滚磨光整加工技术是一种普适性很强的旨在提高零件表面质量、改善零件表面完整性的基础制造工艺技术,已在传统制造及高端装备制造领域广泛使用。国际权威专家Cariapa指出,机械零件中约有50%可以采用滚磨光整加工提高零件表面质量。滚磨光整加工工艺系统的专业性与复杂性,使得全产业链内企业之间存在工艺供需信息盲区,严重制约滚磨光整加工技术在制造领域的优势发挥。以长期工艺研发实践积累的大量工艺实例和开放式汇集的典型实例为基础,研发滚磨光整加工数据库平台并探索工艺方案决策的智能化方法,助推有效加工信息资源的合理共享,是全产业链企业转型升级、提质增效重要而现实的课题,对进一步拓宽滚磨光整加工技术的应用有着十分重要的意义。本课题的主要研究目的:一是研究滚磨光整加工数据库的构建模式,满足现阶段全产业链企业对滚磨光整加工要素信息直接获取的实际要求。二是研究工艺方案决策智能化方法及应用策略,使不同用户可根据自身需求通过数据库获得所期望的解决方案,包括使用的设备、磨块、磨剂及加工参数等方面的信息。首先,通过对滚磨光整加工流程分析,构建了加工过程信息资源及集成模型;数据库系统开发的建模表示方法采用集成化计算机辅助制造定义(IDEF)和统一建模语言(UML)结合的图形化描述方法;由功能模型、组织模型、信息模型、知识模型和过程模型组成数据库建模方法体系,建立了以过程模型为核心的滚磨光整加工数据库集成关系;建立了滚磨光整加工数据库的视图层、方法层和应用层三层体系结构,能实现全产业链中企业加工环境和基础结构的集成,为数据库平台构建奠定了模型和体系基础。剖析加工实例,以加工对象和加工要求为主要特征对应加工工艺方案的思想构成案例并集合成案例库,实现了加工实例的案例化表征;提出采用减法聚类的模糊C均值聚类改进算法(S-FCM)寻找特殊案例并加以保存,以提高其聚类质量;将其余案例通过两两相似度对比,删除冗余案例,从而合理有效地优化案例库。采用自主研发的滚磨光整加工数据库平台已有的合格案例进行了大量的仿真研究,结果表明,所提出的方法能合理筛选并删除案例库中的冗余案例,除节省案例存储空间外,使案例检索效率明显提高,可以满足对生产现场的实时调控。该方法原理简单、步骤清晰,可用于智能化滚磨光整加工工艺制订和生产过程中工艺参数后续优选的数据库平台。为了智能化优选工艺方案,提出一种分级递进的融合决策理论。依据加工工艺数据库构建的工艺案例库,首先采用加权案例推理技术(WCBR),寻找与新问题匹配的原有案例,以便快速找到问题的解;如果没有找到匹配案例,则借助模糊专家系统(FES),充分挖掘已有案例中的知识,通过区间值模糊推理,寻找新问题的相似案例。其中,具体提出了一种变权重案例推理方法,基于层次分析法确定案例特征权重,明确了案例分级检索步骤和案例特征相似度计算办法,仿真研究了案例库中已有案例、相似案例及差异较大案例等情况,讨论了特征判断矩阵对优选结果的影响程度,仿真结果表明:采用WCBR可以快速、准确地找到案例库中与新问题匹配的案例。另外,针对不能检索到匹配案例的情况,提出了滚磨光整加工工艺优选的模糊专家推理模型,以滚抛磨块优选为例详细阐述了区间值模糊规则的构建,根据实际加工的成功案例确定各特征值等级范围及隶属区间,并与滚抛磨块参数建立联系,利用产生式规则表示法建立区间值模糊规则;通过层次分析法确定模糊规则中各特征属性的权重,并采用区间值模糊推理算法进行滚抛磨块参数优选推理机的设计;采用大量的测试案例进行了实验仿真,结果表明:模糊专家推理优选模型能够在案例推理的基础上提升新问题与旧案例之间的相似度,在满足加工要求的同时,能够快速、准确、合理地优选出待加工零件所需的滚磨光整加工工艺。构建了包括物理资源层、虚拟资源层、数据管理服务层、应用接口层和用户层核心平台的滚磨光整加工数据库开发总体框架和功能结构。基于Oracle数据库管理系统、C#和Python开发语言、Microsoft Visual Studio 2017集成开发环境和B/S网络结构模式,完成了数据库平台程序开发,多维度展示了平台的实用情况。从某大型航空发动机生产企业应用光整加工数据库的实际需求出发,实现了企业特殊的工序模板生成功能扩展,建立了与企业PDM系统的数据接口。生产应用表明,工序模板功能有助于工艺规范,整体数据库平台应用使企业专项工艺信息资源整合、积累并共享,对提质增效和信息化管理发挥了积极作用。本文研发的滚磨光整加工数据库平台及工艺方案决策方法,可以直接应用于全产业链企业的专项工艺决策及管理升级,为滚磨光整加工行业产业持续提质增效提供了理论支撑和实践探索。也为其他制造技术乃至工业领域构建数据库平台并进行智能化应用提供了有益的参考。
暂无评论