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数控纵切机床智能CAPP系统与工艺决策

发布时间:2013-10-09 作者:李耘彦 姚进 田超 姚必强  来源:万方数据
关键字:数控 系统 CAPP 
本文提出了数控纵切机床智能CAPP系统的实现方法。针对数控纵切机床及加工零件特征,提出了其智能CAPP系统模型结构。基于于生式规则的知识表示由法及基于演绎式推理的推理方式,建立了知以库和推理控制策略。应用实例表明,所开发数控纵切机床智能CAPP系统和上艺决策力法能提高工艺设计效率和质量,缩短工艺设计周期。

0 前言

  智能CAPP是人工智能和CAPP相结合,使其在一定程度上具有工艺工程师的智慧和思维方式,具备处理不确定性和多义性的能力,已成为制造业关注的热点之一。目前已有许多智能CAPP方法的研究,并针对特定制造环境、特定加工零件和特定工艺,开发出了一些智能化CAPP系统,如基于多智能代理技术的船体装配CAPP系统、基于混合智能的电火花成型加工CAPP系统、基于专家系统的轴类零件CAPP系统”等,提高了工艺设计效率,减小了工艺设计周期,对提高制造业竞争力起到了极大的促进作用。

  数控纵切自动车床可对冷拉棒料及磨光棒料进行连续上、下料的自动循环加工,完成轴承类零件的车外圆、钻、镗孔、车螺纹、割槽、切断等工序,已在工程实际中广泛应用。该类机床属于简易数控机床,采用FANUC—Oit或siemens-802c,但其加工参数计算复杂,工艺编制周期较长,给加工生产带来r极大不便。本文针对该类机床的加工零件特点及工艺要求,开发出一套数控纵切自动车床智能化CAPP系统,以提高工艺设汁质量和缩短工艺设计周期,减少技术人员计算的复杂度和工作量,具有很好的经济性和实用性。

1 数控纵切机床加工智能CAPP系统结构

  在数控纵切机床加工的零件中,由于用户要求不同,会出现各种不同类型和特点的零件。在设计其CAPP系统的过程当中,要考虑系统处理复杂特征和不确定性的能力,使其具有一定的智能。所以,系统中将一般加工准则和工艺师经验与方法,如刀具选择、加工方式选择、定位装夹方式、工序安排、加工余量选择等知识,采用渭词逻辑表示法或产生式表示法表示出来,并以知识库的方式进行存储。

  在CAPP系统运行过程中,将待加工零件特征与知识库中存储的相关特征信息进行对比分析,然后确定其工艺方法和工艺参数的选取。对于知识库的存储方式,采用Micmsm Access数据库进行存储。将所获取的知识用知识表示方法表示出来,形式化之后,经过编码进行存储,以此来实现工艺参数和工艺方法的自动选取。所建立的数控纵切机床智能CAPP系统模型如图1所示。

数控纵切机床智能cAPP系统模型结构
图1数控纵切机床智能cAPP系统模型结构 

  其工作原理:用户输入零件图形之后,由CAPP系统模型接收输入,并通过特征提取算法,分析提取特征信息,将用户输入的零件图形转化为CAPP系统模型可以接受的标准化信息,传输至CAPP工艺推理模块,CAPP工艺推理模块在对数据进行分析之后,结合专家库和数据库的知识,进行知识推理.给出工艺处理结果,包括加工方法、加工工序、加工工具和加工余量等。最后将结果输出。同时,若发现有知识库不具备的新知识和新工艺时,还具有学习功能:可以看出,CAPP系统模型实现的核心是CAPP知识库和工艺推理模块的实现,包括知识的表示和知识的推理两部分。

2 CAPP中工艺知识的表示

  CAPP知识的表达方法较多,可针对机床和零件特征选取。所开发系统的知识主要来源是工艺工程师的经验和已有的丁艺准则,按知识表示方式编码并存放人CAPP专家知识库当中。知识主要采用产生式规则来表示,其优点有:可对单条产生式规则进行增添、删除或修改,而不用考虑它与其它规则的关系;采用单一的知识表示形式易于被其它人所理解和接受;表示形式与人们求解问题时的思维形式非常相似。对于工艺专家知识库中知识的表示,一部分是事实的表示,另一部分是规则的表示。

  2.1 事实的表示

  事实可以看作是一个语言变量的值。纵切机床所加工的零件,其结构是确定的,属于确定性知识,可以用一个三元维(对象,属性,值)或(关系,对象1,对象2)来表示。如对于事实:加工步是外圆柱面,材料为黄铜,粗糙度Ra3.2。

  在知识库当中,可表示为:(加工步类型外圆柱面);(加工步材料黄铜);(加工步粗糙度Ra3.2)。

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