽象

3．2．2 求解空间的描述

3．2．3 寻找路径的抽象

3．2．4 信息素挥发的抽象

3．2．5 引入启发因子

3．3 基于蚁群算法的工艺优化方案数学模型

3．3．1 目标函数的确定

3．3．2 约束条件和禁忌准则

3．3．3 转移概率

3．3．4 信息素更新函数

3．3．5 算法流程

3．4 优化实例

4 基于蚁群算法的工艺优化系统设计

4．1 软件需求分析

4．2 软件功能设计

4．3 软件模块设计

4．3．1 软件登录模块设计

4．3．2 主界面设计

4．3．3 系统帮助功能模块设计

4．3．4 工艺人员信息库设计

4．3．5 初始参数设置模块设计

4．3．6 操作命令模块设计

4．3．7 视图模块及结果展示模块设计

4．4 编码

4．5 软件测试

4．5．1 运行环境

4．5．2 软件登录测试

4．5．3 其他模块测试

5 复杂圆柱零件工装夹具设计

5．1 夹具的作用

5．2 夹具组成

5．3 夹具设计

5．3．1 夹具类型的选择

5．3．2 组合夹具元件

5．4 组合夹具应用实例

5．4．1 定位方案的选择

5．4．2 定位误差分析

5．4．3 夹紧方式的选择

5．4．4 夹紧力的计算

6 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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