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基于制造资源的加工特征识别方法研究

作　者: 汤岑书
导　师: 褚学宁
学　校: 上海交通大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 加工特征特征识别制造资源刀具切削能力模型夹具装夹能力模型切削模式优化选择
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

加工特征识别技术是实现CAD与CAPP有效集成的关键所在, 30年来始终是国内外研究的热点。特征识别技术的发展一方面研究成果丰硕。另一方面,由于该技术本身的难度,至今仍有许多问题有待解决,包括相交特征的识别问题,特征的可加工性问题,零件信息没有充分利用的问题。这些问题的存在直接影响到了现有方法在工业界的推广应用。为了解决以上问题,在综述现有特征识别方法的基础上。本文针对基于制造资源的特征识别方法做了如下几个方面的研究:首先,对工艺环境中的制造资源,包括机床、夹具和刀具,进行参数化定义,将其转化为数学模型。采用增强翼边结构和表面公差关系图将CAD生成的零件几何与技术要求信息转化为更易于分析和操作的数据结构。其次,建立了制造资源的加工能力模型。该模型分为两个部分:刀具的切削能模型和夹具的装夹能力模型。刀具的切削能力模型从几何和技术要求两个角度建立了零件表面和加工过程所采用刀具之间的映射关系。夹具的装夹能力模型描述了加工过程所涉装夹方向和定位装夹表面之间的映射关系。第三,提出了一种新的基于制造资源的特征识别方法。该方法分为两步:1)利用制造资源加工能力模型为每个零件表面的加工过程生成出所有可行的刀具,夹具和装夹方案;2)以满足零件的技术要求和提高零件的加工效率为目标,建立优化算法,为零件表面从所有可行的制造资源组合中选择最优的配置。并将可以采用相同刀具,相同夹具,在同一装夹中进行加工的两件表面聚类为加工特征。最后,以典型测试零件ANC-101为例,验证了本方法的有效性和实用性。本方法可以综合利用零件的几何与技术要求信息来提升制造资源选择的可靠性,识别并且清楚地表达复杂特征之间的相交关系,同时能够保证生成特征的可加工性。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-21
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究意义及课题来源  11-12
    1.2.1 研究意义  11-12
    1.2.2 课题来源  12
  1.3 文献综述  12-17
    1.3.1 基于模式匹配的加工特征识别方法  12-13
    1.3.2 基于体积分解的加工特征识别方法  13-14
    1.3.3 基于痕迹的加工特征识别方法  14-15
    1.3.4 加工特征与制造资源的匹配问题  15
    1.3.5 基于制造资源的加工特征识别方法  15-16
    1.3.6 几类加工特征识别方法的比较分析  16-17
  1.4 主要研究内容  17-19
    1.4.1 制造资源和零件信息模型的定义  18
    1.4.2 制造资源的加工能力的建模  18-19
    1.4.3 基于制造资源的特征识别方法研究  19
  1.5 论文总体结构  19-21
第二章制造资源的加工能力模型  21-37
  2.1 制造资源信息模型  21-25
    2.1.1 机床与运动模式  21-22
    2.1.2 刀具模型  22-23
    2.1.3 夹具模型与坐标系统  23-25
  2.2 零件信息模型  25-27
    2.2.1 增强翼边数据结构  25-27
    2.2.2 表面公差关系图  27
  2.3 刀具的切削能力模型  27-34
    2.3.1 刀具切削能力模型的几何层  28-33
    2.3.2 刀具切削能力模型的技术要求层  33-34
  2.4 夹具的装夹能力模型  34-35
  2.5 本章小结  35-37
第三章基于制造资源加工能力模型的特征识别方法  37-59
  3.1 加工特征的定义  37-38
  3.2 特征因子生成  38-47
    3.2.1 切削模式生成  41-42
    3.2.2 刀具类型生成  42
    3.2.3 刀具技术要求生成  42-43
    3.2.4 刀具与装夹方向组合生成  43
    3.2.5 刀具可接近性检测  43-44
    3.2.6 表面分割  44-45
    3.2.7 装夹方案生成  45-46
    3.2.8 特征因子生成  46-47
  3.3 特征因子的优化选择  47-58
    3.3.1 凹边相邻的表面聚类  47-50
    3.3.2 基于统一基准的装夹选择  50-52
    3.3.3 基于互为基准的装夹选择  52-53
    3.3.4 以装夹次数和稳定性为目标的装夹选择  53-55
    3.3.5 基于最优装夹规划的特征因子筛选  55-56
    3.3.6 以加工效率为目标的刀具选择  56-58
  3.4 本章小结  58-59
第四章实例验证  59-74
  4.1 ANC-101 的特征因子生成过程  61-66
  4.2 ANC-101 的特征因子筛选过程  66-71
  4.3 特征识别结果分析  71-73
  4.4 本章小结  73-74
第五章结论与展望  74-76
  5.1 结论  74-75
  5.2 展望  75-76
参考文献  76-81
附录  81-96
致谢  96-97
攻读学位期间参加的科研项目  97-98
攻读学位期间的研究成果  98-100

基于制造资源的加工特征识别方法研究

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