一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法技术

本发明专利技术属于数字化设计与制造相关技术领域，并公开了一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法。该方法包括：S1对于待处理零件的三维结构模型，识别该三维结构模型中的制造特征，以此获得该待处理零件所包括的所有制造特征和该制造特征对应的特征信息；S2对于每个制造特征，确定该制造特征对应的工艺路线，对于该工艺路线中每个加工工艺，根据完成该加工工艺所需的工装资源，采用成本最小原则，选取最优的工装资源组合；S3根据步骤S2中确定的工艺路线和工装资源组合，构建生产总成本计算模型，利用该成本计算模型待处理零件的总成本。通过本发明专利技术，实现零件在设计阶段的成本估算，降低产品研发中不必要成本。降低产品研发中不必要成本。降低产品研发中不必要成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法


[0001]本专利技术属于数字化设计与制造相关
，更具体地，涉及一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法。

技术介绍

[0002]在目前工业软件和芯片产业被国外垄断的现状下，工业4.0时代亟需在加工、装配工艺、制造和信息管理等方面有所突破。在大数据、物联网、云计算等信息技术支持下，各类工业制造软件在对工业产品的全生命周期动态需求设计的响应能力上仍存在提升空间。
[0003]具体地，包括可制造性设计分析软件(DFM)、三维工艺过程设计软件(3DCAPP)，这些工业软件实现的必要条件之一都是工艺知识库支持。工艺知识库提供工艺知识服务，工艺知识是制造业发展和创新的基础。工艺知识管理能高效地将企业工艺知识资源收集整理并利用起来。对于工艺设计和制造过程中的工艺基础资料，以规范统一的模式存储在信息系统中，通过有效管理，将具有多样性、复杂性的工艺知识收集起来，能使工艺知识库转化为有效的生产力。
[0004]在产品的生命周期中，设计阶段的投入费用在总成本的占比只有5％左右，但是却影响着产品开发总成本的70％
‑
80％，因此在设计阶段对产品的成本进行仿真对降低产品成本有着重要的意义。产品的设计过程决定了产品的关键功能的实现，制造成本是在设计阶段决定的，它们的定义往往会影响生产过程中使用的材料、机器和人力资源的选择。在这种情况下，设计阶段的制造成本计算就成为一项重要的任务。在设计中设计人员的一些细微的修改往往会造成成本的增加，而这些修改引起的工艺变化而增加的成本只有后期和成本核算人员才能发现。
[0005]因此，实时的产品成本估算技术可以在设计阶段具体地计算设计零件的成本，而无需通过工艺人员和成本管理人员的成本核算，设计人员可以通过对零件的几何特征的修改来降低成本有利于避免新品研发中不必要的成本，可以实现设计阶段新品达到或低于目标成本时，再投入生产。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法，实现零件在设计阶段的成本估算，降低产品研发中不必要成本。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法，该方法包括下列步骤：
[0008]S1对于待处理零件的三维结构模型，识别该三维结构模型中的制造特征，以此获得该待处理零件所包括的所有制造特征和该制造特征对应的特征信息；
[0009]S2对于每个制造特征，根据该制造特征对应的特征信息，确定该制造特征对应的工艺路线，对于该工艺路线中每个加工工艺，根据完成该加工工艺所需的工装资源，采用成本最小原则，选取最优的工装资源组合；
[0010]S3根据步骤S2中确定的工艺路线和工装资源组合，构建生产总成本计算模型，利用该成本计算模型待处理零件的总成本。
[0011]进一步优选地，在步骤S1中，所述制造特征按照下列方法获得：
[0012]首先，提取所述三维结构的几何拓扑信息，将该几何拓扑信息解析为图的格式；其次，将该转化为图的格式的几何拓扑信息与预设数据库中的几何特征图进行比对，以此确定该几何拓扑信息对应的特征类型，即实现制造特征的识别。
[0013]进一步优选地，在步骤S1中，所述制造特征对应的特征信息包括公共信息和特征信息，所述公共信息包括零件名称，零件类别，材料代号，零件体积，热处理方式，零件批量；所述特征信息包括制造特征名称，制造特征类别，特征尺寸值，特征工艺要求信息，其中，所述特征工艺要求信息包括表面粗糙度，公差等级。
[0014]进一步优选地，在步骤S2中，所述工装资源包括机床、刀具、夹具和消耗品。
[0015]进一步优选地，在步骤S2中，所述成本最小原则按照下列方式进行：
[0016]对于所述机床、刀具、夹具或消耗品的选择，当满足预设条件的机床、刀具、夹具或消耗品有多个时，选择成本最低的。
[0017]进一步优选地，在步骤S3中，所述生产总成本的计算模型按照下列关系式进行：
[0018]C＝C
m
+C
p
+C
o
[0019]其中，C是生产总成本，C
m
是材料成本，C
p
是加工成本，C
o
是间接成本。
[0020]进一步优选地，所述材料成本按照下列关系式计算：
[0021]C
m
＝v
毛
×
ρ
m
×
w
m
[0022]其中，v
毛
是毛坯体积，ρ
m
是材料的密度，w
m
是材料的单位质量成本。进一步优选地，所述间接成本C
o
按照下列关系计算：
[0023]C
o
＝C
f
+C
w
+C
c
[0024]其中，C
f
是工具维修成本，C
w
是次品报废成本和C
c
是消耗品成本构成。
[0025]进一步优选地，所述加工成本C
p
按照下列关系计算：
[0026][0027]其中，w
i
是机器i的单位时间费率，T
i
是机器i工作时间；w
l
是材料的密度，T
总
是总时间，包括机器加工时间、生产准备时间为和设备更换时间，i是机器编号，n是机器总数量。
[0028]进一步优选地，所述总时间T
总
按照下列关系计算：
[0029][0030]其中，生产准备时间T
p
为和设备更换时间T
c
。
[0031]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
[0032]1.本专利技术的数据源为零件全三维零件模型，区别于二维CAD无法自动识别制造特征的痛点问题，也针对企业只利用三维CAD存储造型信息，而没有将三维标注的工艺信息应用到优化设计迭代中来，通过特征识别结合工艺决策，提供了一种定量的零件成本评估方法，也是对于MBD模型一种的新的应用方案；
[0033]2.本专利技术基于工艺知识库，提出了成本定量计算的方法，基于制造特征加工的逻辑操作序列，模拟加工的资源配置过程，实现自动化工艺决策，在设计阶段就得到成本的数据，区别于传统的先设计再规划工艺再核算成本的复杂流程，有利于缩短产品的开发流程，将降低成本作为优化设计的目标，形成自适应设计；
[0034]3.本专利技术在工艺决策阶段对于有多个结果的情况，采用了基于成本排序的唯一决策方法，是因为在工艺决策的过程中不止有唯一的决策方法，在多种方法中选择成本最少的加工方案最符合实际情况，也使得设计变动时可以直观有效地评估成本的升高和降低；
[0035]4.本专利技术进一步优化了成本定量计算模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：S1对于待处理零件的三维结构模型，识别该三维结构模型中的制造特征，以此获得该待处理零件所包括的所有制造特征和该制造特征对应的特征信息；S2对于每个制造特征，根据该制造特征对应的特征信息，确定该制造特征对应的工艺路线，对于该工艺路线中每个加工工艺，根据完成该加工工艺所需的工装资源，采用成本最小原则，选取最优的工装资源组合；S3根据步骤S2中确定的工艺路线和工装资源组合，构建生产总成本计算模型，利用该成本计算模型待处理零件的总成本。2.如权利要求1所述的一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法，其特征在于，在步骤S1中，所述制造特征按照下列方法获得：首先，提取所述三维结构的几何拓扑信息，将该几何拓扑信息解析为图的格式；其次，将该转化为图的格式的几何拓扑信息与预设数据库中的几何特征图进行比对，以此确定该几何拓扑信息对应的特征类型，即实现制造特征的识别。3.如权利要求1或2所述的一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法，其特征在于，在步骤S1中，所述制造特征对应的特征信息包括公共信息和特征信息，所述公共信息包括零件名称，零件类别，材料代号，零件体积，热处理方式，零件批量；所述特征信息包括制造特征名称，制造特征类别，特征尺寸值，特征工艺要求信息，其中，所述特征工艺要求信息包括表面粗糙度，公差等级。4.如权利要求1所述的一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法，其特征在于，在步骤S2中，所述工装资源包括机床、刀具、夹具和消耗品。5.如权利要求4所述的一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法，其特征在于，在步骤S2中，所述成本最小原则按照下列方式进行：对于所述机床、刀具、夹具或消耗品的选择，当满足预设条件的机床、刀具、夹具或消耗品有多个时，选择成本最低的。6.如权利要求1所述的一种基于工艺知识的零件自适应成本估算方法，其特征在于，在步骤S3中，所述生产总成本的计算模型按照下列关系式进行：C＝C
m
+C
...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭义兵，吴竟宁，雷若山，杜莹莹，汤旭，吴泓晋，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：