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船用柴油机关键件CAD/CAPP/CAM集成系统开发

作　者: 丁玉玲
导　师: 张胜文
学　校: 江苏科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 船用柴油机关键件 CAD/CAPP/CAM集成特征技术知识工程刀轨规划
分类号: U664.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

船用柴油机作为船舶的“心脏”,是船舶不可缺少的动力装置。然而,长期以来,船用柴油机的制造却一直滞后于整个造船流程,已成为我国乃至世界造船业发展的瓶颈。虽然企业都相应地引进了CAD/CAPP/CAM技术,但是CAD、CAPP、CAM三者之间缺少相互协作与相互支持,信息的传递大多数还是停留在人工传递上,信息之间也没有统一的数据格式,相互之间访问受到限制,导致生产效率低下,重复劳动多,浪费了大量的资源,严重阻碍了船用柴油机制造技术的发展。本课题就是在对当今船用柴油机关键件制造过程中CAD/CAPP/CAM集成系统相关问题进行分析的基础上,利用特征技术和知识工程的研究成果,解决困扰企业生产中遇到的实际问题。课题创新之处就在于研究了特征技术及知识工程技术在CAD/CAPP/CAM集成系统中的拓展与应用,并建立一套适用于船用柴油机关键件的CAD/CAPP/CAM集成系统,改进传统CAD、CAPP、CAM系统各自的不足,简化了船用柴油机关键件的数字化制造工作,使船用柴油机关键件的数字化制造水平上升到一个新的台阶,课题主要研究内容与成果如下:(1)根据企业的实际加工情况,构建船用柴油机关键件CAD/CAPP/CAM集成系统平台。该平台可实现船用柴油机关键件特征信息提取、特征重构、特征工艺决策、加工操作创建、特征刀轨规划与优化、数控加工仿真、数控代码生成、后置处理器定制、企业制造信息管理等操作,并通过船用柴油机关键件的数控加工实例验证系统的实用性;(2)研究了在UG平台上,CAD、CAPP、CAM集成方法与集成技术,重点研究了基于加工特征的船用柴油机关键件CAD/CAPP/CAM集成系统,并研究广义知识库的构建技术,实现上游工艺信息与下游加工信息的双向流动和信息的共享,从而提高数字化制造的效率与质量;(3)针对不同型号的船用柴油机关键件进行分析,总结出柴油机关键件的相似加工特征,以及相似的加工工艺、加工特征刀轨,通过对已有加工模板的拆分与重组,构建新的加工模板,以满足不同机型的加工需求,最大限度地降低企业在数字化集成制造过程中的重复性劳动;(4)为了实现CAD/CAPP/CAM集成系统的知识驱动,针对CAD/CAPP/CAM集成领域经验知识的特点,研究了知识工程技术在CAD/CAPP/CAM集成中的应用,主要包括:CAD/CAPP/CAM集成领域的知识表示、知识获取和知识推理,使柴油机关键件的CAD/CAPP/CAM集成能够借助知识工程技术,实现数字化制造的智能化;(5)针对船用柴油机关键件和企业数控加工设备的特点,在基于加工特征的基础上,研究了船用柴油机关键件加工特征的刀具轨迹规划与优化方法。对船用柴油机关键件的加工特征进行了分类,总结了企业常用的刀轨形式;研究了加工特征的映射技术、加工特征的信息处理、刀轨的规划与优化,使生成的刀轨更加符合企业生产实际的需求。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-16
第1章绪论  16-26
  1.1 选题的背景及意义  16-20
    1.1.1 课题的研究背景  16-17
    1.1.2 课题研究的意义与价值  17-20
  1.2 国内外研究现状  20-23
    1.2.1 CAD/CAPP/CAM 集成技术国外研究概况  21
    1.2.2 CAD/CAPP/CAM 集成技术国内研究概况  21-22
    1.2.3 集成方法概述  22-23
  1.3 主要研究目标与内容  23-26
    1.3.1 研究目标  23-24
    1.3.2 研究内容  24-26
第2章集成系统总体方案设计  26-38
  2.1 系统需求分析  26-27
  2.2 集成系统总体结构  27-29
  2.3 集成系统开发流程  29
  2.4 集成系统构建原理与方法  29-31
  2.5 集成系统开发支撑技术  31-37
    2.5.1 系统开发环境及工具  31
    2.5.2 UG 二次开发技术  31-33
    2.5.3 Eclipse 平台简介  33-34
    2.5.4 SQL SEVER 2000 数据库技术  34-35
    2.5.5 后置处理技术  35-37
  2.6 本章小结  37-38
第3章特征技术在CAD/CAPP/CAM 集成系统中的应用  38-54
  3.1 特征概述  38-41
    3.1.1 特征简介  38-39
    3.1.2 特征分类  39
    3.1.3 特征的表达与传递  39-41
  3.2 特征技术在船用柴油机关键件集成系统中的应用  41-46
    3.2.1 特征库的建立  41
    3.2.2 特征信息提取  41-42
    3.2.3 特征重构  42-43
    3.2.4 基于特征的工艺推理  43-44
    3.2.5 基于特征的数控编程  44-46
  3.3 柴油机关键件特征相似原理在集成系统中的应用  46-53
    3.3.1 相似技术概述  46-47
    3.3.2 柴油机关键件相似性分析  47-51
    3.3.3 相似理论的应用  51
    3.3.4 相似零件加工模板的拼装  51-52
    3.3.5 基于相似理论的集成系统优点  52-53
  3.4 本章小结  53-54
第4章知识工程技术在CAD/CAPP/CAM 集成系统中的应用  54-63
  4.1 知识工程概述  54-55
  4.2 CAD/CAPP/CAM 集成系统中知识的建立与描述  55-58
    4.2.1 CAD/CAPP/CAM 集成系统中知识类型  55
    4.2.2 船用柴油机关键件集成系统知识模型  55-56
    4.2.3 广义知识库的构建  56-58
  4.3 CAD/CAPP/CAM 集成系统知识表达  58-60
    4.3.1 工艺知识的表达  59
    4.3.2 数控编程知识的表达  59-60
  4.4 CAD/CAPP/CAM 集成系统中知识获取  60
  4.5 CAD/CAPP/CAM 集成系统中知识推理  60-62
  4.6 本章小结  62-63
第5章基于特征的船用柴油机关键件刀轨规划与优化  63-74
  5.1 船用柴油机关键件特征刀轨规划分析  63-65
    5.1.1 船用柴油机关键件结构工艺特点分析  63-64
    5.1.2 船用柴油机关键件特征刀具轨迹规划问题分析  64
    5.1.3 特征刀具轨迹规划的目标及影响因素  64-65
  5.2 船用柴油机关键件特征刀轨知识库的建立  65-68
    5.2.1 UG CAM 通用刀轨类型  65
    5.2.2 船用柴油机关键件特征刀轨类型  65-67
    5.2.3 特征刀轨库的建立及应用  67-68
  5.3 刀具轨迹规划决策机制的建立  68-72
    5.3.1 加工特征映射  68-69
    5.3.2 船用柴油机关键件加工特征刀轨规划与优化方法  69-72
  5.4 基于特征的刀轨生成步骤  72
  5.5 数控代码排序与拼接  72-73
  5.6 本章小结  73-74
第6章柴油机关键件CAD/CAPP/CAM 集成系统的实现  74-84
  6.1 系统简介  74
  6.2 系统操作流程  74-75
  6.3 系统登陆及主界面  75
  6.4 特征处理模块  75-76
    6.4.1 特征信息提取界面  75-76
    6.4.2 特征重构界面  76
  6.5 特征工艺模块  76-78
    6.5.1 特征工艺推理界面  77
    6.5.2 特征工艺排序界面  77-78
  6.6 特征数控编程模块  78-80
    6.6.1 后置处理界面  79
    6.6.2 NC 代码处理界面  79-80
  6.7 柴油机关键件信息资源管理模块  80-83
    6.7.1 特征库管理界面  80
    6.7.2 刀工具库管理界面  80-81
    6.7.3 机床及后处理库管理界面  81-82
    6.7.4 工艺信息库管理界面  82-83
  6.8 用户管理界面  83
  6.9 本章小结  83-84
总结与展望  84-86
  课题总结  84-85
  进一步的研究工作展望  85-86
参考文献  86-89
攻读学位期间发表的学术论文  89-90
致谢  90-91
大摘要  91-95

船用柴油机关键件CAD/CAPP/CAM集成系统开发

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