面向可重构机床设计的多层映射技术及应用研究

发布时间：2017-10-02 23:32

  本文关键词：面向可重构机床设计的多层映射技术及应用研究

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【摘要】：可重构机床(Reconfigurable Machine Tools,RMT)是可重构制造系统(Reconfigurable Manufacturing System,RMS)中的重要组成部分,是实现可重构制造系统的关键技术设备之一。满足特定工序的机床,往往难以进行功能或生产能力的转变来适应不断变化的加工需求。可重构机床是一种能够根据工序的变化,通过模块组合、移动、更换或添加等重构配置,获得满足新工序要求的机床。本文构建了可重构机床模块的工艺需求特征模型,提出了面向可重构机床设计的多层映射技术：基于刀具位姿矩阵的可重构机床工艺需求特征到功能的映射技术和基于实例推理的可重构机床功能到结构的映射技术,通过多层映射,实现工艺需求到功能再到结构的映射求解。在此基础上开发了可重构机床设计多层映射系统。论文的主要内容如下：第一章主要介绍了可重构机床的发展和研究现状,综述了可重构机床的设计技术,阐述了本文的研究背景和框架以及各章的主要内容。第二章针对加工工艺分析存在的一些问题,提出了一种工艺需求特征模型。通过对工艺需求特征分析,建立了零件加工特征单元,实现对零件加工特征的形式化表达,建立相应的工艺资源库,实现加工特征到刀具的映射,对零件特征进行聚类分析,完成工艺需求特征层次关联图、模糊聚类图的构建,实现对工艺需求特征的模型构建。第三章分析了机床加工特征创成原理,构造刀具位姿矩阵来描述刀具与加工特征表面间的空间变换关系。进而对刀具位姿矩阵分析求解,求解出机床加工特征表面的运动功能。分析了机床运动功能同构及变异扩展问题,将加工单一特征面的运动功能综合,得到可重构机床加工某一类零件所需的功能。第四章在工艺需求特征模型和工艺需求特征到功能的映射技术的基础上,首先提出了基于实例推理的可重构机床功能到结构的映射方法,建立机床功能-结构的信息视图,通过功能实例检索出相似度最匹配的结构模块,实现可重构机床功能到结构的映射,确定可重构机床的结构模块。然后运用图论的方法实现可重构机床模块拓扑结构方案的生成。最后提出了基于集对分析的可重构机床模块结构设计方案优选方法,对结构方案进行排序优选。第五章结合科研项目,开发了可重构机床设计多层映射系统,并得到了成功的应用,验证了本文所研究方法的可行性。第六章总结了论文的主要研究内容及相关工作,并对下一步的研究工作进行了展望。
【关键词】：可重构机床 多层映射 工艺需求特征 刀具位姿矩阵 功构映射 实例推理 模块化设计
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 国内外相关技术研究现状12-20
• 1.2.1 可重构机床的发展12-15
• 1.2.2 可重构机床设计技术15-20
• 1.3 论文的研究背景和内容框架20-22
• 1.3.1 论文的研究背景20
• 1.3.2 论文的内容与框架20-22
• 1.4 本章小结22-23
• 2 可重构机床模块的工艺需求特征建模23-38
• 2.1 引言23
• 2.2 可重构机床工艺需求特征23-30
• 2.2.1 零件加工特征描述23-26
• 2.2.2 模块工艺需求特征信息形式化表达26-28
• 2.2.3 可重构机床模块加工工艺资源库28-30
• 2.3 基于模糊聚类分析的机床模块工艺需求特征建模30-34
• 2.3.1 模糊聚类分析定义及相关性质30-31
• 2.3.2 工艺需求特征结构层次关联图的构建31-33
• 2.3.3 工艺需求特征模糊聚类图的生成33
• 2.3.4 工艺需求特征模型构建33-34
• 2.4 实例分析34-36
• 2.5 本章小结36-38
• 3 可重构机床工艺需求特征到机床功能的映射38-51
• 3.1 引言38
• 3.2 机床加工特征创成原理38-39
• 3.3 刀具与加工特征表面的数学关系模型39-42
• 3.3.1 刀具与加工特征表面的映射关系39
• 3.3.2 刀具位姿矩阵数学关系模型39-42
• 3.4 基于刀具位姿矩阵的可重构机床工艺需求特征到功能的映射42-47
• 3.4.1 工艺需求特征获取42
• 3.4.2 刀具位姿矩阵的构建42-43
• 3.4.3 刀具位姿矩阵的映射求解43-45
• 3.4.4 可重构机床运动功能的同构与变异45-47
• 3.5 实例分析47-49
• 3.6 本章小结49-51
• 4 可重构机床功能到结构的映射51-66
• 4.1 引言51
• 4.2 基于实例推理的可重构机床功能到结构的分层映射方法51-56
• 4.2.1 机床功能-结构信息视图52-53
• 4.2.2 基于实例推理的功构分层映射流程53-54
• 4.2.3 基于实例推理的功构分层映射方法54-56
• 4.3 基于功构映射的模块拓扑结构方案设计56-60
• 4.3.1 可重构机床模块拓扑结构图56-58
• 4.3.2 可重构机床模块拓扑结构方案生成58-60
• 4.3.3 可重构机床模块拓扑结构方案比较和选择60
• 4.4 基于集对分析的可重构机床模块结构设计方案优选60-65
• 4.4.1 集对分析理论基础60-61
• 4.4.2 可重构机床模块结构设计评价指标61
• 4.4.3 可重构机床模块设计评价方法61-65
• 4.5 本章小结65-66
• 5 可重构机床设计多层映射系统的应用66-87
• 5.1 引言66
• 5.2 系统开发环境和体系结构66-68
• 5.2.1 系统开发环境66-67
• 5.2.2 系统体系结构67-68
• 5.3 系统功能模块的组成及实现68-79
• 5.3.1 基础数据管理68-69
• 5.3.2 工艺需求特征管理69-71
• 5.3.3 重构机床需求到功能的映射实现71-74
• 5.3.4 可重构机床功能到结构的映射实现74-78
• 5.3.5 可重构机床结构方案评价78-79
• 5.4 重构机床模块设计实例分析79-86
• 5.5 本章小结86-87
• 6 总结与展望87-89
• 6.1 全文总结87
• 6.2 工作展望87-89
• 参考文献89-94
• 作者简历94

【参考文献】

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本文编号：961789