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        大規(guī)模定制環(huán)境下零件工藝重用實(shí)例的描述方法研究

        2020-10-21 22:05:15嚴(yán)鍵趙凱芳劉輝
        機(jī)電信息 2020年8期

        嚴(yán)鍵 趙凱芳 劉輝

        摘要:針對(duì)大規(guī)模定制環(huán)境下零件工藝實(shí)例的描述問題,提出了面向?qū)ο蟮墓に囍赜梅椒?,定義了工藝重用對(duì)象,建立了重用對(duì)象的基元模型,同時(shí)提出了重用對(duì)象的可拓變換原理,并利用可拓變換求解出了描述重用對(duì)象的工藝知識(shí)空間。

        關(guān)鍵詞:大規(guī)模定制;工藝重用;基元模型;可拓變換

        0 引言

        大規(guī)模定制(Mass Customization,MC)是以近似大批量生產(chǎn)的成本和效率,向客戶提供定制的個(gè)性化服務(wù)和產(chǎn)品生產(chǎn)模式。在MC環(huán)境下,為有效減少由定制產(chǎn)品帶來的生產(chǎn)加工多樣性,要求零件加工工藝實(shí)例必須具有重用性。近年來,有關(guān)學(xué)者在工藝實(shí)例重用領(lǐng)域進(jìn)行了相關(guān)探索。文獻(xiàn)[1]提出基于工序特征建立零件的工藝知識(shí)實(shí)例,但在MC環(huán)境下,工藝實(shí)例的可識(shí)別性和重用性欠佳;文獻(xiàn)[2]研究了通過尋求最優(yōu)工藝方案來實(shí)現(xiàn)MC環(huán)境下的工藝知識(shí)重用,但該方法復(fù)雜,通用性差;文獻(xiàn)[3]提出的CAPP技術(shù)在一定程度上滿足MC環(huán)境工藝設(shè)計(jì)需求,但沒有深入考慮工藝的重用性。本文在相關(guān)研究基礎(chǔ)上,提出了以工藝實(shí)例為對(duì)象的重用原理,根據(jù)MC環(huán)境下零件變形設(shè)計(jì)的特點(diǎn),定義了新的零件工藝重用對(duì)象,并描述它們的工藝知識(shí),以達(dá)到描述零件加工工藝實(shí)例的目的。

        1 MC環(huán)境下面向?qū)ο蟮墓に噷?shí)例重用機(jī)理

        MC生產(chǎn)環(huán)境下,外部需求的差異化和多樣性會(huì)導(dǎo)致零件加工工藝多變,以往面向工藝過程的工藝重用方式已不適用于新的生產(chǎn)環(huán)境。因此,本文提出用面向?qū)ο蟮墓に囍赜梅绞絹韺?shí)現(xiàn)MC環(huán)境下零件加工工藝重用的建議。面向?qū)ο蟮墓に噷?shí)例重用原理是先根據(jù)零件結(jié)構(gòu)變形設(shè)計(jì)單元,確定工藝重用實(shí)例的虛擬對(duì)象,然后根據(jù)定制零件的具體特征,將虛擬對(duì)象進(jìn)行變形或拓展,形成各個(gè)具體的對(duì)象。各個(gè)具體的對(duì)象根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)規(guī)則組合成復(fù)合對(duì)象,再由復(fù)合對(duì)象組合成最終的定制零件實(shí)體。將以上過程中產(chǎn)生的各級(jí)對(duì)象以合理的描述方法保存起來,就形成各級(jí)對(duì)象的對(duì)象庫(kù)。當(dāng)新定制零件產(chǎn)生時(shí),在零件對(duì)象庫(kù)中搜索出與之匹配的實(shí)例對(duì)象。

        2 零件加工工藝的重用對(duì)象

        2.1? ? 工藝重用對(duì)象的分析

        MC環(huán)境下的各種設(shè)計(jì)技術(shù)多以結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)單元,因此工藝重用的對(duì)象應(yīng)是以結(jié)構(gòu)單元為基本加工單元。結(jié)構(gòu)單元是由簡(jiǎn)單的圖形(點(diǎn)、線、面等)操作(移動(dòng)或旋轉(zhuǎn))形成的形狀結(jié)構(gòu)[4]。顯然,該定義下的結(jié)構(gòu)單元不具有加工意義,不能成為工藝重用的對(duì)象。為此,需要重新定義工藝重用的對(duì)象。

        2.2? ? 工藝重用對(duì)象的定義

        零件加工的工藝重用對(duì)象包括以下幾種:(1)制造結(jié)構(gòu)單元。由簡(jiǎn)單圖形操作形成的具有具體加工形狀和完整工藝信息的實(shí)體單元。制造結(jié)構(gòu)單元是面向設(shè)計(jì)與制造的結(jié)構(gòu)單元的集成,包含了零件(族)設(shè)計(jì)階段定義的基礎(chǔ)特征(結(jié)構(gòu)、功能與關(guān)系等)與工藝類特征。(2)制造結(jié)構(gòu)元素。具有相似特征的一組制造結(jié)構(gòu)單元的總稱。制造結(jié)構(gòu)元素是一個(gè)抽象單元,是在零件(族)設(shè)計(jì)采用的虛擬結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)上,集成了工藝特征,代表了一類制造結(jié)構(gòu)單元的共有特征。(3)復(fù)合制造結(jié)構(gòu)元。由制造結(jié)構(gòu)單元按一定的規(guī)則集成起來具有工程意義的實(shí)體單元。復(fù)合制造結(jié)構(gòu)元包含設(shè)計(jì)類和工藝類特征,不同復(fù)合制造結(jié)構(gòu)元的集成組合或復(fù)合制造結(jié)構(gòu)元與制造結(jié)構(gòu)單元的集成組合形成零件實(shí)體。

        以上定義的重用對(duì)象中,制造結(jié)構(gòu)單元是重用的最小單元;制造結(jié)構(gòu)元素是抽象出來的重用對(duì)象,是為了便于快速匹配到具體的制造結(jié)構(gòu)單元。本文采用可拓學(xué)的基元理論和可拓變換方法來全面闡述重用對(duì)象的內(nèi)涵及其相互關(guān)系。

        2.3? ? 工藝重用對(duì)象的基元描述

        4 結(jié)語(yǔ)

        本文根據(jù)MC生產(chǎn)環(huán)境特點(diǎn),定義了新的工藝重用對(duì)象,提出求解工藝知識(shí)空間的方法,完善地描述了重用對(duì)象的工藝知識(shí)內(nèi)容,為實(shí)現(xiàn)MC生產(chǎn)環(huán)境零件的工藝重用奠定了基礎(chǔ)。

        [參考文獻(xiàn)]

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        [2] 金哲,宋執(zhí)環(huán),楊將新.可重構(gòu)制造系統(tǒng)工藝路線與系統(tǒng)布局設(shè)計(jì)研究[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),2007,13(1):7-12.

        [3] 趙剛,江平宇.面向大規(guī)模定制的e-制造工藝優(yōu)化決策方法研究[J].中國(guó)機(jī)械工程,2007,9(5):1056-1059.

        [4] 邢建國(guó).定制生產(chǎn)下工藝可重用理論、方法及關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].杭州:浙江大學(xué),2002.

        [5] 楊春燕,蔡文.可拓工程[M].北京:科學(xué)出版社,2007.

        收稿日期:2020-03-02

        作者簡(jiǎn)介:嚴(yán)鍵(1986—),男,四川閬中人,工程師,研究方向:機(jī)械工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、項(xiàng)目管理等。

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