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混合推理高速切削数据库系统的研究与开发

相克俊  
【摘要】: 高速切削是近年来迅速崛起的一项先进制造技术,高速切削可促进制造工艺及装备的更新换代,使生产效率和制造质量得到显著的提高,但高速切削作为一种先进加工技术,积累的有关切削数据和加工实例较少,普通切削加工积累下来的数据又无法照搬使用。在高速切削的推广应用中存在的主要问题之一便是国际上尚没有完整实用的高速切削数据库,使得高速切削所固有的高效、高精度和低成本的优势还远没有在机械制造业中体现出来。 研究、建立高速切削数据库是目前机械制造业面临的一项重大而现实的课题,对高速切削技术的推广应用具有非常重要的意义。本课题的主要研究目的,一是探讨高速切削数据库的建立模式,满足切削数据库的集成化、智能化、实用化和网络化的要求。二是建立符合当前实际情况的高速切削数据库,用户可在该数据库中查询工件的某个高速切削加工工步的整体解决方案,包括使用的机床、切削介质、刀具及切削用量等方面的信息。 本论文从理论模型和系统开发两方面对高速切削数据库系统进行了研究。在建立了高速切削数据库系统的理论模型的基础上,开发了B/S模式的高速切削数据库。提出的理论模型有:基于知识的集成制造参考模型;知识库的建模方法;实例的参数模型;基于STEP-NC的实例编码方案。在开发过程中建立了材料类别数据库、牌号标准数据库、材料牌号数据库;建立了车削、铣削、孔加工实例库的数据结构及实例编码方案;实现了规则和实例的混合推理;提出了工件材料,刀具材料相似切削速度计算方法。最后开发了B/S模式的高速切削数据库系统。 基于知识的集成制造参考模型的提出。现今,很多新的制造模式被提出并得到了广泛的应用,但是这些集成制造的实现,大多数停留在信息和资源的集成上。因此一个可以实现功能集成的参考模型就显得非常需要。通过分析已存在的CIM参考模型,提出了基于知识的集成制造参考模型,并给出了模型实现和相应的方法。 知识库建模方法的提出。智能系统解决问题的能力在很大程度上取决于它们拥有知识的质量和数量。因此,如何有效地利用存贮、管理、组织、维护和更新大规模的知识,如何有效地利用存贮的知识进行推理和问题求解,将直接影响智能系统的性能。知识库建模方法的研究将有助于指导知识库的建立,加快智能系统的开发。通过分析软件系统开发过程,结合提出的实例参数模型,给出工程知识库的一种建模方法。 高速切削数据库系统的体系结构的建立。高速切削数据库系统以实例库为核心,提供一个工步的加工知识。在构建过程中同时采用面向对象方法和结构化方法。将UML的用例图和类图相结合来表示制造单元资源,用IDEF0图表示系统的功能,用IDEF3图表示刀具选择过程,建立了高速切削数据库系统的体系结构。 规则和实例混合推理的实现。推理就是由已知的判断推导出新的判断的思维过程。人工智能系统中,目前仍由计算机程序来完成推理,这个负责推理的部分叫做推理机。通过分析工程中常用的推理方法,探讨规则和实例混合推理的实现过程,提出具体的实现方法。 基于STEP-NC的实例编码方案的提出。实例推理的执行速度取决于实例编码,由此影响着其实用性。高速切削数据库的实例编码采用的是柔性码,通过借鉴IP地址的编码思想,采用分层编码方案,使实例编码即实用又高效。首先分析了STEP-NC的数据模型,据此确定实例的编码内容;然后进一步分析了实例的检索过程,一是根据属性值检索,二是根据码值检索,码值检索的采用,使大型实例库具备了实用性的可能;最后给出了车削,铣削和孔加工的实例编码方案。 高速切削数据库系统的开发。高速切削数据库系统的开发,采用了三层应用程序模型。将系统按照功能的逻辑层次进行划分,分别是表示层、业务逻辑层和数据访问层。表示层对应着用户界面层,业务逻辑层负责访问数据以及将数据分发到用户界面层,数据层对应着数据库。首先建立了数据库,然后对界面进行了确定,最后实现了程序的开发。 高速切削加工试验。高速切削数据库系统中,各实例的搜集主要来自各刀具厂家的刀具样本。高速切削加工实验可以提供部分的加工实例,并且可以对高速切削数据库系统提供的切削参数进行评价,其中最主要的是对根据相似计算所得的切削参数进行验证。


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