零件主干工艺路线提取与工艺排序方法及其在锻压装备中的应用

摘要

零件工艺设计直接关系到产品的生产效率与质量。在激烈的市场竞争环境下，企业如何提高零件的工艺创新能力，已成为产品设计制造的一个重要问题。本文结合企业需求，研究了零件特征加工方案决策技术、典型主干工艺路线提取技术和零件工艺排序技术，开发了锻压装备工艺设计系统，并且系统在锻压装备产品的零件工艺设计中得到应用，取得了良好的效果。
　　全文主要内容包括:
　　第1章分析了传统零件工艺设计方法存在的问题，介绍了零件工艺设计的关键技术及其研究现状，阐述了本文的研究背景、内容及组织构架。
　　第2章提出了一种基于支持向量机的零件特征加工方案决策方法。介绍了支持向量机的二值分类算法和多值分类算法;建立了特征加工方法选择的集成决策模型，并以内圆特征为例，介绍了子支持向量机的模型结构、输入输出参数的预处理、惩罚参数及核函数的选择;利用LIBSVM软件与Matlab平台实现了零件特征参数的训练与预测。
　　第3章提出了应用聚类分析技术提取零件典型主干工艺路线的方法。构建了主干工艺路线的相似度度量因子，提出了对主干工艺路线进行相似度计算的多级相似度综合度量方法，在相似度计算基础上，构建了主干工艺路线设计结构矩阵并对矩阵数据进行降噪处理;为降低聚类划分的难度和复杂性，运用迭代聚类算法实现了主干工艺路线设计结构矩阵的聚类划分，并从聚类簇中提取到典型主干工艺路线;以锻压装备制造企业工艺数据的典型主干工艺路线提取为例，验证了该方法的有效性。
　　第4章提出了一种基于典型主干工艺路线的零件加工工艺排序方法。结合工步优先权系数和工步约束矩阵，建立了工艺排序的数学模型;利用粒子群算法来进行工步排序，并对所得的最优工步元序列进行组合，形成工序，以获得完整的工艺路线;以锻压机的主轴零件工艺排序进行了应用验证。
　　第5章结合具体的企业项目，开发了锻压装备工艺设计系统，并且该系统在企业工艺设计中得到成功运行与应用，验证了本文所提出的理论和方法的可行性及实用性。
　　第6章对全文的主要研究内容和创新点进行了总结，并展望了以后相关领域工作的努力方向。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 传统零件工艺设计方法存在的问题

1．3 零件工艺设计的关键技术及其研究现状

1．3．1 零件特征加工方案决策方法

1．3．2 工艺知识的获取方法

1．3．3 零件加工工艺排序方法

1．4 本文的研究背景、内容及组织架构

1．4．1 研究背景

1．4．2 研究内容

1．4．3 组织架构

1．5 本章小结

2 基于支持向量机的零件特征加工方案决策方法

2．1 引言

2．2 支持向量机的原理和算法

2．2．1 支持向量机的二值分类算法

2．2．2 支持向量机的多值分类算法

2．3 零件特征加工方法选择决策模型

2．3．1 集成决策模型的建立

2．3．2 子支持向量机模型结构

2．3．3 特征参数选择及预处理

2．3．4 特征加工方法链及其类别编码

2．3．5 惩罚参数与核函数的选择

2．4 零件特征加工方法选择决策的实现方法

2．5 工程实例

2．6 本章小结

3 基于聚类分析的零件典型主干工艺路线提取方法

3．1 引言

3．2 主干工艺路线相似度计算方法

3．2．1 工序编码

3．2．2 相似度度量因子构建

3．2．3 最长相似子序列的算法

3．2．4 主干工艺路线的多级相似度计算

3．3 建立主干工艺路线DSM模型

3．3．1 建立主干工艺路线DSM模型

3．3．2 降噪处理

3．4 主干工艺路线DSM模型的聚类划分

3．4．1 建立竟标值和协调成本

3．4．2 主干工艺路线DSM模型的聚类算法描述

3．5 典型主干工艺路线提取

3．6 工程实例

3．7 本章小结

4 基于典型主干工艺路线的零件加工工艺排序方法

4．1 引言

4．2 基于典型主干工艺路线的工艺排序过程

4．3 基于典型主干工艺路线的工艺排序数学模型

4．3．1 建立工步优先权系数

4．3．2 工步元的定义

4．3．3 工步约束矩阵构建

4．3．4 工艺排序的数学模型

4．4 零件加工工艺排序方法

4．4．1 粒子群算法基本理论

4．4．2 工步元序列有效性检验与调整算法

4．4．3 粒子编码规则

4．4．4 基于PSO的工艺排序的实现

4．5 工步元序列组合

4．6 工程实例

4．7 本章小结

5 锻压装备工艺设计系统开发及应用

5．1 引言

5．2 锻压装备工艺设计系统概述

5．2．1 系统总体框架

5．2．2 系统基本流程

5．2．3 系统的主要功能

5．3 锻压装备零件工艺设计实例

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 工作展望

参考文献

附录 攻读硕士期间发表的学术论文和参加的科研项目