智能化创成式机电产品工艺规划方法研究及实现

发布时间：2017-10-16 20:15

  本文关键词：智能化创成式机电产品工艺规划方法研究及实现

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【摘要】：随着国民经济的快速发展与全球一体化的持续深化,近年来机电产品设备的需求量呈现出逐年大幅增加的趋势。工艺设计作为产品生产的核心环节,是控制生产成本,提高产品质量,缩短开发周期,合理利用工艺资源,提高企业竞争力的关键所在,也是数字化设计与制造以及定量化CAPP中尚待优化的难题。本文以机电产品的生产需求及工艺需求为基础,对机电产品工艺规划问题进行了较为深入地探讨,建立了工艺过程规划优化各个阶段的数学模型,以零件组为优化单元,从加工方案的选择、工艺路线的安排、制造资源分配等多个层面对机电产品零件组的工艺方案进行了多目标优化。首先,本文建立了更为完备的工艺方案评价指标体系,从工艺方案的成本、效率、质量以及环境消耗等多个维度实现工艺方案的综合评价。基于此,本文对机电产品生产过程中涉及的工艺资源进行了分类和定义,以资源树的形式对工艺资源进行管理,并建立了资源的工艺能力与工艺方案评价指标之间的关联关系。其次,本文采用AND/OR图描述零件加工过程中的制造特征加工方法工艺柔性信息以及工序顺序柔性信息,并定义多元组以描述工序执行过程中的资源配置柔性信息,以表达各零件所有可能的工艺方案。基于机电产品工艺特点,本文建立了针对机电产品的多目标零件组柔性工艺规划模型。该模型以零件组为优化单元,基于零件工艺柔性信息,自动生成可行的工艺方案,并以工艺方案的工艺成本、工艺效率、工艺质量、工艺环境消耗等为优化目标,同时考虑了最小化零件加工过程中机床及刀具的转换次数以及资源负载的平衡,实现零件组工艺方案的多目标集成优化。针对机电产品集成工艺规划这一典型的非线性的、离散的大规模组合优化问题,本文采用近年来在解决此类问题中具有突出表现的人工蜂群算法对该问题进行求解,基于问题的模型特点对人工蜂群算法进行了改进,分析了算法各个参数对算法性能的影响,以确定针对该问题的合理的算法参数,并通过一个典型的实例证明了模型及算法的正确性及有效性。最后,结合机电产品生产的业务流程,开发了机电产品工艺管理原型系统。通过本系统,可以完成机电产品工艺方案设计及优化相关的功能,也方便更为直观的展示本文建立的模型及使用的算法的正确性及有效性。
【关键词】：智能化 创成式 工艺规划 多目标 改进的人工蜂群算法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH162;TP18
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题的来源与背景9
• 1.2 课题研究的意义9-11
• 1.3 国内外研究综述11-15
• 1.3.1 多目标工艺规划模型研究综述11-12
• 1.3.2 工艺规划问题求解算法研究综述12-15
• 1.4 国内外研究综述简析15-16
• 1.5 本文主要研究内容16-18
• 第2章 机电产品工艺规划问题分析与定义18-23
• 2.1 机电产品工艺流程及特点18-19
• 2.2 机电产品零件组集成工艺规划问题分析19-20
• 2.3 机电产品多目标工艺方案优化框架20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 机电产品零件组工艺规划模型23-39
• 3.1 工艺方案评价指标体系的建立23-24
• 3.2 工艺资源的分类与数学表达24-28
• 3.3 零件工艺柔性的表达28-34
• 3.3.1 工序的描述与定义29-31
• 3.3.2 基于AND/OR图的工序优先关系描述31-34
• 3.4 工艺方案的评价34-35
• 3.5 机电产品零件组集成工艺规划模型35-37
• 3.6 本章小结37-39
• 第4章 机电产品集成工艺规划模型求解方法39-60
• 4.1 组合优化问题描述40-41
• 4.2 人工蜂群算法简介41-42
• 4.3 基于改进人工蜂群算法对问题的求解42-53
• 4.3.1 改进的人工蜂群算法流程42-44
• 4.3.2 食物源编码与解码44-47
• 4.3.3 零件工艺方案初始食物源种群创建方法47-48
• 4.3.4 集成工艺方案初始食物源种群创建方法48-49
• 4.3.5 算法的适应度函数49-50
• 4.3.6 优化搜索策略50-52
• 4.3.7 食物源合法性检验及非法食物源的调整52-53
• 4.4 案例分析与算法分析53-58
• 4.4.1 案例分析53-56
• 4.4.2 人工蜂群算法求解结果56-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第5章 原型系统60-76
• 5.1 工艺管理系统的功能设计60-62
• 5.2 系统数据库设计62-64
• 5.3 原型系统功能实现64-75
• 5.3.1 原型系统功能使用时序图64-67
• 5.3.2 原型系统界面展示67-75
• 5.4 本章小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果82-84
• 致谢84

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