混合推理高速切削數(shù)據(jù)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(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，高速切削可促進(jìn)制造工藝及裝備的更新?lián)Q代，使生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量得到顯著的提高，但高速切削作為一種先進(jìn)加工技術(shù)，積累的有關(guān)切削數(shù)據(jù)和加工實(shí)例較少，普通切削加工積累下來的數(shù)據(jù)又無法照搬使用。在高速切削的推廣應(yīng)用中存在的主要問題之一便是國際上尚沒有完整實(shí)用的高速切削數(shù)據(jù)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(yuǎn)沒有在機(jī)械制造業(yè)中體現(xiàn)出來。 研究、建立高速切削數(shù)據(jù)庫是目前機(jī)械制造業(yè)面

2、臨的一項(xiàng)重大而現(xiàn)實(shí)的課題，對高速切削技術(shù)的推廣應(yīng)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(jù)庫的建立模式，滿足切削數(shù)據(jù)庫的集成化、智能化、實(shí)用化和網(wǎng)絡(luò)化的要求。二是建立符合當(dāng)前實(shí)際情況的高速切削數(shù)據(jù)庫，用戶可在該數(shù)據(jù)庫中查詢工件的某個(gè)高速切削加工工步的整體解決方案，包括使用的機(jī)床、切削介質(zhì)、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(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在建立了高速切削數(shù)據(jù)庫系

3、統(tǒng)的理論模型的基礎(chǔ)上，開發(fā)了B/S模式的高速切削數(shù)據(jù)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(shí)例的參數(shù)模型：基于STEP-NC的實(shí)例編碼方案。在開發(fā)過程中建立了材料類別數(shù)據(jù)庫、牌號標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫、材料牌號數(shù)據(jù)庫；建立了車削、銑削、孔加工實(shí)例庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及實(shí)例編碼方案；實(shí)現(xiàn)了規(guī)則和實(shí)例的混合推理；提出了工件材料，刀具材料相似切削速度計(jì)算方法。最后開發(fā)了B/S模式的高速切削數(shù)據(jù)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(yīng)用，但是這些集成制造的實(shí)現(xiàn)，大多數(shù)停留在信息和資源的集成上。因此一個(gè)可以實(shí)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(shí)現(xiàn)和相應(yīng)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(zhì)量和數(shù)量。因此，如何有效地利用存貯、管理、組織、維護(hù)和更新大規(guī)模的知識，如何有效地利用存貯

5、的知識進(jìn)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(dǎo)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(jié)合提出的實(shí)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(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的建立。高速切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以實(shí)例庫為核心，提供一個(gè)工步的加工知識。在構(gòu)建過程中同時(shí)采用面向?qū)ο蠓椒ê徒Y(jié)構(gòu)化方法。將UML的用例圖和類圖相結(jié)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(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。規(guī)則和實(shí)例混合推理的實(shí)現(xiàn)。推理就是由已知的判斷推導(dǎo)出新的判斷的思維過程。人工智能系統(tǒng)中，目前仍由計(jì)算機(jī)程序來完成推理，這個(gè)負(fù)責(zé)推理的部分叫做推理機(jī)。通過分析工程中常用的推理方法，探討規(guī)則和實(shí)例混合推理的實(shí)現(xiàn)過程，提出具體的實(shí)現(xiàn)方法。 基于STEP-NC的實(shí)例編碼方案的提出。實(shí)例推理的執(zhí)行速度取決于實(shí)例編碼，由此影響著其實(shí)用性。高速切削數(shù)據(jù)庫的實(shí)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(shí)例編碼即實(shí)用又高效。首先分析了STEP-NC的數(shù)據(jù)模型，據(jù)此確定實(shí)例的編碼內(nèi)容；然后進(jìn)一步分析了實(shí)例的檢索過程，一是根據(jù)屬性值檢索，二是根據(jù)碼值檢索，碼值檢索的采用，使大型實(shí)例庫具備了實(shí)用性的可能：最后給出了車削，銑削和孔加工的實(shí)例編碼方案。 高速切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)。高速切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)，采用了三層應(yīng)用程序模型。將系統(tǒng)按照功能的邏輯層次進(jìn)行劃分，分別是表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。

8、表示層對應(yīng)著用戶界面層，業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)訪問數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)分發(fā)到用戶界面層，數(shù)據(jù)層對應(yīng)著數(shù)據(jù)庫。首先建立了數(shù)據(jù)庫，然后對界面進(jìn)行了確定，最后實(shí)現(xiàn)了程序的開發(fā)。 高速切削加工試驗(yàn)。高速切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，各實(shí)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(shí)驗(yàn)可以提供部分的加工實(shí)例，并且可以對高速切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的切削參數(shù)進(jìn)行評價(jià)，其中最主要的是對根據(jù)相似計(jì)算所得的切削參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。 本課題得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“混合智