基于CAPP的柔性生产线快速响应设计技术研究

摘要

该文根据由模块化加工中心构成高质、低价的柔性生产线(Flexible Transfer Line,FTL)的市场需求,提出了以CAPP为核心技术支持面向用户FTL快速响应方案设计方法和技术,并开发出满足箱类零件加工需求的交互式CAD/CAPP/FTL(简称TFLCAPP)集成设计原型系统.该文主要研究内容包括:1、根据汽车中箱体类零件大、中批量生产模式的特点和对CAPP技术国内外研究现状和发展趋势的系统分析,建立了以CAPP为核心技术的FTL快速响应方案设计的理论和系统开发模式.2、针对FTLCAPP系统问题域模型信息结构的特点,运用面向对象系统建模方法,建立了全局--局域产品模型,以满足系统对信息表达和处理的需要.3、通过对箱体类零件特征进行面向加工的分析和抽象,建立了面向对象的零件特征统一的数据模型.4、建立了基于知识的CAPP系统数据模型,并在此基础上,构建了基于黑板结构的工艺决策专家系统.5、提出了以构造制造环境为背景的新型CAPP设计方法.6、在产品全局数据模拟的支持下,建立了工艺任务需求与机床模块功能实现的映射关系,构造了便于计算机处理的基于正向推理模糊匹配的机床模块选择模型,以及机床模块局部可行性评价引伸到生产线全局择优评价的多层次,多因素综合模糊评价模型和设计方法.7、为了验证该文提出的基于CAPP的FTL快速响应方案设计理论和方法,结合具体实例,对FTLCAPP原型系统进行测试,得到了可用于投标的FTL设计方案.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1柔性生产线概述

1.1.1汽车制造厂机械加工方式的变化

1.1.2柔性生产线的特点

1.1.3模块化设计的概念及特点

1.1.4柔性制造技术与模块化

1.2 CAPP研究概述

1.2.1 CAPP的基本功能

1.2.2 CAPP的发展进程

1.2.3 CAPP在先进制造技术中的地位

1.2.4 CAPP研究现状

1.2.5 CAPP存在的问题

1.2.6 CAPP主要研究热点

1.3研究课题的提出

1.3.1需求分析

1.3.2本文研究的主要内容

1.3.3全文结构层次安排

第二章基于CAPP的FTL快速响应设计方法

2.1基于CAPP的FTL快速响应设计的主要特点

2.2系统设计方法

2.2.1参考体系结构

2.2.2 系统的功能模型

2.2.3实现策略与方法

2.3小结

第三章面向对象FTLCAPP的系统模型

3.1面向对象建模技术概述及面向对象建模工具OB图

3.1.1面向对象建模方法概述

3.1.2面向对象信息建模工具OB图

3.2 FTL产品需求定义

3.2.1产品需求分析模型

3.2.2用户需求与软件开发系统的目标映射

3.3 FTLCAPP系统问题域模型

3.4 FTLCAPP系统产品模型

3.4.1产品模型定义

3.4.2 FTLCAPP产品模型的特点

3.4.3 FTLCAPP产品模型总体结构

3.4.4 FTLCAPP全局模型

3.4.5 FTLCAPP局域模型

3.5小结

第四章面向加工的零件特征建模技术

4.1零件特征定义

4.2面向CAPP的箱体类零件特征组成

4.3箱体类零件描述模型的建立及其数据结构的设计

4.3.1箱体类零件描述模型的建立

4.3.2箱体类零件描述模型的数据结构

4.4箱体类零件特征统一数据模型的建立

4.4.1基于MDT API箱体类零件信息集成模型的系统结构

4.4.2形状特征的识别与提取

4.4.3管理特征和工艺特征的输入

4.4.4建立零件特征数据模型

4.5小结

第五章基于黑板结构的工艺设计专家系统构建

5.1专家系统原理

5.1.1专家系统的定义

5.1.2专家系统基本结构

5.1.3基于规则的产生式表示法

5.1.4专家系统分类

5.2黑板结构

5.3基于知识的工艺设计对象模型的建立

5.3.1工艺数据与知识种类和方法

5.3.2工艺数据与知识的获取与表达

5.3.3 CAPP数据模型的建立

5.4基于黑板结构的工艺设计专家系统模型

5.4.1基于黑板结构的工艺设计专家系统的体系结构

5.4.2黑板结构

5.4.3知识源

5.4.4实时响应黑板变化的模糊推理

5.5小结

第六章支持FTL快速设计的CAPP系统设计

6.1工艺规划设计理论

6.1.1功能系统构成

6.1.2基于功能抽象的工艺模型单元化设计

6.2基于IDEF3的产品需求动态响应过程描述

6.2.1 IDEF3概述

6.2.2面向工艺设计约束的需求分析

6.2.3主要需求拓扑结构及操作

6.2.4辅助需求的优先级设定

6.3基于工作单元的操作单元拓展技术

6.3.1操作单元拓展获取——工作单元相似性分析

6.3.2工作单元聚合操作

6.4小结

第七章FTL机床模块选择，评价与决策技术

7.1柔性生产线机床模块选择决策支持系统

7.1.1系统框架

7.2机床模块选择实现策略与方法

7.2.1实现策略与方法

7.2.2机床模块选择的设计

7.3 设计方案评价

7.3.1评价策略

7.3.2评价方法

7.4小结

第八章基于CAPP的FTL快速响应设计原型系统

8.1系统概述

8.1.1系统简介

8.1.2软硬件环境

8.2系统功能

8.2.1用户需求识别与实现技术

8.2.2工艺设计规划

8.2.3 FTL方案评价

8.3 FTLCAPP-TDAR原型系统运行实例

8.4小结

附录

结论与展望

参考文献

作者近期发表的论文

致谢