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船用柴油机关键件CAD/CAPP/CAM集成系统开发

丁玉玲  
【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。


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