数字化车间管理 刀具管理系统技术

刀具是机械制造系统中重要的组成部分,它对加工表面的几何形状、尺寸精确度、表面质量及加工成本等方面有很大影响。目前刀具的种类繁多,所以在虚拟制造环境下，对刀具信息进行管理，并且使该系统能够根据工件材料、加工精度、热处理、几何形状等工艺特征，智能地选出合理的刀具，进行切削参数推荐或优化，是具有重要意义的。该专著描述了如何在计算机网络环境下，对刀具及其切削参数管理系统技术进行深入研究；研究了如何应用特征建模描述生产加工过程中零件的工艺特征信息和刀具的特征信息；研究了编码技术、智能选择刀具以及优化算法等原理和技术。从理论和应用两方面出发，着眼于*的内容和动向，既有理论分析，又结合实际应用。

摘要

第1章绪论

1.1刀具管理系统技术研究产生的背景

1.2刀具管理系统技术研究领域历史、现状

1.2.1刀具管理系统

1.2.2切削优化技术

1.2.3CAPP发展情况

1.3未来的发展趋势

1.4刀具管理系统技术主要研究的内容和意义

1.4.1主要研究内容

1.4.2研究意义

1.5本书总体结构

第2章系统框架结构

2.1刀具管理系统的框架结构

2.2刀具管理系统的功能模块

2.3本章小结

第3章基础理论及技术

3.1特征建模技术

3.1.1零件工艺特征建模

3.1.2刀具信息建模

3.2编码技术的研究

3.3优化技术

3.3.1复合形法

3.3.2遗传算法

3.4数据库理论和技术

3.4.1数据库的数据来源

3.4.2数据库的设计与实现

3.5本章小结

第4章智能选刀

4.1专家系统基本思想

4.1.1专家系统定义

4.1.2专家系统结构

4.2选用刀具的一般原则

4.3智能选刀系统的实现

4.4本章小结

第5章切削参数推荐与优化设计及实现

5.1切削参数推荐模块的设计与实现

5.1.1切削用量推荐系统的设计依据

5.1.2切削参数推荐模块的实现

5.1.3车削系统实现举例

5.2切削参数优化设计与实现

5.2.1优化的基本评价指标

5.2.2优化切削参数的约束条件

5.2.3切削参数优化的流程

5.2.4单工序车削优化的数学模型

5.2.5优化算法研究

5.2.6切削参数优化模块实现

5.3本章小结

第6章刀具管理系统实现

6.1系统概述

6.1.1系统介绍

6.1.2系统开发环境

6.2系统功能实现

6.2.1系统登录及主界面

6.2.2刀具选择模块

6.2.3刀具信息管理模块

6.2.4切削参数推荐模块

6.2.5切削参数优化模块

6.2.6系统权限管理的主要内容

6.3本章小结

第7章结论与展望

7.1研究工作总结

7.2展望

参考文献

 

摘要刀具是机械制造系统的重要组成部分, 它对加工表面的几何形状、尺寸精度、表面质量及加工成本等有很大影响。目前刀具的种类繁多,所以在虚拟制造环境下，对刀具信息进行管理具有重大意义。基于工艺特征的刀具及其切削参数管理系统能够根据工件材料、加工精度、热处理、几何形状等工艺特征，智能地选出合理的刀具，并且进行切削参数的推荐或优化。 计算机网络技术与数据库技术的迅速发展与广泛应用使企业之间或者企业内部可以建立统一的制造资源库，从而使制造资源的集成与共享成为可能。作为制造资源集成的基础部分之一，基于工艺特征的刀具及其切削参数管理系统的建立是实现制造资源的集成与共享的重要步骤。在内容上，要求该系统能满足现代制造系统各应用环节的需求；在性能上，要求能保证资源信息的完备性及一致性、能力描述的完整性和准确性；在结构上，要求能保持相对的独立性。 本书针对基于工艺特征的刀具及切削参数管理系统的相关技术进行了探讨，主要研究内容如下： 1)根据刀具信息在实际工业生产中的重要作用，围绕生产加工过程中的工艺特征信息，建立了刀具管理系统，提出了系统的三层框架结构和五大功能模块。 2)根据现代制造系统对刀具信息的需求及对理想刀具信息模型的要求，本书采用了特征建模技术来描述生产加工过程中零件的工艺特征信息和刀具的特征信息，建立了刀具信息模型。 3)设计了刀具编码体系，该编码体系采用了混合结构，具有树式结构和链式结构的共同优点，能较好地满足对刀具类型、主要特征等信息的描述需要。 4)实现了对系统信息的查询、维护功能，用户能够对刀具信息、工件材料信息、机床信息等系统相关信息进行查询、设置、删除等操作。 5)应用专家系统实现了刀具的智能选择。该模块把智能选择刀具分为单条件智能选择刀具和综合多因素智能选择刀具。单条件智能选择刀具是根据工件材料或加工精度进行选刀的，综合多因素智能选刀则是根据工件材料、加工工序、加工精度、热处理等工艺特征来选择刀具的。 6)将切削手册、公式计算和一些专家经验融合在一起，研究了常用的车削和铣削两方面的切削参数的推荐技术。 7)对优化算法中的复合形法和遗传算法进行了深入探讨，主要研究了车削中的切削参数优化技术，分别以最大生产率、最低成本和最高利润率为目标函数进行切削参数的优化技术研究。在该模块研究中，提出了参数定制概念，以减少用户工作量。 AbstractThe cutting tools are an important part of the manufacturing systemThe cutting tools have great effect on the surface shape, dimensional tolerance, surface quanlity and manufacturing costAt present, there are all kinds of cutting toolsSo in the virtual environment, it is of much importance that according to process feature such as workpiece material, machining precision, heat processing etcWe can carry on management on cutting tools, select the appropriate cutting tools and cutting parameters or the optimized cutting parametersThe rapid development and wide application of the network and database technology make it possible for enterprises to build unified manufacture resource database within or between them, and even further, to realize the integration and share of manufacture resourceAs a fundamental part of the manufacture resource integration, the establishment of cutting tools and cutting parameters information management system based on process feature is an important step of achieving manufacture resource integration and shareAs for content, both of the information model and synthetic capability description should meet every application department’s requirements; as for performance, both of them should ensure the maturity and consistent of resource information, and the integrality and veracity of capability description; as for structure, both of them should maintain their relative independencesIn the paper the technology on cutting tools and cutting parameters information management system is researched furtherThe main contents of this project are as follows:1) For the importance of tool information in industrial manufacturing,this project establishes the cutting tools information management system and it also presents the system’s framework and function models2) A cutting tool information model and a process feature information model of the part are established by using feature modeling technology, which can be used to describe the feature information of those cutting tools and process feature information of those parts3) A cutting tool coding system is designed to describe cutting tool type and other main feature, which has a mix structure4) The users can query and edit the information of the systemFor example the users can query, set and delete the information on cutting tool, workpiece and machine etc5) The technology on selecting cutting tools by using expert system is discussed in the paperThe users may select cutting tools in according to a single condition such as workpiece , machining precision; or select cutting tools in according to several conditions6) In the paper the technology on cutting parameter recommendation is researched by making full of expert experience and cutting manualThe cutting parameter recommendation on turning and milling is mainly discussed7）Three optimized algorithm, which includes complex method, genic algorithm are discussed furtherThe optimized objects are the highest productivity, the lowest cost and the largest profitIn the paper madetoorder parameter is introduced