基于加工元的发动机缸体工艺路线规划方法

摘要

一种基于加工元的发动机缸体工艺路线规划方法，包括：（1）建立基于特征层以及特征属性层的缸体信息描述；（2）基于缸体信息描述确定每个特征f_i的加工链，细化特征f_i的加工链以确定加工元fme_ij，建立基于加工元fme_ij信息的集合的缸体工艺信息模型FME；（3）分析缸体的几何形状、技术要求、工艺方法以及优化约束等因素，依据工艺路线设计的基本原则，建立基于缸体工艺信息模型FME的排序优化数学模型；（4）依据加工元的优先关系，对建立的数学模型进行求解，得到优化的工艺路线。通过细分缸体特征为加工元，为解决发动机缸体的工艺提出了一个可行的基于加工元的工艺路线规划方法，对工艺路线的排序进行启发式全局寻优，避免了局部最优结果的产生。

主权项

一种基于加工元的发动机缸体工艺路线规划方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一，建立基于特征层以及特征属性层的缸体信息描述：根据发动机缸体的特征f_i，将缸体信息划分为特征层，并分析特征层中的每个特征f_i的属性，形成特征属性层；步骤二，基于所述缸体信息描述确定每个特征f_i的加工链，细化所述特征f_i的加工链以确定加工元fme_ij，并建立基于所述加工元fme_ij的缸体工艺信息模型FME，所述缸体工艺信息模型是基于缸体所有加工元信息的集合，表示为：FME＝(fme_ij)，i＝1,2,…,NP，j＝1,2,…，NS_i；步骤三，建立对所述缸体工艺信息模型FME中加工元的工艺路线进行排序优化的数学模型：分析缸体的几何形状、技术要求、工艺方法以及优化约束因素，依据工艺路线设计的基本原则，建立基于所述缸体工艺信息模型FME中加工元的排序优化数学模型；步骤四，依据加工元的优先关系，对建立的数学模型进行求解，得到优化的工艺路线；所述步骤二中，缸体特征f_i的加工链为缸体特征f_i的加工序列集合，表示为：$S=\left(\right({\mathrm{MP}}_{i1},f_{i1}),({\mathrm{MP}}_{i2},f_{i2}),...,({\mathrm{MP}}_{{\mathrm{NS}}_i},f_i\left)\right),i=1,2,...,NP$其中，NS_i表示特征f_i需要的加工序列数目，从毛坯开始，首先采用加工方法MP_i1加工出中间特征f_i1；然后用加工方法MP_i2加工出中间特征f_i2，直到采用加工方法加工出合格的形状特征f_i为止；所述加工元为加工链中其中一加工序列的加工工艺信息的集合，为加工链的基本单元；所述加工元用七元组表示为：fme_ij＝(ID,f_i,MP_ij,ML_ij,MM_ij,MT_ij,MS_ij)，i＝1,2,…,NP，j＝1,2,…,NS_i其中，ID表示加工元编码，MP_ij表示在加工阶段ML_ij对特征f_i进行加工所采用的加工方法，MM_ij、MT_ij和MS_ij表示采用加工方法MP_ij加工特征f_i所需的制造资源，NP为零件的特征总数；所述步骤三中，满足优化目标的工艺路线数学模型，表示为：min F(x)F(x)＝α_FF_F(x)+α_CF_C(x)+α_MF_M(x)$F_F\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}\max \left[\delta \left(G_{i}D,G_{i+1}D\right),\delta \left(G_{i}FS,G_{i+1}FS\right),\delta \left(G_i{F}_t,G_{i+1}{F}_t\right)\right]$$F_C\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}\left[\delta (G_{i}C,G_{i+1}C)\right]$$F_M\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}\left[\delta (G_{i}M,G_{i+1}M)\right]$式中，α_F、α_C和α_M分别为夹具变换次数、换刀次数和机床变换次数的权重系数；F_F(x)、F_C(x)、F_M(x)分别表示装夹次数、换刀次数和机床变换次数；G_iD、G_iFS、G_iFt、G_iC、G_iM分别表示加工用到的定位基准、装夹表面、夹具、刀具和机床。