CN109032076A - 一种复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，该方法首先进行模型总体数据信息读入及存储，其次对输入数据进行预处理，完成历史生产数据信息的模版化，进而设计了分阶段的数控加工参数生成方法，然后利用决策树对复杂结构件制造特征的粗精加工阶段进行划分，得到制造特征加工阶段划分方案，依据决策树可视性解释能力形成的条件语句，生成制造特征在不同加工阶段内的数控加工参数，结合粗精加工划分方案与对应阶段的数控加工参数方案后，形成完整的复杂结构件制造特征数控加工参数方案。本发明生成制造特征数控加工参数方案完整性、实用性强，效率高、正确率高。
Description
技术领域
本发明涉及结构件数控加工参数生成技术领域，特别是涉及一种复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法。
背景技术
在当前生产中，以航天舱体零件为代表的复杂结构件制造特征数控加工参数生成过程主要依赖工艺人员进行人工制定。然而根据复杂结构件的设计要求信息制定数控加工参数的工作繁重，依赖人工的参数生成方式效率低、所需人力物力极大，增加了生产准备时间，延长了产品生产制造周期。制造特征数控加工参数生成方法是将CAD/CAM集成的关键技术，能够代替工人完成数控加工参数自动生成的工作，将设计信息自动转换为制造信息，达到减少生产准备时间、提高工艺准备效率的目的。
为细化复杂结构件数控加工参数的生成过程，以制造特征为单位研究数控加工参数生成过程，将制造特征的数控参数生成过程分解为两个不同阶段，即粗精加工阶段划分方案的生成与对应粗精加工阶段的数控参数值的生成。
在以特征设计信息作为输入信息，得到以数控加工参数信息作为输出信息的多输入多输出处理过程中，存在影响数控加工参数生成的诸多难点，这些难点中对数控加工参数方案生成影响最大的三点总结为：存在粗精加工阶段的划分需求、设计/加工参数属性之间关联约束关系强与参数组合的优选难度大；传统方法大多采用在预定规则的基础上，对复杂结构件设计信息进行分析与处理，方法缺乏一定的自适应性，同时缺乏对历史经验数据集的有效利用，这类方法受上述难点干扰极大。
发明内容
本发明的目的是：能够以复杂结构件中的制造特征为单位生成完整的数控加工阶段划分方案与参数值方案。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立划分粗精加工阶段的决策树；
步骤2、利用步骤1得到的决策树形成粗精加工阶段划分方案；
步骤3、在数控加工历史数据库中进行搜索，查看是否存在与粗精加工阶段划分方案中的加工要求一致的数据记录，若存在要求一致的数据记录，则采用数控加工历史数据库中与该数据记录对应的加工方案，否则进入步骤4；
步骤4、依据步骤2得到的粗精加工阶段划分方案，建立生成粗精加工各阶段对应数控加工参数值方案的决策树；
步骤5、利用步骤4得到的决策树进行数控加工参数快速生成；
步骤6、输出完整的步骤2得到的粗精加工阶段划分方案和步骤5得到的不同粗精加工阶段所对应的数控加工参数。
优选地，所述步骤1包括：
步骤101、获取并存储复杂结构件的设计参数值，生成粗精加工方案模版，其中，粗精加工方案模版包括典型制造特征的设计要求信息与对应的粗精加工阶段划分结果；
步骤102、形成粗精加工划分决策树；
步骤103、将步骤102得到的决策树自上而下解释为可读的条件语句。
优选地，步骤103中所述的可读的条件语句包括if-then语句。
优选地，所述步骤2包括：
步骤201、输入复杂结构件的制造特征设计要求信息；
步骤202、将步骤103得到的可读的条件语句与复杂结构件的制造特征设计要求信息相匹配，判断当前制造特征是否需要进行粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段划分，然后形成相应的粗精加工阶段划分方案。
优选地，所述步骤202中的粗加工阶段包含具备高材料去除率、去除大量余量使得产品尺寸接近成品的过程；所述半精加工阶段包含在尺寸接近成品的情况下，使得制造特征精度与表面质量逐步接近最终技术指标的过程；所述精加工阶段包含满足产品最终设计技术要求的过程。
优选地，所述步骤3中的加工要求包含制造特征形状类型、制造特征功能类型、制造特征材料种类、制造特征材料硬度、制造特征材料粘刀程度、制造特征尺寸规格、制造特征精度等级、制造特征粗糙度，其中，制造特征尺寸规格由最小容纳盒体积评价，制造特征精度等级由形状精度、尺寸精度评价，制造特征粗糙度由机械加工表面质量评价。
优选地，所述步骤4包括：
步骤401、生成复杂结构件粗精加工参数值方案模版，该方案模版包含与步骤2生成的粗精加工阶段划分方案中各粗精加工阶段对应的数控加工各参数值与其组合方案；
步骤402、形成复杂结构件粗精加工参数值方案的决策树；
步骤403、将步骤402得到的决策树自上而下解释为可读的条件语句。
优选地，步骤403中所述的可读的条件语句包含if-then语句。
优选地，所述步骤5包括：
步骤501、输入粗精加工阶段划分方案中各粗精加工阶段对应的复杂结构件的制造特征设计要求信息；
步骤502、将步骤403生成的可读的条件语句与步骤501输入的制造特征设计要求信息相匹配，判断相应制造特征所需的数控加工参数值方案。
优选地，所述步骤6中所述数控加工参数包括：数控加工机床类型与型号，所需刀具类型、尺寸、材料、刃长、刃角；对应不同加工阶段的加工余量、切削速度、切削深度、进给量，加工步距；加工参数方案其他项，包括：刀具转向、冷却液选项、刀具切割类型选项。
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明细化复杂结构件数控加工参数的生成过程，以制造特征为单位研究数控加工参数生成过程，将制造特征的数控参数生成过程分解为两个不同阶段，即粗精加工阶段划分方案的生成与对应粗精加工阶段的数控参数值的生成，本发明解决了复杂结构件中制造特征的数控加工参数方案的生成问题，生成制造特征数控加工参数种类数量多、效率高、正确率高。
附图说明
图1是本发明的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法流程图；
图2是本发明的复杂结构件制造特征的设计参数信息；
图3是本发明的复杂结构件制造特征的数控加工参数信息。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1是本发明的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法流程图，如图1所示，本发明包括以下各步骤：
建立划分粗精加工阶段的决策树，包括输入数据准备及预处理、形成粗精加工划分决策树与决策树可视性解释。其中，输入数据准备及预处理包括复杂结构件的设计参数值获取与存储、粗精加工方案模版的生成。粗精加工方案模版包括典型制造特征的设计要求信息与对应的粗精加工阶段划分结果。决策树可视性解释包括将决策树自上而下解释为可读的条件语句，该条件语句包含而不限于if-then语句。
利用粗精加工阶段划分决策树形成粗精加工阶段划分方案，包括输入复杂结构件的制造特征设计要求信息、经由加工阶段划分决策树形成的可视性解释条件语句。使用该条件语句匹配制造特征设计要求信息，判断该特征是否需要进行粗、半精、精加工阶段划分，然后形成相应的粗精加工阶段划分方案。其中，定义制造特征的粗加工阶段包含具备高材料去除率、去除大量余量使得产品尺寸接近成品的过程。制造特征的半精加工阶段包含在尺寸接近成品的情况下，使得制造特征精度与表面质量逐步接近最终技术指标的过程。制造特征的精加工阶段包含满足产品最终设计技术要求的过程。
在数控加工历史经验库中进行搜索，查看是否存在与粗精加工阶段划分后的加工要求一致的数据记录，存在相同记录与不存在相同记录的情况处理方式如下。
若存在相同记录则采用原记录的方案。
若不存在相同记录则采用原记录的方案，则建立生成粗精加工各阶段对应数控加工参数值方案的决策树，包括输入数据准备及预处理、形成生成各加工阶段参数值方案的决策树与决策树可视性解释。其中，输入数据准备及预处理包括复杂结构件粗精加工参数值方案模版的生成，该模版包含对应加工阶段的数控加工各参数值与其组合方案。决策树可视性解释包括将决策树自上而下解释为可读的条件语句，该条件语句包含而不限于if-then语句。
利用决策树进行数控加工参数快速生成，包括输入复杂结构件的制造特征设计要求信息输入经过粗精加工阶段划分后的各阶段设计信息、经由参数生成决策树形成的可视性解释条件语句。使用该条件语句匹配制造特征设计要求信息，判断该特征所需的相应粗精加工阶段划分后的数控加工参数值方案。
最终输出完整的制造特征粗精加工阶段划分方案和不同阶段对应数控加工参数方案。最后输出完整的参数方案结果。
不难发现，本发明首先进行模型总体数据信息读入及预处理，其次对历史生产数据信息进行模版化，进而设计了分阶段的数控加工参数生成方法，然后利用决策树对复杂结构件制造特征的粗精加工阶段进行划分，得到制造特征加工阶段划分方案，依据决策树可视性解释能力形成的条件语句，生成制造特征在不同加工阶段内的数控加工参数，形成完整的复杂结构件制造特征数控加工参数方案。本发明解决了复杂结构件中制造特征的数控加工参数方案的生成问题，生成制造特征数控加工参数种类数量多、效率高、正确率高。
Claims (10)
1.一种复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立划分粗精加工阶段的决策树；
步骤2、利用步骤1得到的决策树形成粗精加工阶段划分方案；
步骤3、在数控加工历史数据库中进行搜索，查看是否存在与粗精加工阶段划分方案中的加工要求一致的数据记录，若存在要求一致的数据记录，则采用数控加工历史数据库中与该数据记录对应的加工方案，否则进入步骤4；
步骤4、依据步骤2得到的粗精加工阶段划分方案，建立生成粗精加工各阶段对应数控加工参数值方案的决策树；
步骤5、利用步骤4得到的决策树进行数控加工参数快速生成；
步骤6、输出完整的步骤2得到的粗精加工阶段划分方案和步骤5得到的不同粗精加工阶段所对应的数控加工参数。
2.根据权利要求1所述的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤101、获取并存储复杂结构件的设计参数值，生成粗精加工方案模版，其中，粗精加工方案模版包括典型制造特征的设计要求信息与对应的粗精加工阶段划分结果；
步骤102、形成粗精加工划分决策树；
步骤103、将步骤102得到的决策树自上而下解释为可读的条件语句。
3.根据权利要求2所述的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，步骤103中所述的可读的条件语句包括if-then语句。
4.根据权利要求2所述的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤201、输入复杂结构件的制造特征设计要求信息；
步骤202、将步骤103得到的可读的条件语句与复杂结构件的制造特征设计要求信息相匹配，判断当前制造特征是否需要进行粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段划分，然后形成相应的粗精加工阶段划分方案。
5.根据权利要求4所述的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，所述步骤202中的粗加工阶段包含具备高材料去除率、去除大量余量使得产品尺寸接近成品的过程；所述半精加工阶段包含在尺寸接近成品的情况下，使得制造特征精度与表面质量逐步接近最终技术指标的过程；所述精加工阶段包含满足产品最终设计技术要求的过程。
6.根据权利要求1所述的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，所述步骤3中的加工要求包含制造特征形状类型、制造特征功能类型、制造特征材料种类、制造特征材料硬度、制造特征材料粘刀程度、制造特征尺寸规格、制造特征精度等级、制造特征粗糙度，其中，制造特征尺寸规格由最小容纳盒体积评价，制造特征精度等级由形状精度、尺寸精度评价，制造特征粗糙度由机械加工表面质量评价。
7.根据权利要求1所述的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤401、生成复杂结构件粗精加工参数值方案模版，该方案模版包含与步骤2生成的粗精加工阶段划分方案中各粗精加工阶段对应的数控加工各参数值与其组合方案；
步骤402、形成复杂结构件粗精加工参数值方案的决策树；
步骤403、将步骤402得到的决策树自上而下解释为可读的条件语句。
8.根据权利要求6所述的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，步骤403中所述的可读的条件语句包含if-then语句。
9.根据权利要求6所述的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，所述步骤5包括：
步骤501、输入粗精加工阶段划分方案中各粗精加工阶段对应的复杂结构件的制造特征设计要求信息；
步骤502、将步骤403生成的可读的条件语句与步骤501输入的制造特征设计要求信息相匹配，判断相应制造特征所需的数控加工参数值方案。
10.根据权利要求1所述的复杂结构件制造特征数控加工参数生成方法，其特征在于，所述步骤6中所述数控加工参数包括：数控加工机床类型与型号，所需刀具类型、尺寸、材料、刃长、刃角；对应不同加工阶段的加工余量、切削速度、切削深度、进给量，加工步距；加工参数方案其他项，包括：刀具转向、冷却液选项、刀具切割类型选项。
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