CN116680833B - 一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统，具体涉及工艺设计领域，本发明设置产品设计信息匹配模块，提供了一种明确的参考案例匹配方法，提高了参考数据来源的准确性，有助于提高设备设计与实际生产的贴合度，有助于实现设备设计环节的流程化，本发明设置产品设计修正模块，有助于提高设计人员的设计方案与实际生产的贴合度，避免直接按照设计方案进行生产时由于设计方案与实际生产不匹配造成的损失，本发明设置产品数据对比模块，分别从产品的加工复杂性，加工精度、换刀速度，以及工作效率四个方面计算产品的性能达标指数，提高了数据分析、处理的准确性与全面性。

Description

一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统

技术领域

本发明涉及工艺设计技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统。

背景技术

随着科技水平的发展，为了提高设备工作效率，工厂对于机械设备的功能性设计逐渐从单一化功能设计转向多功能组合型设计。

现有的想要实现钻、攻、铣工艺多功能融合的机械设备设计系统，基于目前公开的机械设备生产实例，确定目标机械设备所用构件的参数以及组装方式生成设计方案后生产样品，记录生产样品执行工艺任务时的工作效率与单一化设备执行工艺任务的时间进行比较，计算目标设备工作效率提升指数，同时统计设备生产过程所需成本，将设计方案与成本分析发送给客户进行选择，现有的设计系统以公开的机械设备生产实例为参考，提高了目标设备设计的数据来源准确性，以目标设备工作效率提升指数作为目标指数能够直观地展现出设备的设计质量。

然而现有系统仍存在一些问题：以现有机械设备生产实例确定目标机械设备所用构件参数，无法明确得知参考案例的选取标准，确定目标机械设备所用构件的参数以及组装方式并投入生产对于经验丰富的工艺设计人员来说可能影响不大，但是对于经验较少的设计人员来说可能出现设计方案与实际生产偏离太大的问题，应设置一个清晰的设计方案生产可行性判断流程，提高设计方案与实际生产贴合程度，减少设计方案与实际生产偏离太大造成的损失，工作效率固然是机械设备性能质量的一个重要指标，但不是影响机械设备性能质量的唯一指标，目标指数的准确性还需进一步提高。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统，包括：

工艺数据库建立模块：用于搜索目前公开的历史机械生产加工过程案例，基于其中多品种复杂形状加工工件的CAD、CAE、图纸平面信息、零件参数，以及所需生产成本等信息建立工艺数据库；

三维工程模型建立模块：基于历史机械生产加工案例中所用各种配件信息制作不同原材料构成组分的毛坯，记录毛坯制造过程的数据信息并导入三维工程模型构建毛坯模型，所述毛坯模型为机械产品设计的基础模型；

目标产品设计要求获取模块：用于获取客户需要对其进行设计、生产加工的能够实现钻攻铣工艺流程的目标产品设计要求，包括目标产品预期性能数据限定值和预期生产成本，所述目标产品预期性能数据为钻孔直径、工作台尺寸、最小孔径深径比、定位精度、重复定位精度、换刀速度、主轴最高转速，所述预期生产成本包括主要功能结构生产成本和辅助结构生产成本；

产品设计信息匹配模块：用于将获取到的目标产品设计要求信息与工艺数据库中的机械设备数据信息进行匹配，包括第一匹配单元、第二匹配单元、第三匹配单元、匹配度计算单元，以及参考案例选择单元，每个匹配单元关键度占比不同；

产品设计模块：用于工艺设计人员根据参考案例和目标产品所需满足的功能特点进行相应的产品设计和生产设计，包括产品主要结构确定单元、产品辅助结构确定单元、零件模型搭建单元、模型搭建错误统计单元、模型搭建错误分析单元、模型错误修正单元，以及产品加工方案确定单元；

产品设计修正模块：用于对产品的设计方案进行修正，包括生产方案可行性评估单元、方案评估信息记录单元、产品生产可行性指数计算单元、产品生产可行性判断单元、产品生产修正信息记录单元，以及样品生产单元；

样品数据对比模块：用于将生产出的样品实际数据与客户预期产品数据进行数据对比，判断样品达标情况，包括目标产品预期数据获取单元、目标产品生产数据采集单元、性能达标指数计算单元、成本达标指数计算单元、产品达标指数计算单元，以及产品生产达标情况判断单元；

产品性能提升性价比计算模块：用于对满足要求的目标产品分别计算其性能提升指数和成本超额指数，基于目标产品的性能提升指数和成本超额指数计算产品性能提升性价比指数；

设计方案输出模块：用于将满足要求的目标产品设计方案、目标产品设计方案模型演示文件以及产品性能提升性价比指数生成设计工艺包发送至客户端，所述目标产品设计方案为产品主要结构及其参数、产品辅助结构及其参数以及产品加工方案；所述目标产品设计方案模型演示文件包括目标产品每一个配件对应的CAD视图和模型图、组装部件CAD视图和模型图以及设备组装过程的动画模型演示视频；

数据库：用于储存系统中的所有数据信息。

优选的，产品设计信息匹配模块中进行信息匹配的具体步骤如下：

第一匹配单元：基于设备满足的功能特点与目标产品对应功能特点的重合度进行匹配，目标产品需要满足钻、攻、铣三种工艺流程的功能特点，将工艺数据库中满足上述任意功能特点数量的机械设备提出，分别计算其对应的功能特点重合度α_a，具体计算公式为：其中a₁为符合条件的机械设备所满足的功能特点数量，a₀为目标产品需要满足的功能特点数量；

第二匹配单元：基于设备与目标产品相同性能数据的靠近程度进行匹配，将第一匹配单元中满足条件的机械设备的设备参数信息调出，查看与目标产品相同性能数据的具体数值，计算性能数据接近指数α_b，具体计算公式为：其中b_a、b_c、b_d、b_e、b_f、b_g、b_h分别为匹配到的设备与目标产品共有的性能参数数据，b_a0、b_c0、b_d0、b_e0、b_f0、b_g0、b_h0分别为目标产品预期性能数据限定值，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇分别为不同性能因素对应的常数系数，x₁>0、x₂>0、x₃>0、x₄>0、x₅>0、x₆>0、x₇>0，由于并不是工艺数据库中所有机械设备均具有上述性能因素，对于设备不包含的性能因素，其对应性能数据参数为0；

第三匹配单元：基于设备对应功能结构生产成本与目标产品功能结构预期生产成本的接近程度进行匹配，对工艺数据库中包含同一目标功能结构的生产成本进行汇总统计且排除异常生产时间后分别计算各个功能结构生产成本平均值c_a1、c_a2、c_a3，计算不同功能结构生产成本平均值的占比关系y₁、y₂、y₃，调取工艺数据库中符合匹配条件的机械设备对应功能构件的生产成本c_b，结合不同功能结构生产成本占比计算功能结构生产成本接近指数α_c，具体计算公式为：其中c_b0为目标产品功能结构预期生产成本，工艺数据库中匹配到的机械设备没有包含的功能结构在对应计算公式中占比不存在，对应数值为0；

匹配度计算单元：基于功能特点重合度指数、性能数据接近指数，以及功能结构生产成本接近指数计算目标产品与工艺数据库中对应机械设备生产加工案例的匹配度Xe，具体计算公式为：其中j₁、j₂、j₃为对应指数的关键度占比因子，j2>j1>j3；

参考案例选择单元：基于计算出的匹配度指数和对应设备的功能结构选择参考案例，若匹配度排名最高的案例包含目标产品需要满足的所有功能结构，则选择该案例作为参考案例，该案例中的所有数据信息作为对比数据，若匹配度排名最高的案例包含两个目标功能结构，则在剩下案例中挑选一个剩余目标功能结构匹配度最高的案例，二者均为参考案例，对应的数据信息均为参考数据，若匹配度排名最高的案例只包含一个目标功能结构，则在剩下的案例中进行顺位挑选，若先出现包含剩余两个目标结构功能的案例则该案例与第一次挑选案例为参考案例，若先出现包含剩余其中一个目标结构功能的案例则在剩余案例中选择匹配度最高的包含最后一个目标功能结构的案例，此时所选的三个案例均为参考案例，对应的数据信息均为参考数据信息。

优选的，产品设计模块中产品主要结构确定单元用于工艺设计人员根据目标产品所需的功能特点确定产品主要结构以及结构对应参数；产品辅助结构确定单元基于确定的产品主要结构进行辅助结构配置设计，确定所用辅助结构以及对应参数信息；零件模型搭建单元基于主要结构相关信息和辅助结构相关信息在模型编辑软件中对毛坯模型进行处理生成相应的零件模型，根据生成的零件模型逐级组装搭建主要结构模型和辅助结构模型，再将主要结构模型和辅助结构模型组装生成目标产品三维结构模型；模型搭建错误统计单元用于记录模型搭建过程零件不匹配、配件不匹配以及结构不匹配的情况；模型搭建错误分析单元用于对模型搭建过程中的错误情况进行分析，确定异常零件模型位置；模型错误修正单元用于对异常零件模型进行修正；产品加工方案确定单元基于目标产品修正后的主要结构和辅助结构信息确定产品的不同加工方案，包括加工方法、加工顺序以及对应的加工设备。

优选的，产品设计修正模块中生产方案可行性评估单元将产品设计方案发送至生产部门，生产部门基于当下技术手段对目标产品对应生产加工环节的可行性进行评估；方案评估信息记录单元用于记录生产部门对目标产品设计方案的评估信息，包括能够按照设计方案进行生产的加工环节个数β_ba、无法达到产品设计方案效果的生产加工环节个数β_bc；产品生产可行性指数计算单元基于生产部门对目标产品设计方案的评估信息计算产品生产可行性指数β_b，具体计算公式为：产品生产可行性判断单元基于计算出的产品生产可行性指数数值大小判断产品是否能生产，若产品生产可行性指数大于预设值则能生产，对于其中无法达到产品设计方案效果的生产加工环节按照其操作限值进行生产，若产品生产可行性指数小于预设值则将设计方案以及具体步骤无法实行的原因发送给设计师进行相应调整；产品生产修正信息记录单元用于记录设计人员每一次修正的方案信息和生产部门每一次给出的生产方案可行性评估报告；样品生产单元用于在产品生产可行性指数达标后按照当前设计方案执行样品生产命令。

优选的，产品数据对比模块将生产出的目标产品相关数据信息与预期的目标产品相关信息进行数据对比计算产品达标指数的具体计算过程如下：

目标产品预期数据获取单元：获取目标产品预期的钻孔直径d_a、工作台尺寸l_a、最小孔径深径比e_a、定位精度f_a、重复定位精度g_a、换刀速度v_a、主轴最高转速r_a、主要功能结构生产成本p_ab，以及辅助结构生产成本p_ac；

目标产品生产数据采集单元：采集目标产品生产成品的钻孔直径d_b、工作台尺寸l_b、最小孔径深径比e_b、定位精度f_b、重复定位精度g_b、换刀速度v_b、主轴最高转速r_b、主要功能结构生产成本p_da，以及辅助结构生产成本p_db；

性能达标指数计算单元：计算性能达标指数γ_a，具体计算公式为：其中θ为性能影响因子；

成本达标指数计算单元：计算成本达标指数γ_b，具体计算公式为：其中z₁、z₂分别为主要功能结构生产成本和辅助结构生产成本对应的比例系数，z₁>z₂；

产品达标指数计算单元：计算产品达标指数γ_e，具体计算公式为：其中m₁、m₂分别为性能达标指数和成本达标指数对应的常数系数，m₁>m₂；

产品生产达标情况判断单元：基于产品达标指数判断目标产品是否达标，大于预设值则说明产品满足要求，小于预设值则说明产品不满足要求。

优选的，产品数据对比模块将生产出的目标产品相关数据信息与预期的目标产品相关信息进行数据对比计算产品达标指数的具体计算过程如下：

目标产品预期数据获取单元：获取目标产品预期的钻孔直径d_a、工作台尺寸l_a、最小孔径深径比e_a、定位精度f_a、重复定位精度g_a、换刀速度v_a、主轴最高转速r_a、主要功能结构生产成本p_ab，以及辅助结构生产成本p_ac；

目标产品生产数据采集单元：采集目标产品生产成品的钻孔直径d_b、工作台尺寸l_b、最小孔径深径比e_b、定位精度f_b、重复定位精度g_b、换刀速度v_b、主轴最高转速r_b、主要功能结构生产成本p_da，以及辅助结构生产成本p_db；

性能达标指数计算单元：计算性能达标指数γ_a，具体计算公式为：其中θ为性能影响因子；

成本达标指数计算单元：计算成本达标指数γ_b，具体计算公式为：其中z₁、z₂分别为主要功能结构生产成本和辅助结构生产成本对应的比例系数，z₁>z₂；

产品达标指数计算单元：计算产品达标指数γ_e，具体计算公式为：其中m₁、m₂分别为性能达标指数和成本达标指数对应的常数系数，m₁>m₂；

产品生产达标情况判断单元：基于产品达标指数判断目标产品是否达标，大于预设值则说明产品满足要求，小于预设值则说明产品不满足要求。

本发明的技术效果和优点：

1.本发明设置产品设计信息匹配模块，将获取到的目标产品设计要求信息与工艺数据库中的机械设备数据信息基于功能特点重合度指数、性能数据接近指数以及生产成本接近指数计算匹配度，并依据计算出的匹配度指数和对应设备的功能结构选择参考案例，提供了一种明确的参考案例匹配方法，提高了参考数据来源的准确性，有助于提高设备设计与实际生产的贴合度，有助于实现设备设计环节的流程化。

2.本发明设置产品设计修正模块，生产方案可行性评估单元将产品设计方案发送至生产部门，生产部门基于当下技术手段对目标产品对应生产加工环节的可行性进行评估，方案评估信息记录单元用于记录生产部门对目标产品设计方案的评估信息，包括能够按照设计方案进行生产的加工环节个数、无法达到产品设计方案效果的生产加工环节个数，产品生产可行性指数计算单元根据记录的生产部门对目标产品设计方案的评估信息计算产品生产可行性指数，产品生产可行性判断单元基于计算出的产品生产可行性指数数值大小判断产品是否能生产，若产品生产可行性指数大于预设值则能生产，对于其中无法达到产品设计方案效果的生产加工环节按照其操作限值进行生产，若产品生产可行性指数小于预设值则将设计方案以及具体步骤无法实行的原因发送给设计师进行相应调整，该模块的设置，有助于提高设计人员的设计方案与实际生产的贴合度，避免直接按照设计方案进行生产时由于设计方案与实际生产不匹配造成的损失。

3.本发明设置产品数据对比模块，将生产出的样品实际数据与客户预期产品数据进行数据对比，判断样品达标情况，本模块采集了样品与预期产品的钻孔直径、工作台尺寸、最小孔径深径比、定位精度、重复定位精度、换刀速度，以及主轴最高转速对应数据信息，分别从产品的加工复杂性，加工精度、换刀速度，以及工作效率四个方面计算产品的性能达标指数，提高了数据分析、处理的准确性与全面性，所述产品的加工复杂性影响指标为钻孔直径、工作台尺寸以及最小孔径深径比，所述产品的加工精度影响指标为定位精度和重复定位精度，所述产品工作效率的影响指标为主轴最高转速同时采集样品与预期产品的主要功能结构生产成本和辅助结构生产成本计算成本达标指数，并由产品的性能达标指数和成本达标指数计算产品达标指数，基于产品达标指数判断目标产品的达标情况，本发明设置产品性能提升性价比计算模块，分别计算达标设计方案的产品性能提升指数和成本超额指数，并由二者计算产品性能提升性价比指数，将该指数作为产品设计质量的判断标准能够更加直观体现产品优化情况和对应成本增加的关系，有助于客户更好地进行选择，本发明设置设计方案输出模块，将满足要求的目标产品设计方案、目标产品设计方案模型演示文件以及产品性能提升性价比指数生成设计工艺包发送至客户端，客户能够直接观察设计方案每一环节的零件组装过程，有助于客户全方位地了解产品设计信息。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

图2为本发明的运行流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示本实施例提供一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统，包括工艺数据库建立模块、三维工程模型建立模块、目标产品设计要求获取模块、产品设计信息匹配模块、产品设计模块、产品设计修正模块、样品数据对比模块、产品性能提升性价比计算模块、设计方案输出模块，以及数据库。

所述工艺数据库建立模块分别与三维工程模型建立模块和产品设计信息匹配模块连接，所述三维工程模型建立模块与产品设计模块连接，所述目标产品设计要求获取模块、产品设计信息匹配模块以及产品设计模块依次连接，所述产品设计模块与产品设计修正模块连接，所述产品设计修正模块分别与产品设计模块和样品数据对比模块连接，所述样品数据对比模块、产品性能提升性价比计算模块以及设计方案输出模块依次连接，所述数据库与系统中其余模块均连接。

所述工艺数据库建立模块用于搜索目前公开的历史机械生产加工过程案例，基于其中多品种复杂形状加工工件的CAD、CAE、图纸平面信息、零件参数，以及所需生产成本等信息建立工艺数据库。

所述三维工程模型建立模块基于历史机械生产加工案例中所用各种配件信息制作不同原材料构成组分的毛坯，记录毛坯制造过程的数据信息并导入三维工程模型构建毛坯模型，所述毛坯模型为机械产品设计的基础模型；

所述目标产品设计要求获取模块用于获取客户需要对其进行设计、生产加工的能够实现钻攻铣工艺流程的目标产品设计要求，包括目标产品预期性能数据限定值和预期生产成本，所述目标产品预期性能数据为钻孔直径、工作台尺寸、最小孔径深径比、定位精度、重复定位精度、换刀速度、主轴最高转速，所述预期生产成本包括主要功能结构生产成本和辅助结构生产成本。

所述产品设计信息匹配模块用于将获取到的目标产品设计要求信息与工艺数据库中的机械设备数据信息进行匹配，包括第一匹配单元、第二匹配单元、第三匹配单元、匹配度计算单元，以及参考案例选择单元，每个匹配单元关键度占比不同。

进一步，所述产品设计信息匹配模块中进行信息匹配的具体步骤如下：

第一匹配单元：基于设备满足的功能特点与目标产品对应功能特点的重合度进行匹配，目标产品需要满足钻、攻、铣三种工艺流程的功能特点，将工艺数据库中满足上述任意功能特点数量的机械设备提出，分别计算其对应的功能特点重合度α_a，具体计算公式为：其中a₁为符合条件的机械设备所满足的功能特点数量，a₀为目标产品需要满足的功能特点数量；

第二匹配单元：基于设备与目标产品相同性能数据的靠近程度进行匹配，将第一匹配单元中满足条件的机械设备的设备参数信息调出，查看与目标产品相同性能数据的具体数值，计算性能数据接近指数α_b，具体计算公式为：其中b_a、b_c、b_d、b_e、b_f、b_g、b_h分别为匹配到的设备与目标产品共有的性能参数数据，b_a0、b_c0、b_d0、b_e0、b_f0、b_g0、b_h0分别为目标产品预期性能数据限定值，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇分别为不同性能因素对应的常数系数，x₁>0、x₂>0、x₃>0、x₄>0、x₅>0、x₆>0、x₇>0，由于并不是工艺数据库中所有机械设备均具有上述性能因素，对于设备不包含的性能因素，其对应性能数据参数为0；

第三匹配单元：基于设备对应功能结构生产成本与目标产品功能结构预期生产成本的接近程度进行匹配，对工艺数据库中包含同一目标功能结构的生产成本进行汇总统计且排除异常生产时间后分别计算各个功能结构生产成本平均值c_a1、c_a2、c_a3，计算不同功能结构生产成本平均值的占比关系y₁、y₂、y₃，调取工艺数据库中符合匹配条件的机械设备对应功能构件的生产成本c_b，结合不同功能结构生产成本占比计算功能结构生产成本接近指数α_c，具体计算公式为：其中c_b0为目标产品功能结构预期生产成本，工艺数据库中匹配到的机械设备没有包含的功能结构在对应计算公式中占比不存在，对应数值为0；

匹配度计算单元：基于功能特点重合度指数、性能数据接近指数，以及功能结构生产成本接近指数计算目标产品与工艺数据库中对应机械设备生产加工案例的匹配度Xe，具体计算公式为：其中j₁、j₂、j₃为对应指数的关键度占比因子，j2>j1>j3；

参考案例选择单元：基于计算出的匹配度指数和对应设备的功能结构选择参考案例，若匹配度排名最高的案例包含目标产品需要满足的所有功能结构，则选择该案例作为参考案例，该案例中的所有数据信息作为对比数据，若匹配度排名最高的案例包含两个目标功能结构，则在剩下案例中挑选一个剩余目标功能结构匹配度最高的案例，二者均为参考案例，对应的数据信息均为参考数据，若匹配度排名最高的案例只包含一个目标功能结构，则在剩下的案例中进行顺位挑选，若先出现包含剩余两个目标结构功能的案例则该案例与第一次挑选案例为参考案例，若先出现包含剩余其中一个目标结构功能的案例则在剩余案例中选择匹配度最高的包含最后一个目标功能结构的案例，此时所选的三个案例均为参考案例，对应的数据信息均为参考数据信息。

所述产品设计模块用于工艺设计人员根据参考案例和目标产品所需满足的功能特点进行相应的产品设计和生产设计，包括产品主要结构确定单元、产品辅助结构确定单元、零件模型搭建单元、模型搭建错误统计单元、模型搭建错误分析单元、模型错误修正单元，以及产品加工方案确定单元。

进一步，所述产品设计模块中产品主要结构确定单元用于工艺设计人员根据目标产品所需的功能特点确定产品主要结构以及结构对应参数；产品辅助结构确定单元基于确定的产品主要结构进行辅助结构配置设计，确定所用辅助结构以及对应参数信息；零件模型搭建单元基于主要结构相关信息和辅助结构相关信息在模型编辑软件中对毛坯模型进行处理生成相应的零件模型，根据生成的零件模型逐级组装搭建主要结构模型和辅助结构模型，再将主要结构模型和辅助结构模型组装生成目标产品三维结构模型；模型搭建错误统计单元用于记录模型搭建过程零件不匹配、配件不匹配以及结构不匹配的情况；模型搭建错误分析单元用于对模型搭建过程中的错误情况进行分析，确定异常零件模型位置；模型错误修正单元用于对异常零件模型进行修正；产品加工方案确定单元基于目标产品修正后的主要结构和辅助结构信息确定产品的不同加工方案，包括加工方法、加工顺序以及对应的加工设备。

所述产品设计修正模块用于对产品的设计方案进行修正，包括生产方案可行性评估单元、方案评估信息记录单元、产品生产可行性指数计算单元、产品生产可行性判断单元、产品生产修正信息记录单元，以及样品生产单元。

进一步，所述产品设计修正模块中生产方案可行性评估单元将产品设计方案发送至生产部门，生产部门基于当下技术手段对目标产品对应生产加工环节的可行性进行评估；方案评估信息记录单元用于记录生产部门对目标产品设计方案的评估信息，包括能够按照设计方案进行生产的加工环节个数β_ba、无法达到产品设计方案效果的生产加工环节个数β_bc；产品生产可行性指数计算单元基于生产部门对目标产品设计方案的评估信息计算产品生产可行性指数β_b，具体计算公式为：产品生产可行性判断单元基于计算出的产品生产可行性指数数值大小判断产品是否能生产，若产品生产可行性指数大于预设值则能生产，对于其中无法达到产品设计方案效果的生产加工环节按照其操作限值进行生产，若产品生产可行性指数小于预设值则将设计方案以及具体步骤无法实行的原因发送给设计师进行相应调整；产品生产修正信息记录单元用于记录设计人员每一次修正的方案信息和生产部门每一次给出的生产方案可行性评估报告；样品生产单元用于在产品生产可行性指数达标后按照当前设计方案执行样品生产命令。

本实施例中具体需要说明的是，提供一种产品生产可行性指数预设值限定区间U[0.9,1.0]，当产品生产可行性指数β_b属于预设值区间时判定产品能按照当前设计方案进行生产，对于其中无法达到产品设计方案效果的生产加工环节按照其操作限值进行生产，并替换设计方案中对应环节，当产品生产可行性指数β_b不属于预设值区间时则将设计方案以及具体步骤无法实行的原因发送给设计师进行相应调整。

所述样品数据对比模块用于将生产出的样品实际数据与客户预期产品数据进行数据对比，判断样品达标情况，包括目标产品预期数据获取单元、目标产品生产数据采集单元、性能达标指数计算单元、成本达标指数计算单元、产品达标指数计算单元，以及产品生产达标情况判断单元。

进一步，所述产品数据对比模块将生产出的目标产品相关数据信息与预期的目标产品相关信息进行数据对比计算产品达标指数的具体计算过程如下：

目标产品预期数据获取单元：获取目标产品预期的钻孔直径d_a、工作台尺寸l_a、最小孔径深径比e_a、定位精度f_a、重复定位精度g_a、换刀速度v_a、主轴最高转速r_a、主要功能结构生产成本p_ab，以及辅助结构生产成本p_ac；

目标产品生产数据采集单元：采集目标产品生产成品的钻孔直径d_b、工作台尺寸l_b、最小孔径深径比e_b、定位精度f_b、重复定位精度g_b、换刀速度v_b、主轴最高转速r_b、主要功能结构生产成本p_da，以及辅助结构生产成本p_db；

性能达标指数计算单元：计算性能达标指数γ_a，具体计算公式为：其中θ为性能影响因子；

成本达标指数计算单元：计算成本达标指数γ_b，具体计算公式为：其中z₁、z₂分别为主要功能结构生产成本和辅助结构生产成本对应的比例系数，z₁>z₂；

产品达标指数计算单元：计算产品达标指数γ_e，具体计算公式为：其中m₁、m₂分别为性能达标指数和成本达标指数对应的常数系数，m₁>m₂；

产品生产达标情况判断单元：基于产品达标指数判断目标产品是否达标，大于预设值则说明产品满足要求，小于预设值则说明产品不满足要求。

所述产品性能提升性价比计算模块用于对满足要求的目标产品分别计算其性能提升指数和成本超额指数，基于目标产品的性能提升指数和成本超额指数计算产品性能提升性价比指数。

进一步，所述产品性能提升性价比计算模块中具体计算过程如下：

A1、计算产品性能提升指数δ_a，具体计算公式为：

A2、计算成本超额指数δ_b，具体计算公式为：其中w₁、w₂分别为主要功能结构生产成本和辅助结构生产成本对应的常数系数，w₁>w₂；

A3、计算产品性能提升性价比指数δ_e，具体计算公式为：其中φ为性价比调整参数。

所述设计方案输出模块用于将满足要求的目标产品设计方案、目标产品设计方案模型演示文件以及产品性能提升性价比指数生成设计工艺包发送至客户端，所述目标产品设计方案为产品主要结构及其参数、产品辅助结构及其参数以及产品加工方案；所述目标产品设计方案模型演示文件包括目标产品每一个配件对应的CAD视图和模型图、组装部件CAD视图和模型图以及设备组装过程的动画模型演示视频。

所述数据库用于储存系统中的所有数据信息。

如图2所示本实施例提供一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统的运行流程，包括以下步骤：

S1：搜索目前公开的历史机械生产加工过程案例，基于其中多品种复杂形状加工工件的CAD、CAE、图纸平面信息、零件参数，以及所需生产成本等信息建立工艺数据库；

S2：基于历史机械生产加工案例中所用各种配件信息制作不同原材料构成组分的毛坯，记录毛坯制造过程的数据信息并导入三维工程模型构建毛坯模型；

S3：获取客户需要对其进行设计、生产加工的能够实现钻攻铣工艺流程的目标产品设计要求，包括目标产品预期性能数据限定值和预期生产成本；

S4：将获取到的目标产品设计要求信息与工艺数据库中的机械设备数据信息基于功能特点重合度指数、性能数据接近指数以及生产成本接近指数计算匹配度，并依据计算出的匹配度指数和对应设备的功能结构选择参考案例；

S5：工艺设计人员根据参考案例和目标产品所需满足的功能特点进行相应的产品设计和生产设计；

S6：将产品设计方案发送至生产部门，生产部门基于当下技术手段对目标产品对应生产加工环节的可行性进行评估，基于计算出的产品生产可行性指数数值大小判断产品是否能生产，若产品生产可行性指数大于预设值则能生产，若产品生产可行性指数小于预设值则将设计方案以及具体步骤无法实行的原因发送给设计师进行相应调整；

S7：将生产出的样品实际数据与客户预期产品数据进行数据对比，判断样品达标情况；

S8：对满足要求的目标产品分别计算其性能提升指数和成本超额指数，基于目标产品的性能提升指数和成本超额指数计算产品性能提升性价比指数；

S9：将满足要求的目标产品设计方案、目标产品设计方案模型演示文件以及产品性能提升性价比指数生成设计工艺包发送至客户端。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统，其特征在于：包括：

工艺数据库建立模块：用于搜索目前公开的历史机械生产加工过程案例，基于其中多品种复杂形状加工工件的CAD、CAE、图纸平面信息、零件参数，以及所需生产成本信息建立工艺数据库；

三维工程模型建立模块：基于历史机械生产加工案例中所用各种配件信息制作不同原材料构成组分的毛坯，记录毛坯制造过程的数据信息并导入三维工程模型构建毛坯模型，所述毛坯模型为机械产品设计的基础模型；

目标产品设计要求获取模块：用于获取客户需要对其进行设计、生产加工的能够实现钻攻铣工艺流程的目标产品设计要求，包括目标产品预期性能数据限定值和预期生产成本，所述目标产品预期性能数据为钻孔直径、工作台尺寸、最小孔径深径比、定位精度、重复定位精度、换刀速度、主轴最高转速，所述预期生产成本包括主要功能结构生产成本和辅助结构生产成本；

产品设计信息匹配模块：用于将获取到的目标产品设计要求信息与工艺数据库中的机械设备数据信息进行匹配，包括第一匹配单元、第二匹配单元、第三匹配单元、匹配度计算单元，以及参考案例选择单元，每个匹配单元关键度占比不同；

产品设计模块：用于工艺设计人员根据参考案例和目标产品所需满足的功能特点进行相应的产品设计和生产设计，包括产品主要结构确定单元、产品辅助结构确定单元、零件模型搭建单元、模型搭建错误统计单元、模型搭建错误分析单元、模型错误修正单元，以及产品加工方案确定单元；

产品设计修正模块：用于对产品的设计方案进行修正，包括生产方案可行性评估单元、方案评估信息记录单元、产品生产可行性指数计算单元、产品生产可行性判断单元、产品生产修正信息记录单元，以及样品生产单元；

样品数据对比模块：用于将生产出的样品实际数据与客户预期产品数据进行数据对比，判断样品达标情况，包括目标产品预期数据获取单元、目标产品生产数据采集单元、性能达标指数计算单元、成本达标指数计算单元、产品达标指数计算单元，以及产品生产达标情况判断单元；

产品性能提升性价比计算模块：用于对满足要求的目标产品分别计算其性能提升指数和成本超额指数，基于目标产品的性能提升指数和成本超额指数计算产品性能提升性价比指数；

设计方案输出模块：用于将满足要求的目标产品设计方案、目标产品设计方案模型演示文件以及产品性能提升性价比指数生成设计工艺包发送至客户端，所述目标产品设计方案为产品主要结构及其参数、产品辅助结构及其参数以及产品加工方案；所述目标产品设计方案模型演示文件包括目标产品每一个配件对应的CAD视图和模型图、组装部件CAD视图和模型图以及设备组装过程的动画模型演示视频。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统，其特征在于：所述产品设计信息匹配模块中进行信息匹配的具体步骤如下：

第一匹配单元：基于设备满足的功能特点与目标产品对应功能特点的重合度进行匹配，目标产品需要满足钻、攻、铣三种工艺流程的功能特点，将工艺数据库中满足上述任意功能特点数量的机械设备提出，分别计算其对应的功能特点重合度α_a，具体计算公式为：其中a₁为符合条件的机械设备所满足的功能特点数量，a₀为目标产品需要满足的功能特点数量；

第二匹配单元：基于设备与目标产品相同性能数据的靠近程度进行匹配，将第一匹配单元中满足条件的机械设备的设备参数信息调出，查看与目标产品相同性能数据的具体数值，计算性能数据接近指数α_b，具体计算公式为：其中b_a、b_c、b_d、b_e、b_f、b_g、b_h分别为匹配到的设备与目标产品共有的性能参数数据，b_a0、b_c0、b_d0、b_e0、b_f0、b_g0、b_h0分别为目标产品预期性能数据限定值，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇分别为不同性能因素对应的常数系数，x₁>0、x₂>0、x₃>0、x₄>0、x₅>0、x₆>0、x₇>0，由于并不是工艺数据库中所有机械设备均具有上述性能因素，对于设备不包含的性能因素，其对应性能数据参数为0；

第三匹配单元：基于设备对应功能结构生产成本与目标产品功能结构预期生产成本的接近程度进行匹配，对工艺数据库中包含同一目标功能结构的生产成本进行汇总统计且排除异常生产时间后分别计算各个功能结构生产成本平均值c_a1、c_a2、c_a3，计算不同功能结构生产成本平均值的占比关系y₁、y₂、y₃，调取工艺数据库中符合匹配条件的机械设备对应功能构件的生产成本c_b，结合不同功能结构生产成本占比计算功能结构生产成本接近指数α_c，具体计算公式为：其中c_b0为目标产品功能结构预期生产成本，工艺数据库中匹配到的机械设备没有包含的功能结构在对应计算公式中占比不存在，对应数值为0；

匹配度计算单元：基于功能特点重合度指数、性能数据接近指数，以及功能结构生产成本接近指数计算目标产品与工艺数据库中对应机械设备生产加工案例的匹配度Xe，具体计算公式为：其中j₁、j₂、j₃为对应指数的关键度占比因子，j2>j1>j3；

参考案例选择单元：基于计算出的匹配度指数和对应设备的功能结构选择参考案例，若匹配度排名最高的案例包含目标产品需要满足的所有功能结构，则选择该案例作为参考案例，该案例中的所有数据信息作为对比数据，若匹配度排名最高的案例包含两个目标功能结构，则在剩下案例中挑选一个剩余目标功能结构匹配度最高的案例，二者均为参考案例，对应的数据信息均为参考数据，若匹配度排名最高的案例只包含一个目标功能结构，则在剩下的案例中进行顺位挑选，若先出现包含剩余两个目标结构功能的案例则该案例与第一次挑选案例为参考案例，若先出现包含剩余其中一个目标结构功能的案例则在剩余案例中选择匹配度最高的包含最后一个目标功能结构的案例，此时所选的三个案例均为参考案例，对应的数据信息均为参考数据信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统，其特征在于：所述产品设计模块中产品主要结构确定单元用于工艺设计人员根据目标产品所需的功能特点确定产品主要结构以及结构对应参数；产品辅助结构确定单元基于确定的产品主要结构进行辅助结构配置设计，确定所用辅助结构以及对应参数信息；零件模型搭建单元基于主要结构相关信息和辅助结构相关信息在模型编辑软件中对毛坯模型进行处理生成相应的零件模型，根据生成的零件模型逐级组装搭建主要结构模型和辅助结构模型，再将主要结构模型和辅助结构模型组装生成目标产品三维结构模型；模型搭建错误统计单元用于记录模型搭建过程零件不匹配、配件不匹配以及结构不匹配的情况；模型搭建错误分析单元用于对模型搭建过程中的错误情况进行分析，确定异常零件模型位置；模型错误修正单元用于对异常零件模型进行修正；产品加工方案确定单元基于目标产品修正后的主要结构和辅助结构信息确定产品的不同加工方案，包括加工方法、加工顺序以及对应的加工设备。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统，其特征在于：所述产品设计修正模块中生产方案可行性评估单元将产品设计方案发送至生产部门，生产部门基于当下技术手段对目标产品对应生产加工环节的可行性进行评估；方案评估信息记录单元用于记录生产部门对目标产品设计方案的评估信息，包括能够按照设计方案进行生产的加工环节个数β_ba、无法达到产品设计方案效果的生产加工环节个数β_bc；产品生产可行性指数计算单元基于生产部门对目标产品设计方案的评估信息计算产品生产可行性指数β_b，具体计算公式为：产品生产可行性判断单元基于计算出的产品生产可行性指数数值大小判断产品是否能生产，若产品生产可行性指数大于预设值则能生产，对于其中无法达到产品设计方案效果的生产加工环节按照其操作限值进行生产，若产品生产可行性指数小于预设值则将设计方案以及具体步骤无法实行的原因发送给设计师进行相应调整；产品生产修正信息记录单元用于记录设计人员每一次修正的方案信息和生产部门每一次给出的生产方案可行性评估报告；样品生产单元用于在产品生产可行性指数达标后按照当前设计方案执行样品生产命令。

5.根据权利要求1所述一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统，其特征在于：所述样品数据对比模块将生产出的目标产品相关数据信息与预期的目标产品相关信息进行数据对比计算产品达标指数的具体计算过程如下：

目标产品预期数据获取单元：获取目标产品预期的钻孔直径d_a、工作台尺寸l_a、最小孔径深径比e_a、定位精度f_a、重复定位精度g_a、换刀速度v_a、主轴最高转速r_a、主要功能结构生产成本p_ab，以及辅助结构生产成本p_ac；

目标产品生产数据采集单元：采集目标产品生产成品的钻孔直径d_b、工作台尺寸l_b、最小孔径深径比e_b、定位精度f_b、重复定位精度g_b、换刀速度v_b、主轴最高转速r_b、主要功能结构生产成本p_da，以及辅助结构生产成本p_db；

性能达标指数计算单元：计算性能达标指数γ_a，具体计算公式为：其中θ为性能影响因子；

成本达标指数计算单元：计算成本达标指数γ_b，具体计算公式为：其中z₁、z₂分别为主要功能结构生产成本和辅助结构生产成本对应的比例系数，z₁>z₂；

产品达标指数计算单元：计算产品达标指数γ_e，具体计算公式为：其中m₁、m₂分别为性能达标指数和成本达标指数对应的常数系数，m₁>m₂；

产品生产达标情况判断单元：基于产品达标指数判断目标产品是否达标，大于预设值则说明产品满足要求，小于预设值则说明产品不满足要求。

6.根据权利要求1所述的一种基于大数据共享式的钻攻铣设计图像生成系统，其特征在于：所述产品性能提升性价比计算模块中具体计算过程如下：

A1、计算产品性能提升指数δ_a，具体计算公式为：

A2、计算成本超额指数δ_b，具体计算公式为：其中w₁、w₂分别为主要功能结构生产成本和辅助结构生产成本对应的常数系数，w₁>w₂；

A3、计算产品性能提升性价比指数δ_e，具体计算公式为：其中φ为性价比调整参数。