航空机加件面向智能制造的产品工艺编程仿真的方法技术

航空机加件面向智能制造的产品工艺编程仿真的方法，本方法构建了机加产品智能制造的全过程，包括对设计实现特征定义及规范标准建模，实现对工艺特征驱动的自动编程；建立协同工艺仿真及检验平台；实现工艺仿真平台与各标准库之间连接传递，构建适应于智能化数控编程的编程特征库及运算库，建立面向智能制造的机加件数控编程标准集成方法，实现加工特征驱动的数控程序自动编程和仿真运算环境，进而建立全方位的智能制造。

【技术实现步骤摘要】
航空机加件面向智能制造的产品工艺编程仿真的方法
本专利技术形成一套航空机加件面向智能制造的产品工艺编程仿真的方法，属于飞机制造领域。
技术介绍
由于飞机对可靠性、舒适性和经济性等具有更高的苛刻要求，同时面临批量飞机订单的准时交付压力，因此仅仅沿袭已有的飞机制造技术体系将难以适应飞机的研制生产特点和客户需求，迫切需要采用更为先进、适用的制造技术和信息化技术来提升民机的制造能力和水平。尤其对于以数控加工为主的飞机各类结构件，约占全部飞机零件加工制造工作量的75％以上，加之其种类众多、数量庞大、结构复杂，尺度大且具有明显的薄壁易变形特征，迫切需要发展更具创新性、可控性、适应性、全局性的数控加工/工艺仿真，以显著提升飞机结构件的高效、优质、低成本设计与加工能力和水平。航空企业的体制是各航空制造厂独立运营，这就导致了各制造工艺方法及编程方法独立且不一致，存在着各厂考虑制造环节水平高低不同，发展不一致。影响航空制造整体水平提高缓慢。由于飞机零部件加工特征复杂，现阶段依靠人工进行数控编程，过多依赖工艺员的经验，导致编程效率低且容易出错。是实现智能制造的技术瓶颈。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术创造提出了一种航空机加件面向智能制造的产品工艺编程仿真的方法，其步骤为：1)飞机数字化设计与机加工艺仿真信息集成标准体系的制定：1.1)机加设计和工艺仿真信息集成定义标准化制定：1.1.1)编制面向全过程、全要素的机加工艺模型定义及相关的加工方法规范，得出设计与工艺模型构建中涉及的构建方法、过程信息、工艺信息、资源信息的完整性定义，并进行系统化、体系化、规范化的信息处理和表达；1.1.2)在全过程全要素艺模型体系定义的基础上，分析飞机零件加工和检测的核心内容，进行语义规范化处理，形成指导全过程全要素工艺模型构建的规范；1.1.3)针对全过程全要素工艺模型体系构建方法，采用元模型建模方法进行元素定义：在全过程全要素的工艺模型的定义的基础上编制相关规范，建立过程、模型、要素之间的关联关系；1.2)建立全过程全要素工艺模型、数据库体系框架：针对面向多设备协同加工，先确定多设备的协同传递要素，定义与工艺加工相关的来自基础制造资源库的机床设备要素信息和设备接口信息，然后建立零件加工过程中涉及的多设备协同要素与设备之间的关联关系，为实际加工中工艺模型的解析提供依据；1.3)得到飞机数字化设计与机加工艺仿真信息集成标准：以步骤1.1)-1.2)中得到的设计模型和设计特征与加工特征关联关系，建立面向智能制造的飞机数字化设计、机加工艺仿真信息集成标准体系。2)知识库构建技术：2.1)构建知识库：2.1.1)划分飞机结构件制造工艺中关键加工特征及加工阶段，编制基础制造资源的建模规范；根据工艺数据内潜在规律，分种类建立工艺知识模型；收集现场加工数据、质量数据和加工案例，反馈到加工工艺知识元中，并对其进行进化，最终面向飞机结构件和制造工艺构建可进化的结构化工艺知识库与工艺资源库；2.1.2)对典型结构件上关键加工特征与其加工阶段，分类建立工艺知识和资源的关系结构树，使工艺知识库服务于工艺设计和制造过程；2.1.3)划分零件关键加工特征和加工阶段，利用知识描述语言等定义各特征和加工阶段中工艺知识和工艺资源的描述规范，抽取结构件上的关键加工特征，将其换算为能够标识加工特征的矢量，识别仿真分析特征，抽取分析特征要素集合，建立结构化工艺知识模型；2.1.4)通过工艺知识元——结构数据表映射方法，将具有复杂关系的工艺知识元转化为简单结构化的工艺数据库表结构及表关系，另外建立包含加工环境参数和过程质量参数的数据库，形成配合工艺知识库更新的基础环境；2.2)生成基于工艺模板的数控工艺：2.2.1)获取飞机结构件典型结构所属信息，依据获取信息基于规则匹配从工艺知识库中获取典型工艺模板；2.2.2)根据匹配好的典型工艺模板，从工艺知识库中读取工艺信息，进行飞机结构件典型结构的工序决策；3)建立工艺综合仿真平台：3.1)分析飞机制造中专业工艺业务的数据组成，形式工艺模型；3.2)分析工艺准备过程中业务环节之间协同关系，确定数据需求类型，定义业务协同方式，通过数据技术状态定义工艺模型视图状态；3.3)针对飞机工艺准备协同过程，识别业务标签、业务接口和技术状态，获取数据视图，实现艺设计工具的调用。4)机型飞机典型结构件的工艺设计和仿真标准验证。所述的步骤2.1.3)中的工艺知识模型具体包括有：模板类工艺：将典型结构件加工过程中涉及的刀具类型和规格、加工参数集合、工装类型和规格工艺设计要素建立成工艺模板继承工艺设计与分析知识，使工艺员经过简单选择即可获得工艺设计结果；规则类工艺：归纳典型结构件加工工艺设计和分析中积累的经验映射转化为工艺规则，利用工艺规则推理机实现加工工艺知识推理；实例类工艺：将典型工艺设计与分析实例的典型特征提取出来作为检索条件，以工艺设计与分析实例作为检索结果实时工况类工艺：将典型实作模型实时的制造状态、加工因素、设备运行状态和质量状态提取出工艺知识，以供实作模型大数据加工分析。本专利技术创造的有益效果为：通过构建航空数字化设计、工艺仿真的工作标准，有力支持智能制造在设计与工艺模型定义与应用的实现。通过定义、关联和融合工艺设计、加工制造、检验检测等不同过程的各种要素和属性，形成面向数字化设计、数控加工和工艺仿真的体系和规范，使得飞机机加结构件的数字化设计与加工过程有了明确的结构化模型指导，显著降低传统制造过程的随意性和不规范性，有利于工艺知识的共享、推理和应用，从而推动基于模型的飞机零件制造实现从局部模型到全局模型的跨越。本项目将全过程全要素设计与工艺模型与先进设计和工艺知识库相结合，在可进化典型工艺知识库的支持下高效优质生成零件数控加工工艺，通过模型和知识的指导、仿真和规范作用，将有利于克服传统数控工艺设计的上述弊端，推动其从经验依赖型向模型/知识/仿真优化驱动的方向发展。。附图说明图1：全过程流程图。图2：设计、加工特征信息模型图。图3：全过程全要素工艺数据体系框图。图4：飞机工艺知识元挖掘与建模示意图。图5：典型结构数控工艺自动生成方法示意图。图6：零件数控工艺优化技术方案图。具体实施方式本方法如图1所示，从制定标准、知识库构建、构建应用平台和实例验证四个层次全面描述实现智能制造的全部过程。具体包括：1.飞机数字化设计/机加工艺仿真信息集成标准体系1.1机加设计/工艺仿真信息集成定义标准化面向全过程、全要素机加工艺模型定义及相关的加工方法规范的编制，研究设计与工艺模型构建中涉及的构建方法、过程信息、工艺信息、资源信息的完整性定义，进行系统化、体系化、规范化的信息处理和表达。在全过程全要素艺模型体系定义的基础上，分析飞机零件加工和检测的过程、信息、模型、资源、方法等核心内容，归纳总结，并进行语义规范化处理，形成指导全过程全要素工艺模型构建的规范。该规范的研究是针对航空零件数控加工特点，形成的一种飞机典型零件工艺建模技术的应用模式，是对零件加工过程中相关技术的高度总结，是将理论研究、基础技术和生产应用技术研究转化为生产应用的桥梁。针对全过程全要素工艺模型体系构建方法，拟采用元模型方法进行定义。首先定义全过程全要素工艺模型框架，如图2所示。在全过程全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.航空机加件面向智能制造的产品工艺编程仿真的方法，其特征在于：其步骤为：1)飞机数字化设计与机加工艺仿真信息集成标准体系的制定：1.1)机加设计和工艺仿真信息集成定义标准化制定：1.1.1)编制面向全过程、全要素的机加工艺模型定义及相关的加工方法规范，得出设计与工艺模型构建中涉及的构建方法、过程信息、工艺信息、资源信息的完整性定义，并进行系统化、体系化、规范化的信息处理和表达；1.1.2)在全过程全要素艺模型体系定义的基础上，分析飞机零件加工和检测的核心内容，进行语义规范化处理，形成指导全过程全要素工艺模型构建的规范；1.1.3)针对全过程全要素工艺模型体系构建方法，采用元模型建模方法进行元素定义：在全过程全要素的工艺模型的定义的基础上编制相关规范，建立过程、模型、要素之间的关联关系；1.2)建立全过程全要素工艺模型、数据库体系框架：针对面向多设备协同加工，先确定多设备的协同传递要素，定义与工艺加工相关的来自基础制造资源库的机床设备要素信息和设备接口信息，然后建立零件加工过程中涉及的多设备协同要素与设备之间的关联关系，为实际加工中工艺模型的解析提供依据；1.3)得到飞机数字化设计与机加工艺仿真信息集成标准：以步骤1.1)‑1.2)中得到的设计模型和设计特征与加工特征关联关系，建立面向智能制造的飞机数字化设计、机加工艺仿真信息集成标准体系。2)知识库构建技术：2.1)构建知识库：2.1.1)划分飞机结构件制造工艺中关键加工特征及加工阶段，编制基础制造资源的建模规范；根据工艺数据内潜在规律，分种类建立工艺知识模型；收集现场加工数据、质量数据和加工案例，反馈到加工工艺知识元中，并对其进行进化，最终面向飞机结构件和制造工艺构建可进化的结构化工艺知识库与工艺资源库；2.1.2)对典型结构件上关键加工特征与其加工阶段，分类建立工艺知识和资源的关系结构树，使工艺知识库服务于工艺设计和制造过程；2.1.3)划分零件关键加工特征和加工阶段，利用知识描述语言等定义各特征和加工阶段中工艺知识和工艺资源的描述规范，抽取结构件上的关键加工特征，将其换算为能够标识加工特征的矢量，识别仿真分析特征，抽取分析特征要素集合，建立结构化工艺知识模型；2.1.4)通过工艺知识元——结构数据表映射方法，将具有复杂关系的工艺知识元转化为简单结构化的工艺数据库表结构及表关系，另外建立包含加工环境参数和过程质量参数的数据库，形成配合工艺知识库更新的基础环境；2.2)生成基于工艺模板的数控工艺：2.2.1)获取飞机结构件典型结构所属信息，依据获取信息基于规则匹配从工艺知识库中获取典型工艺模板；2.2.2)根据匹配好的典型工艺模板，从工艺知识库中读取工艺信息，进行飞机结构件典型结构的工序决策；3)建立工艺综合仿真平台：3.1)分析飞机制造中专业工艺业务的数据组成，形式工艺模型；3.2)分析工艺准备过程中业务环节之间协同关系，确定数据需求类型，定义业务协同方式，通过数据技术状态定义工艺模型视图状态；3.3)针对飞机工艺准备协同过程，识别业务标签、业务接口和技术状态，获取数据视图，实现艺设计工具的调用。4)机型飞机典型结构件的工艺设计和仿真标准验证。...

【技术特征摘要】
1.航空机加件面向智能制造的产品工艺编程仿真的方法，其特征在于：其步骤为：1)飞机数字化设计与机加工艺仿真信息集成标准体系的制定：1.1)机加设计和工艺仿真信息集成定义标准化制定：1.1.1)编制面向全过程、全要素的机加工艺模型定义及相关的加工方法规范，得出设计与工艺模型构建中涉及的构建方法、过程信息、工艺信息、资源信息的完整性定义，并进行系统化、体系化、规范化的信息处理和表达；1.1.2)在全过程全要素艺模型体系定义的基础上，分析飞机零件加工和检测的核心内容，进行语义规范化处理，形成指导全过程全要素工艺模型构建的规范；1.1.3)针对全过程全要素工艺模型体系构建方法，采用元模型建模方法进行元素定义：在全过程全要素的工艺模型的定义的基础上编制相关规范，建立过程、模型、要素之间的关联关系；1.2)建立全过程全要素工艺模型、数据库体系框架：针对面向多设备协同加工，先确定多设备的协同传递要素，定义与工艺加工相关的来自基础制造资源库的机床设备要素信息和设备接口信息，然后建立零件加工过程中涉及的多设备协同要素与设备之间的关联关系，为实际加工中工艺模型的解析提供依据；1.3)得到飞机数字化设计与机加工艺仿真信息集成标准：以步骤1.1)-1.2)中得到的设计模型和设计特征与加工特征关联关系，建立面向智能制造的飞机数字化设计、机加工艺仿真信息集成标准体系。2)知识库构建技术：2.1)构建知识库：2.1.1)划分飞机结构件制造工艺中关键加工特征及加工阶段，编制基础制造资源的建模规范；根据工艺数据内潜在规律，分种类建立工艺知识模型；收集现场加工数据、质量数据和加工案例，反馈到加工工艺知识元中，并对其进行进化，最终面向飞机结构件和制造工艺构建可进化的结构化工艺知识库与工艺资源库；2.1.2)对典型结构件上关键加工特征与其加工阶段，分类建立工艺知识和资源的关系结构树，使工艺知识库服务于工艺设计和制造过程；2.1.3)划分零件关键加工特征和加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳，李岩，孟凡波，
申请(专利权)人：中航沈飞民用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21