基于坐标表示的典型工艺路线提取方法技术

本发明专利技术在分析大量工艺规程的基础上，提出了基于坐标表示的典型工艺路线发现方法。在对零件工艺路线中各工序进行坐标表示的基础上，进一步计算出各工艺路线几何中心点之间的欧式距离，并以此作为衡量各工艺路线间的相异度的标准；应用聚类分析方法将工艺路线聚类成簇；通过平均距离法计算工艺路线簇间的距离；最后采用相异度均值法从聚类簇中提取到典型工艺路线。典型的工艺路线是企业为典型零件制定的较为普遍适用的工艺路线，所有与该典型零件相似的零件都可以借用此工艺路线对其进行少量修改，即可应用于新零件的工艺设计，以提高零件工艺设计的效率和质量。

A typical process route extraction method based on coordinate representation

Based on the analysis of a large number of process regulations, a typical process route discovery method based on coordinate representation is proposed. Based on the coordinates of each process in the representation of parts route, further calculates the Euclidean distance between the geometric center of the point process, and as a measure of dissimilarity between each process; application of clustering analysis method to process clustering; calculation process inter cluster distances by the average distance method the dissimilarity; mean method extracted from the cluster to the typical process route. The typical process route is more generally applicable for enterprises to develop process of typical parts, all of which is similar to the typical parts can borrow this route for a revision of the design process, can be applied to new parts, in order to improve the efficiency and quality of the parts of the design process.

【技术实现步骤摘要】
基于坐标表示的典型工艺路线提取方法
本专利技术涉及机械零件制造
，特别涉及一种基于坐标表示的典型工艺路线的提取方法。
技术介绍
制造类企业在产品的工艺设计过程中积累了大量的工艺数据，已成为企业的一种知识资源，如何挖掘这些知识并加以重复利用，是解决工艺知识重用和促进工艺标准化的关键问题之一。工艺路线提取是零件制造过程中典型的复杂问题，信息量大，范围广，又与具体的生产环境和个人经验密切相关，是一项技术性和经验性很强的工作。由于零件加工工序的多样性、加工要求的个性化以及约束的复杂性，当排序规模较大、符合工艺路线匹配的可行方案数量较多时，单纯依靠经验知识提取难以取得最优或次优的工艺路线方案，而且也不能运用传统的逻辑决策的方法来求解。典型的工艺路线是企业为典型零件制定的较为普遍适用的工艺路线，所有与该典型零件相似的零件都可以借用此工艺路线对其进行少量修改，即可应用于新零件的工艺设计，以提高零件工艺设计的效率和质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有工艺路线优化中的不足，提出一种基于坐标表示方法的典型工艺路线提取方法，使其在满足各种工艺约束和优化目标的条件下，得到最优或者近似最优的工艺路线。为了达到上述目的,本专利技术采取以下技术方案，所述的基于坐标表示的典型工艺路线提取方法包括以下步骤：步骤一、基于零件加工信息描述确定零件工艺路线的加工工序，所述工艺路线是零件所有加工工序信息的集合，表示为：L＝A1A2A3……An；其中L表示零件的工艺路线，A1～An表示组成该工艺路线的各工序，n表示工艺路线中工序的个数；步骤二、对各工序分别进行坐标编码，根据机械行业标准JB/T5992.1，采用大类、中类和小类三个层次的三位编码分别作为该工序的X、Y、Z坐标，令工序Ai对应三维坐标中的点Pi(xi，yi，zi)，各坐标的计算方式为：其中分别表示第k个工序Ak的大类、中类和小类信息；步骤三、依据零件加工工序的先后次序，连接各工序所对应的三维坐标中的点，得到相应工艺路线的三维空间曲线，该曲线的几何中心点坐标为pO(xO，yO，zO)；步骤四、进行工艺路线之间相异度的计算，包括计算工序间的距离、工艺路线间的距离及簇间距离；步骤五、绘制工艺路线的动态聚类图：采用凝聚层次聚类法，依据步骤四提供的各项距离值，首先把n条工艺路线分别划分为n个不同的簇，在簇间距离基础上，根据实际应用的需要确定一个阈值α；再采用自底向上的策略，把距离小于或等于α的两簇合并为一个新的簇，新的簇继续和剩余的簇重复前述的聚类操作，直到最小距离系数大于α，即可停止聚类，得到实际所需的工艺路线聚类簇；步骤六、典型工艺路线提取：对于步骤五得到的工艺路线聚类簇，分别求出聚类簇中的元素对该聚类簇中各工艺路线的相异度均值，相异度均值最小的那条工艺路线即为该聚类簇的典型工艺路线。具体的，在步骤四工艺路线之间相异度的计算中，把进行相异度计算的对象都作为向量，计算两个向量间的欧式距离并将其作为两个向量的相异度测度，如果两个向量间的欧式距离越小，对应的相异度越小，反之，相异度越大。进一步的，步骤四中，所述工序间的距离计算，用欧氏计算公式计算工序之间的距离，工序Ai对应三维直角坐标Pi(xi，yi，zi)与工序Aj对应的三维直角坐标Pj(xj，yj，zj)之间的距离用d(Ai，Aj)表示所述工艺路线间的距离计算是对零件工艺路线所对应的三维空间曲线，取该曲线的几何中心PO(xO，yO，zO)，其中n表示曲线的长度；点(xiO,yiO,ziO)和点(xjO,yjO,zjO)分别表示工艺路线曲线Li和Lj的几何中心坐标，采用计算中心点间的欧式距离来表示两条工艺路线间的距离，工艺路线间的距离即曲线Li和Lj之间的距离表示为式中d(Li,Lj)表示Li和Lj之间的距离。所述簇间距离的计算，采用式(3)给出的平均距离法计算簇间距离：式中davg(Cp,Cq)表示簇Cp,Cq之间的距离，np，nq分别表示簇Cp,Cq中工艺路线的数量。具体的，步骤六中聚类簇的相异度均值计算公式为：式中m为聚类簇的编号；f为所选元素编号；t为聚类簇m中的元素编号；Sm(f)为所选元素f对聚类簇m的相异度均值；d(Li,Lj)为工艺路线曲线Li和Lj之间的距离；N为聚类簇m所具有的全部元素的数量；即若满足Sm(f)＝minhεmSm(h)，h为聚类簇m的元素，则工艺路线f即为聚类簇m所对应的典型工艺路线。本专利技术的有益效果如下：基于坐标表示的典型工艺路线提取方法，利用数学工具对零件工艺路线设计结构进行数值刻画，提高了相似性度量的准确性。将凝聚的层次聚类方法引入工艺路线聚类划分中，实现了聚类的智能化，有效的解决了从众多工艺数据中提取典型工艺路线难的问题。通过对聚类簇中典型工艺路线的提取,可以从工艺数据库中发现以往工艺路线设计的经验,有助于提高全局优化效率，提高零件制造工艺的继承性和重用性，促进工艺的标准化。附图说明图1是本专利技术基于坐标表示的典型工艺路线提取方法流程图。图2是工艺路线聚类分析的动态聚类图。具体实施方式以下结合本专利技术的内容和附图实施例对本专利技术作进一步的说明。本专利技术是一种基于坐标表示的典型工艺路线提取方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤一、基于零件加工信息确定零件工艺路线的加工工序，零件工艺路线是零件所有加工工序信息的集合，表示为：L＝A1A2A3……An。其中L表示零件的加工工艺路线，A1～An分别表示组成该工艺路线的各工序，n表示该工艺路线中包含工序的个数。步骤二、对工艺路线中各工序进行三维直角坐标编码，参考机械行业标准JB/T5992.1，采用零件加工工序的大类、中类和小类信息分别作为该工序的X、Y和Z坐标(如表1)。表1工序三维坐标编码令工序Ai对应三维坐标中的点Pi(xi，yi，zi)，其各坐标的计算方式如下：其中分别表示第k个工序Ak的大类、中类和小类信息；步骤三、依据加工工序的先后次序连接各工序对应三维坐标中的一系列的点，得到相应工艺路线的三维空间曲线，其几何中心点坐标PO(xO，yO，zO)的计算方式为：其中xi、yi、zi分别表示工艺路线中第i个工序所对应三维空间坐标的X、Y和Z坐标，n表示工艺路线中包含工序的个数。步骤四、工艺路线之间相异度的计算，包括工序间的距离计算、工艺路线间的距离计算及聚类簇间距离计算；(4.1)工序间的距离计算用欧氏计算公式计算工序之间的距离，工序Ai对应三维直角坐标Pi(xi，yi，zi)与工序Aj对应于三维直角坐标Pj(xj，yj，zj)之间的距离用d(Ai，Aj)表示(4.2)工艺路线间的距离计算对零件工艺路线的空间表示得到三维空间曲线，取它的几何中心PO(xO，yO，zO)，其中n表示工艺路线的长度。点(xiO,yiO,ziO)和点(xjO,yjO,zjO)分别表示工艺路线Li和Lj几何中心坐标，采用计算中心点间的欧式距离来表示两条工艺路线间的距离，工艺路线Li和Lj之间的距离(相异度)表示为式中d(Li,Lj)表示工艺路线Li和Lj之间的距离。(4.3)簇间距离的计算簇的凝聚要遵循一定的距离(相异度)准则。常见的度量方法有最小距离(单链接方法)、最大距离(完全链接方法)、平均距离(平均链接方法)和均质的距离(质心方法)。采用不同的距离准则可以得到不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于坐标表示的典型工艺路线提取方法，其特征是，包括如下步骤：步骤一、基于零件加工信息描述确定零件工艺路线的加工工序，所述工艺路线是零件所有加工工序信息的集合，表示为：L＝A1A2A3……An；其中L表示零件的工艺路线，A1～An表示组成该工艺路线的各工序，n表示工艺路线中工序的个数；步骤二、对各工序分别进行坐标编码，根据机械行业标准JB/T5992.1，采用大类、中类和小类三个层次的三位编码分别作为该工序的X、Y、Z坐标，令工序Ai对应三维坐标中的点Pi(xi，yi，zi)，各坐标的计算方式为：

【技术特征摘要】
1.基于坐标表示的典型工艺路线提取方法，其特征是，包括如下步骤：步骤一、基于零件加工信息描述确定零件工艺路线的加工工序，所述工艺路线是零件所有加工工序信息的集合，表示为：L＝A1A2A3……An；其中L表示零件的工艺路线，A1～An表示组成该工艺路线的各工序，n表示工艺路线中工序的个数；步骤二、对各工序分别进行坐标编码，根据机械行业标准JB/T5992.1，采用大类、中类和小类三个层次的三位编码分别作为该工序的X、Y、Z坐标，令工序Ai对应三维坐标中的点Pi(xi，yi，zi)，各坐标的计算方式为：其中分别表示第k个工序Ak的大类、中类和小类信息；步骤三、依据零件加工工序的先后次序，连接各工序所对应的三维坐标中的点，得到相应工艺路线的三维空间曲线，该曲线的几何中心点坐标为pO(xO，yO，zO)；步骤四、进行工艺路线之间相异度的计算，包括计算工序间的距离、工艺路线间的距离及簇间距离；步骤五、绘制工艺路线的动态聚类图：采用凝聚层次聚类法，依据步骤四提供的各项距离值，首先把n条工艺路线分别划分为n个不同的簇，在簇间距离基础上，根据实际应用的需要确定一个阈值α；再采用自底向上的策略，把距离小于或等于α的两簇合并为一个新的簇，新的簇继续和剩余的簇重复前述的聚类操作，直到最小距离系数大于α，即可停止聚类，得到实际所需的工艺路线聚类簇；步骤六、典型工艺路线提取：对于步骤五得到的工艺路线聚类簇，分别求出聚类簇中的元素对该聚类簇中各工艺路线的相异度均值，相异度均值最小的那条工艺路线即为该聚类簇的典型工艺路线。2.如权利要求1所述的基于坐标表示的典型工艺路线提取方法，其特征是，在步骤四工艺路线之间相异度的计算中，把进行相异度计算的对象都作为向量，计算两个向量间的欧式距离并将其作为两个向量的相异度测度，如果两个向量间的欧式距离越小，对应的相异度越小，反之，相异度越大。3.如权利要求1所述的基于坐标表示的典型工艺路线提取方法，其特征是，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳，陈文杰，纪志成，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32