混合推理高速切削數(shù)據庫系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、高速切削是近年來迅速崛起的一項先進制造技術，高速切削可促進制造工藝及裝備的更新?lián)Q代，使生產效率和制造質量得到顯著的提高，但高速切削作為一種先進加工技術，積累的有關切削數(shù)據和加工實例較少，普通切削加工積累下來的數(shù)據又無法照搬使用。在高速切削的推廣應用中存在的主要問題之一便是國際上尚沒有完整實用的高速切削數(shù)據庫，使得高速切削所固有的高效、高精度和低成本的優(yōu)勢還遠沒有在機械制造業(yè)中體現(xiàn)出來。 研究、建立高速切削數(shù)據庫是目前機械制造業(yè)面

2、臨的一項重大而現(xiàn)實的課題，對高速切削技術的推廣應用具有非常重要的意義。本課題的主要研究目的，一是探討高速切削數(shù)據庫的建立模式，滿足切削數(shù)據庫的集成化、智能化、實用化和網絡化的要求。二是建立符合當前實際情況的高速切削數(shù)據庫，用戶可在該數(shù)據庫中查詢工件的某個高速切削加工工步的整體解決方案，包括使用的機床、切削介質、刀具及切削用，量等方面的信息。 本論文從理論模型和系統(tǒng)開發(fā)兩方面對高速切削數(shù)據庫系統(tǒng)進行了研究。在建立了高速切削數(shù)據庫系

3、統(tǒng)的理論模型的基礎上，開發(fā)了B/S模式的高速切削數(shù)據庫。提出的理論模型有：基于知識的集成制造參考模型；知識庫的建模方法：實例的參數(shù)模型：基于STEP-NC的實例編碼方案。在開發(fā)過程中建立了材料類別數(shù)據庫、牌號標準數(shù)據庫、材料牌號數(shù)據庫；建立了車削、銑削、孔加工實例庫的數(shù)據結構及實例編碼方案；實現(xiàn)了規(guī)則和實例的混合推理；提出了工件材料，刀具材料相似切削速度計算方法。最后開發(fā)了B/S模式的高速切削數(shù)據庫系統(tǒng)。 基于知識的集成制造參考

4、模型的提出?，F(xiàn)今，很多新的制造模式被提出并得到了廣泛的應用，但是這些集成制造的實現(xiàn)，大多數(shù)停留在信息和資源的集成上。因此一個可以實現(xiàn)功能集成的參考模型就顯得非常需要。通過分析已存在的CIM參考模型，提出了基于知識的集成制造參考模型，并給出了模型實現(xiàn)和相應的方法。 知識庫建模方法的提出。智能系統(tǒng)解決問題的能力在很大程度上取決于它們擁有知識的質量和數(shù)量。因此，如何有效地利用存貯、管理、組織、維護和更新大規(guī)模的知識，如何有效地利用存貯

5、的知識進行推理和問題求解，將直接影響智能系統(tǒng)的性能。知識庫建模方法的研究將有助于指導知識庫的建立，加快智能系統(tǒng)的開發(fā)。通過分析軟件系統(tǒng)開發(fā)過程，結合提出的實例參數(shù)模型，給出工程知識庫的一種建模方法。 高速切削數(shù)據庫系統(tǒng)的體系結構的建立。高速切削數(shù)據庫系統(tǒng)以實例庫為核心，提供一個工步的加工知識。在構建過程中同時采用面向對象方法和結構化方法。將UML的用例圖和類圖相結合來表示制造單元資源，用IDEF0圖表示系統(tǒng)的功能，用IDEF3圖

6、表示刀具選擇過程，建立了高速切削數(shù)據庫系統(tǒng)的體系結構。規(guī)則和實例混合推理的實現(xiàn)。推理就是由已知的判斷推導出新的判斷的思維過程。人工智能系統(tǒng)中，目前仍由計算機程序來完成推理，這個負責推理的部分叫做推理機。通過分析工程中常用的推理方法，探討規(guī)則和實例混合推理的實現(xiàn)過程，提出具體的實現(xiàn)方法。 基于STEP-NC的實例編碼方案的提出。實例推理的執(zhí)行速度取決于實例編碼，由此影響著其實用性。高速切削數(shù)據庫的實例編碼采用的是柔性碼，通過借鑒I

7、P地址的編碼思想，采用分層編碼方案，使實例編碼即實用又高效。首先分析了STEP-NC的數(shù)據模型，據此確定實例的編碼內容；然后進一步分析了實例的檢索過程，一是根據屬性值檢索，二是根據碼值檢索，碼值檢索的采用，使大型實例庫具備了實用性的可能：最后給出了車削，銑削和孔加工的實例編碼方案。 高速切削數(shù)據庫系統(tǒng)的開發(fā)。高速切削數(shù)據庫系統(tǒng)的開發(fā)，采用了三層應用程序模型。將系統(tǒng)按照功能的邏輯層次進行劃分，分別是表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據訪問層。

8、表示層對應著用戶界面層，業(yè)務邏輯層負責訪問數(shù)據以及將數(shù)據分發(fā)到用戶界面層，數(shù)據層對應著數(shù)據庫。首先建立了數(shù)據庫，然后對界面進行了確定，最后實現(xiàn)了程序的開發(fā)。 高速切削加工試驗。高速切削數(shù)據庫系統(tǒng)中，各實例的搜集主要來自各刀具廠家的刀具樣本。高速切削加工實驗可以提供部分的加工實例，并且可以對高速切削數(shù)據庫系統(tǒng)提供的切削參數(shù)進行評價，其中最主要的是對根據相似計算所得的切削參數(shù)進行驗證。 本課題得到國家自然科學基金項目“混合智