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基于公差约束的CAPP的关键技术研究

巢炎  
【摘要】: 本文在国家自然科学基金“面向产品几何技术规范的集成公差设计理论和方法”(50275136),和浙江省自然科学基金“面向CAPP的工序公差设计研究”(502016)研究的基础上,研究了CAPP中定位基准设计、工艺设计和工序公差设计及优化等关键技术,开发了基于公差约束的CAPP的原型系统,并采用实例验证了其正确性和有效性。本论文的主要研究内容如下: 第一章:在对定位设计、CAPP以及计算机辅助公差设计(CAT)的国内外研究现状综述的基础上,介绍了论文的研究的主要内容、结构安排及创新之处。 第二章:分析了定位基准设计、工艺设计以及公差设计的基本理论和方法,着重阐述了产品几何技术规范的体系结构、基本原理以及功能;引入了ISO/TC 213最新定义的特征类型,基于群论研究了特征分类,为下一章的自动定位设计研究奠定了坚实的基础。 第三章:基于变动几何约束理论,研究了特征几何约束的定位基准设计规则;基于公差约束对几何定位基准集进行定位基准优化设计研究,分析了公差约束类型,定义了相对公差影响因子,并提出相对公差影响因子建模方法,采用图论方法将零件表示成特征与相对公差影响因子有向图,在些基础上研究基于公差约束的定位基准优化设计规则。 第四章:分析影响加工方法选择的主要因素,构建尺寸公差、表面粗糙度、形位公差、材料等因素与加工方法的模糊隶属模型,研究了特征终加工工序加工方法的模糊推理决策;构建并搜索特征加工方法链库,得到特征在整个加工过程中所有可行的加工方法链;分析了机床选择必须遵循的原则,构建了工序能力指数、最大加工尺寸与机床型号的模糊隶属模型,研究了机床型号的模糊推理决策;对国内某一企业的不同加工方法的成本与公差关系进行研究,构建了不同加工方法的成本—公差模型。 第五章:采用分层方法进行零件工艺路线设计,研究特征加工过程中的定位顺序设计,提出定位顺序设计的基本规则,研究基于定位基准的特征加工顺序设计,构建基于定位基准的特征加工顺序设计算法,结合第四章中特征加工方法链实现零件工艺路线设计;研究了面向制造环境的集成式CAPP设计的体系结构和系统模型,构建面向制造环境的集成式CAPP优化设计模型;开展了基于参数化工序树的工序公差设计的研究,构建了工序公差设计模型,分析了约束条件;构建了不同加工方法的工序公差优化设计模型,采用GA算法进行工序公差优化设计。 第六章:基于以上各章的理论和方法开发了基于公差约束的CAPP原型系统,给出了原型系统总体框图及系统构成,并结合实例进行验证,完成了零件定位基准设计、工艺规程设计及优化以及T序公差设计及优化的过程。 第七章:给出了全文的总结;并对进一步开展研究进行探讨和展望。


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