数据驱动的自适应数控加工工艺设计方法研究

Plenty of 3D CAD models with associated numerical control (NC) machining process are constantly generated, which are the most direct and effective carrier of the knowledge, intelligence and experience of the designer. Reasonable reuse of these data can effectively shorten product development cycle, reduce product cost and improve product quality. Recently content-based 3D CAD model retrieval technology could provide a novel enabling tool to locate the similar 3D geometry for reusing the NC machining process achievements in finer manner. However, most of the existing works have focused on searching the similar 3D geometry, not dealing with how to reuse its associated NC machining process. This project proposes a research on data-driven adaptive NC machining process design approach, aiming to further expand the 3D CAD model retrieval technology to the downstream NC machining process design stage. By studying the association principle between 3D geometry and NC machining process, the machining feature-based multilevel structured NC machining process model embodying NC machining process design intent is established to guide the NC machining process data mining for NC machining process decision-making and comprehensive optimization for multiple NC machining processes of similar subparts, and the NC machining process parameter-driven characteristic and reuse mechanism of similar subparts are revealed. All these researches will be able to provide an advanced and intelligent NC machining process optimization and decision-making methodology, method and technology for complex parts in discrete manufacturing industry.

与日俱增的数控工艺数据是设计人员的知识、智慧和经验的最直接有效载体，合理重用这些资源可有效缩短产品研制周期、降低成本、提高质量。基于内容的三维CAD模型检索技术为数控工艺设计成果的精细化重用提供了一种新的有效手段，但已有研究成果主要集中在相似三维几何的发现层面，供设计人员参考，对如何重用与相似三维几何关联的数控工艺的研究甚少。本项目提出数据驱动的自适应数控加工工艺设计方法研究，旨在将三维CAD模型检索技术向下游数控工艺设计阶段进一步拓展，揭示三维几何与数控工艺的关联原理以及相似局部的数控工艺参数驱动特性与重用机理，建立基于制造特征、体现工艺设计意图的多层次结构化数控工艺模型以引导数控工艺决策导向的工艺数据分析与挖掘、工艺过程驱动的多源相似局部数控工艺融合优化，为离散制造业复杂零件的数字化制造提供先进、智能的数控工艺优化决策理论、方法和技术。

与日俱增的数控工艺数据是设计人员的知识、智慧和经验的最直接有效载体，合理重用这些资源可有效缩短产品研制周期、降低成本、提高质量。基于内容的三维CAD模型检索技术为数控工艺设计成果的精细化重用提供了一种新的有效手段，但已有研究成果主要集中在相似三维几何的发现层面，供设计人员参考，对如何重用与相似三维几何关联的数控工艺的研究甚少。本项目系统研究了数据驱动的自适应数控加工工艺设计方法，将三维CAD模型检索技术向下游数控工艺设计阶段进一步拓展，揭示三维几何与数控工艺的关联原理以及相似局部的数控工艺参数驱动特性与重用机理，建立基于制造特征、体现工艺设计意图的多层次结构化数控工艺模型以引导数控工艺决策导向的工艺数据分析与挖掘、工艺过程驱动的多源相似局部数控工艺融合优化，为离散制造业复杂零件的数字化制造提供先进、智能的数控工艺优化决策理论、方法和技术。.本项目已按计划完成全部研究内容。首先研究了数据驱动的自适应数控工艺设计体系框架；提出了面向工艺数据基于动态特征的多层次结构化数控工艺模型，并采用深度学习方法对多层次结构化工艺数据进行学习，获得子加工区域的切削层决策模型；然后，提出了一种基于中轴转换的相似局部数控工艺重用原理与方法，对相似局部关联工艺的可重用性进行定量评价，并提出了相似局部的数控工艺继承机制；最后，以宏观工艺过程为引导，提出了数据驱动与基于动态特征的复杂零件数控工艺综合优化方法，生成综合考虑加工精度与效率的零件数控工艺方案。项目研究共发表学术论文11篇，其中SCI索引8篇，EI索引3篇；开发了一个数据驱动的自适应数控加工工艺设计原型系统；申请国家发明专利3项；共培养研究生6人，其中博士生1人，硕士生2人，在读硕士生3人。.本项目提出的原理和方法，对数字化设计制造成果的有效重用、智能化工艺设计、工艺知识发现等均具有重要的科学意义和广阔的应用前景。