基于NEI的通用淬火机床全生命周期智能CAD设计.pdf

年月 第卷 第期 机 床 与 液 压 收 稿 日 期 基 金 项 目河 南 省 教 育 厅 重 点 项 目 作 者 简 介梁 良女硕 士 研 究 生主 要 从 事 机 械 电 子 工 程 方 面 的 研 究 基于 的通用淬火机床全生命周期智能 设计 梁 良董 庆 伟杨 黎 鹏 河 南 科 技 大 学 机 电 工 程 学 院河 南 洛 阳 摘 要目 前 我 国 淬 火 机 床 制 造 企 业 存 在 的 普 遍 问 题 是 淬 火 机 床 设 计 制 造 过 程 缺 乏 系 统 性模 块 化也 没 有 针 对 机 床 整 个 全 生 命 周 期 的 设 计 平 台针 对 此 问 题建 构 了 通 用 淬 火 机 床 全 生 命 周 期 智 能 设 计 平 台该 平 台 能 够 对 整 个 淬 火 机 床 全 生 命 周 期 进 行 把 握 与 控 制并 在 机 床 设 计 系 统 模 块 上 运 用 了 的 生 物 网 络 技 术实 现 设 计 资 源 与 设 计 知 识 的 自 动 发 现协 商 和 组 合生 成 自 组 织自 进 化自 聚 集自 协 作 的 智 能 设 计 环 境突 破 传 统 机 床 设 计 的 封 闭 性 与 局 限 性解 决 了 淬 火 机 床 制 造 业 的 缺 乏 系 统 性模 块 化 的 问 题 关 键 词淬 火 机 床 全 生 命 周 期智 能 设 计 平 台 中 图 分 类 号 文 献 标 志 码 文 章 编 号 前 言 目 前 我 国 有 关 淬 火 机 床 的 设 计 依 然 缺 乏 系 统 性 和 模 块 化设 计 方 法 以 经 验试 凑静 态 和 定 性 为 核 心在设 计制 造修 改的 多 次 循 环 中 求 得 高 质 量 的 产 品从 而 导 致 设 计 周 期 长同 时对 于 淬 火 机 床 的 生 产仍 然 停 留 在 单 纯 的 设 计 制 造 阶 段对 于 售 后 维 修 缺 乏 管 理在 机 床 报 废 后 也 不 实 行 回 收造 成 资 源 的 浪 费针 对 上 述 问 题在 河 南 省 教 育 厅 重 点 项 目 基 金 支 持 下以 通 用 淬 火 机 床 为 研 究 对 象在 深 入 分 析 基 于 的 通 用 淬 火 机 床 设 计 技 术 基 础 上 综 合 考 虑 全 生 命 周 期 设 计基 于 协 同 设 计 等 技 术对 基 于 的 淬 火 机 床 协 同 设 计 系 统 的 体 系 结 构 及 应 用 技 术 进 行 深 入 研 究构 建 了 基 于 的 淬 火 机 床 智 能 设 计 平 台详 细 阐 述 了 机 床 设 计 模 块 系 统 的 实 现 方 法 智 能 设 计 平 台 的 构 建 整 体 框 架 的 设 计 针 对 淬 火 机 床 的 整 个 全 生 命 周 期 构 建 了 基 于 的 智 能 设 计 平 台该 平 台 的 整 体 框 架 包 括大 模 块 即 顾 客 需 求 模 块机 床 设 计 模 块模 拟 仿 真 模 块机 床 评 估 模 块信 息 共 享 模 块售 后 维 修 模 块报 废 回 收 模 块 智 能 设 计 平 台 框 架 图 如 图所 示其 中 顾 客 需 求 模 块 主 要 功 能 是 采 集 顾 客 对 于 淬 火 机 床 的 各 项 要 求例 如 淬 火 加 工 的 零 件 尺 寸 和 机 床 整 体 尺 寸 的 要 求电 机 的 特 殊 要 求零 件 淬 火 深 度加 热 时 间 的 要 求 等机 床 设 计 模 块 是 整 个 全 生 命 周 期 中 最 重 要 的 部 分它 直 接 关 系 着 淬 火 机 床 功 能 的 实 现质 量寿 命成 本 等 重 要 因 素在 机 床 设 计 模 块 中该 平 台 运 用 了 生 物 网 络 技 术使 得 机 床 设 计 更 加 方 便 与 快 捷模 拟 仿 真 模 块 针 对 设 计 出 的 淬 火 机 床可 以 模 拟 淬 火 机 床 在 加 工 过 程 中 周 围 的 磁 场 和 热 场通 过 分 析 可 以 得 出 淬 火 零 件 的 受 热 情 况 与 可 能 发 生 的 变 形 模 拟 仿 真 模 块 能 够 让 设 计 人 员 提 前 掌 握 淬 火 机 床 加 工 过 程 中 会 出 现 的 问 题提 前 做 出 回 应使 得 有 效 减 少 不 合 格 的 淬 火 机 床机 床 评 估 模 块 利 用 对 数 线 性 比 例 强 度 模 型 对 淬 火 机 床 的 可 靠 性 进 行 评 估该 模 型 能 够 像 广 义 更 新 过 程 一 样在 评 估 时 考 虑 到 维 修 活 动 的 影 响所 不 同 的 是 模 型 参 数 求 解 容 易并 且 能 够 直 接 给 出 机 床 的 可 靠 性 指 标 信 息 共 享 模 块 是 为 各 设 计 人 员 的 信 息 交 换 搭 建 一 个 交 流 平 台满 足 不 同 地 域 设 计 人 员 能 够 协 同 工 作共 同 探 讨 问 题提 出 修 改 意 见 完 善 淬 火 机 床 的 设 计售 后 维 修 模 块 记 录 了 出 厂 的 各 个 机 床 在 使 用 过 程 中 出 现 的 问 题不 仅 可 以 让 设 计 人 员 在 设 计 时 参 考 机 床 可 能 会 出 现 的 故 障也 可 使 维 修 人 员 在 第 二 次 维 修 时 提 前 了 解 该 淬 火 机 床 的 使 用 情 况报 废 处 理 模 块 是 针 对 已 退 休 的 机 床拆 解 机 床 分 成 可 回 收 的 零 件 部 分 与 已 报 废 的 零 件 部 分把 可 回 收 的 零 件 部 分 标 示 记 录 然 后 入 库方 便 下 次 循 环 使 用 减 少 资 源 浪 费实 现 绿 色 生 产 图智 能 设 计 平 台 框 架 图 智 能 设 计 平 台 的 工 作 流 程 该 平 台 能 够 呈 现 出 淬 火 机 床 全 生 命 周 期 各 阶 段 的 信 息使 得 整 个 全 生 命 周 期 的 数 据 都 清 晰 可 见有 据 可 循便 于 信 息 的 管 理 与 控 制其 流 程 如 图所 示 图智 能 设 计 平 台 流 程 图 利 用 顾 客 需 求 获 取 模 块收 集 整 理 市 场 信 息得 出 顾 客 需 求 报 告根 据 顾 客 需 求 报 告进 入 机 床 设 计 模 块设 计 出 最 优 机 床然 后 进 行 全 生 命 周 期 产 品 方 案 评 价 与 决 策最 后 保 存 输 出 文 档机 床 售 出 后售 后 维 修 信 息 与 报 废 处 理 信 息 将 通 过 编 辑 知 识 模 块 被 保 存 在 中 央 数 据 库 中以 备 技 术 人 员 查 阅不 同 技 术 人 员 与 设 计 人 员 可 以 通 过 协 同 设 计 平 台 参 与 机 床 的 整 个 全 生 命 周 期 设 计 与 控 制 机 床 设 计 模 块 系 统 的 实 现 机 床 设 计 是 整 个 全 生 命 周 期 中 最 重 要 的 阶 段 它 直 接 关 系 着 淬 火 机 床 功 能 的 实 现质 量 与 寿 命 成 本 等 重 要 因 素该 智 能 设 计 平 台 重 点 在 淬 火 机 床 设 计 模 块在 该 模 块 中 运 用 了 先 进 的 生 物 网 络 技 术 生 物 网 络 与 系 统 的 融 合 根 据 生 物 界 近 年 来 的 系 统 研 究 表 明人 体 三 大 生 理 调 节 机 构 神 经 系 统内 分 泌 系 统 和 免 疫 系 统 之 间 存 在 着 相 互 的 控 制 协 调 关 系已 经 证 实 神 经 内 分 泌 免 疫 系 统 之 间 是 一 个 有 机 的 智 能 生 物 网 络 管 理 系 统存 在 细 胞 因 子 和 受 体 构 成 交 互 的 生 物 网 络 通 用 语 言通 过 双 向 信 息 传 递 机 制 和 相 互 作 用可 使 整 体 生 物 系 统 体 现 突 出自 组 织自 适 应自 扩 展协 同 等 重 要 特 征其 中神 经 系 统 是 调 节 人 体 内 所 有 器 官 的 系 统有 很 强 的 信 息 处 理 功 能 和 同 意 调 配 功 能内 分 泌 系 统 在 维 持 机 体 内 环 境 的 稳 定 方 面 起 着 不 可 替 代 的 作 用免 疫 系 统 是 保 护 人 体 免 受 外 部 病 原 体 侵 害 的 一 个 复 杂 自 适 应 系 统 淬 火 机 床 全 生 命 周 期 的 智 能 设 计 平 台 利 用 的 基 本 理 论 和 方 法针 对 设 计 过 程 在 创 新 性 和 智 能 性 方 面 的 发 展 要 求探 索 研 究 基 于 生 物 网 络 模 型 的 产 品 设 计 创 新 设 计 方 法借 鉴 神 经 内 分 泌 免 疫 网 络 整 体 智 能 系 统 的 实 现 计 算 方 法抽 象 出 可 以 优 化 机 床 设 计 的 生 物 网 络 结 构 及 其 智 能 协 同 服 务 计 算 模 型 系 统 子 模 块 的 设 计 在 淬 火 机 床 的 设 计 模 块 中包 含个 子 模 块信 息 采 集 与 处 理 模 块相 似 案 例 修 正 模 块 以 及 零 件 重 组 输 出 模 块 在 信 息 采 集 部 分通 过 顾 客 需 求 的 信 息 采 集 模 块采 集 顾 客 的 待 淬 火 零 件 的 基 本 要 求 与 各 部 分 权 重 值在 零 件 信 息 采 集 时输 入 参 数 为形 状外 形 尺 寸淬 火 深 度淬 火 硬 度主 要 参 数 的 权 重 值 等信 息 采 集 后进 入 质 量 功 能 配 置 产 品 规 划 模 块 是 把 顾 客 或 市 场 要 求 转 化 为 设 计 要 求零 部 件 特 性工 艺 要 求生 产 要 求 的 多 层 次 演 绎 分 析 方 法 机 床 与 液 压第卷 根 据 用 户 提 供 的 待 淬 火 零 件 的 外 形 尺 寸 以 及 淬 火 质 量 要 求利 用 计 算 方 法 来 求 解 与 之 相 匹 配 的 淬 火 机 床 床 身 长 度主 轴 尺 寸主 轴 转 动 速 度 和 滑 动 导 轨 长 度 等 主 要 参 数信 息 采 集 模 块 内 部 数 据 转 换 图 如 图所 示 图信 息 采 集 模 块 内 部 数 据 转 换 图 在 相 似 案 例 修 正 模 块 中主 要 完 成 的 任 务 是 搜 索 出 与 设 计 机 床 相 似 的 现 有 机 床然 后 修 改实 例 数 据 库 中每 个 案 例 都 有 自 己 的 标 示其 中 包 括 主 要 参 数主 要 特 征 以 及 特 殊 要 求在 数 据 库 中 搜 索 对 比 模 块 给 出 的 机 床 主 要 参 数选 取 最 优 相 似 的 实 例案 例 搜 索 按 照 顾 客 需 求 的 权 重 值 进 行 逐 步 搜 索 以 求 最 贴 切 的 满 足 顾 客 需 求 零 件 重 组 输 出 模 块 是 把 修 改 过 后 的 零 件 通 过 系 统 控 制 方 法 自 动 化 的 重 组 整 合组 成 完 整 的 机 床 输 出 机 床 整 体 图 并 保 存 在 数 据 库 里 系 统 中 造 型 图 形 库 的 建 立 与 搜 索 为 了 便 于 搜 索在 造 型 图 形 库 中以 整 个 机 床 为 基 础 按 照 淬 火 机 床 的 构 造 分 为 床 身移 动 传 动 总 成 夹 具 总 成上 顶 尖 滑 移 总 成下 顶 尖 旋 转 总 成配 重 总 成 五 部 分每 个 大 部 分 下 面 又 分 为 各 个 零 件形 成 以 整 体 为 基 础 的 属 性 树每 个 部 分 有 各 自 的 标 示每 个 零 件 有 各 自 的 特 性 与 数 据搜 索 时 按 照 顾 客 需 求 的 权 重 值 进 行 匹 配 搜 索先 整 体 搜 索当 相 似 值 在 一 定 范 围 内可 直 接 得 到当 相 似 值 超 出 范 围则 按 部 分 进 行 搜 索跟 据 属 性 树层 层 搜 索然 后 得 出 最 相 似 的 各 部 分 协 同 设 计 数 据 转 换 实 现 异 构 三 维 造 型 软 件 模 型 的 转 换 各 个 设 计 者 采 用 的 三 维 造 型 软 件 不 同导 致 在 线 交 流 图 形 显 示 存 在 障 碍在 协 同 设 计 模 块 中为 了 可 以 显 示 不 同 三 维 造 型 软 件 的 模 型需 要 建 立 异 构 三 维 造 型 软 件 的 模 型 转 换 接 口应 用 三 维 造 型 软 件 所 提 供 的 函 数 访 问 源读 取 源 模 型 特 征 树特 征 参 数 几 何 数 据 等 信 息并 将 读 到 的 模 型 信 息 转 换 成 目 标 系 统 可 以 接 受 的 格 式通 过 目 标 协 同 提 供 的 函 数 写 入 到 目 标 系 统 的 模 型最 终 实 现 异 构 三 维 造 型 软 件 模 型 的 转 换 交 流 窗 口 图 像 的 实 时 呈 现 在 协 同 工 作 平 台 上交 流 窗 口 可 应 用 虚 拟 现 实 造 型 语 言 实 现 图 形 实 时 呈 现 是 一 种 用 在 和 超 链 上 的多 用 户 交 互 的独 立 于 计 算 机 平 台 的 网 络 虚 拟 现 实 建 模 语 言 使 用 场 景 图 数 据 结 构 来 建 立实 境这 种 数 据 结 构 是 以 开 发 的 工 具 包 为 基 础 的 一 种 数 据 格 式 的 场 景 图 包 含 所 有世 界 静 态 特 征 的 节 点 等 级几 何 关 系质 材纹 理几 何 转 换光 线视 点 以 及 嵌 套 结 构几 乎 所 有 生 产 厂 商无 论 是 建 模动 画 还 是 他 们 的 结 构 核 心 都 有 场 景 图 结 论 该 设 计 平 台 借 鉴 神 经 内 分 泌 免 疫 网 络 的 整 体 智 能 机 制生 物 网 络 研 究 的 基 础 上提 出 基 于 的 生 物 网 络 产 品 智 能 设 计 方 法突 破 传 统 产 品 设 计 方 法 的 封 闭 性 和 局 限 性实 现 了 设 计 资 源 与 设 计 知 识 的 自 动 发 现协 商 和 组 合最 终 生 成 了 自 组 织自 进 化自 聚 集自 协 作 的 智 能 设 计 环 境解 决 了 淬 火 机 床 制 造 业 的 缺 乏 系 统 性模 块 化 的 问 题同 时通 过 对 整 个 淬 火 机 床 全 生 命 周 期 的 把 握 与 控 制缩 短 了 设 计 周 期使 资 源 循 环 利 用在 保 护 环 境 的 同 时 也 提 高 了 企 业 自 主 开 发 能 力为 企 业 带 来 更 大 的 收 益 参 考 文 献 刘 新 宁苟 卫 东刘 涛面 向 机 床 全 生 命 周 期 的 协 同 开 发 体 系 研 究 机 械 设 计 与 制 造 周 坚董 庆 伟梁 良转 盘 轴 承 套 圈 感 应 加 热 间 隙 的 自 动 跟 踪 控 制 轴 承 马 永 昌代 荣张 建 军小 型 农 机 智 能 设 计 系 统 的 研 究 与 开 发 农 机 化 研 究 张 根 保李 冬 英刘 杰柳 剑面 向 不 完 全 维 修 的 数 控 机 床 可 靠 性 评 估 机 械 工 程 学 报 丁 永 生刘 宝任 立 红等基 于 生 物 网 络 的 智 能 控 制 与 优 化北 京科 学 出 版 社 魏 峰王 宗 彦吴 淑 芳基 于 实 例 推 理 的 机 械 产 品 智 能 设 计 平 台 机 械 设 计 与 制 造 施 凯 东异 构 三 维 软 件 转 换 接 口 技 术 南 京南 京 理 工 大 学 第期梁 良 等基 于 的 通 用 淬 火 机 床 全 生 命 周 期 智 能 设 计