【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复杂结构零件机械加工数据管理系统及其应用方法。
技术介绍
1、复杂结构零件的高效精密加工不仅是国家重大战略需求的核心，也是国际工程科学的前沿领域。其技术复杂性、研发周期的长久性和巨大的资金需求，使得复杂零件精密制造成为了现代工业中的一项顶尖挑战，素有“现代工业皇冠上的明珠”之称。与欧美等机械制造强国相比，我国在难加工材料的切/磨削技术水平上仍存在一定的差距。主要体现在相关数据知识的系统性梳理、归纳及评估不足，导致数据知识重用推理与快速编程等使能工具的开发和应用不够成熟。这直接影响了复杂结构零件的加工精度和一致性，进而影响了零件的整体性能和可靠性。
2、同事目前国内现有的加工数据库、知识库与工艺软件大都是独立存在，没有与工艺软件相配套的模型库、算法库，实用性较差；并且缺乏有效的工艺数据与知识挖掘、推理技术，较难实现知识的自动更新，缺乏对规则知识的自学习能力，一旦加工环境改变，原有的工艺数据与知识不能很好地指导新工艺问题的决策。
3、综上所述，虽然国内外在数据库和工艺软件的研究方面已经取得了一定的成果，但仍需进一步探索和创新，以满足复杂结构零件难加工材料切/磨削技术的数据知识管理需求。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术所存在的上述不足而提供一种复杂结构零件机械加工数据管理系统及其应用方法。
2、本专利技术所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术基于一种复杂结构零件机械加工
4、切/磨削基础数据库包括材料切/磨削过程中的力、温度、切屑形态、刀具磨损、表面完整性关键指标如加工表面三维形貌、微观组织、微观硬度、残余应力等数据。数据的入库标准是对于通过切/磨削模拟加工获取的试验检测数据，采用刀/磨具参数-工件材料-工艺参数-切削数据的格式录入切/磨削基础数据库，每条入库数据应达到包含工件材料、工艺参数、刀/磨具参数、切削数据完整信息的标准；具体材料数据包括组成成分、常规力学性能、本构参数等，刀具数据包括几何角度、基体材料、涂层材料等，加工参数包括切/磨削速度、厚度、冷却润滑等。
5、切/磨削工艺基础数据库包括盘心孔、过渡圆角、加强筋、薄壁圆环、凸台、凹槽、孔、安装边、腹板等15个典型结构及其工艺特征；利用典型几何特征进行参数化建模，还包括加工工艺等信息，形成满足数据交换的几何特征模型；采用人工神经网络技术构建加工工具参数、性能与零件结构特征、材料属性的交叉关联，形成加工需求与加工工具数据集的智能关联网络，实现零件几何特征加工方法和工具智能排序和推荐。
6、工艺过程数据库通过采集现场加工过程中切削力/热、刀具磨损、加工效率、加工精度、表面质量、等数据，并结合零件材料(牌号、热处理状态)，毛坯形式、典型结构特征、工艺路线、加工阶段、基准选择、余量分配、工序等数据，建立3类典型零件现场加工数据的采集策略和规范；通过对工况数据进行聚类分析，获得典型零件在不同工艺条件下的工艺过程数据分布特性及规律；开发深度学习算法，开发工艺过程数据知识预测模型，第一类零件的加工有效数据为：切削力/热、刀具磨损、加工效率、加工精度、表面质量、加工变形、振颤和表面完整性。第二类零件的加工质效数据为：切削力/热、刀具磨损、加工效率、加工精度、表面质量、加工变形、振颤。第三类零件的加工质效数据为：切削力/热、刀具磨损、加工效率、加工精度、表面质量、表面完整性；形成工艺过程数据-加工质效评估规范，建立匹配评估要求的工艺策略、切削参数范围。
7、本专利技术基于一种复杂结构零件机械加工数据管理系统的应用方法，包括：
8、在建立的三个数据库的基础上，采集零件制造中各工序的数据、工艺知识、工装与装备的数据，进行层次化数据库与使能工具的迭代优化及集成应用，打通数据库、快速编程、物理仿真等各软件间的数据传输。
9、对产品应用链进行对象划分、以工艺链和技术链的内涵为具体内容，制定典型几何结构特征的数控编程模板，根据识别几何特征与参数信息，推荐刀/磨具类型、加工参数及编程策略，开展典型结构特征数控加工快速编程及加工方案设计。
10、构建典型零件物理仿真环境、典型结构加工模型、刀具模型，基于典型材料切削性能数据开展数控程序、加工方案、加工广场的物理仿真，制定数控程序仿真评价及优化方案。
11、本专利技术的有益效果与优点在于：
12、本专利技术突破层次化数据知识建模技术，构建层次化工艺知识体系，实现知识的有效组织和管理；通过对关键材料切/磨削试验分析，建立工艺参数与表面品质映射关系，形成切/磨削试验规范；然后通过典型零件加工特征工艺建模及工艺性能评估等技术，建立特征的工艺数据处理与入库规范；再采集典型零件的工艺过程数据，形成现场数据的评估方法；最后通过对加工工艺数据存储/挖掘/进化与推理技术，实现数据之间的双向映射，建立切/磨削基础、切/磨削工艺、工艺过程三层数据库；通过切/磨削基础数据库及数控编程模板，推荐特征对应的刀/磨具类型、加工参数及编程策略，实现典型结构的快速编程以及物理仿真验证。本专利技术针对目前复杂结构零件数据知识庞大、关联规则复杂，工艺策略与参数依赖于经验知识，选择保守等问题，开发一种典型零件机械加工数据管理系统及其应用方法。实现复杂零件制造全过程优化，缩短工艺设计周期，降低工艺设计成本，进而达到全面提升工艺设计能力的目标。
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1.一种复杂结构零件机械加工数据管理系统及其应用方法，其特征在于：数据知识平台的搭建与应用方法包括以下步骤：
2.进行层次化数据库与使能工具之间的数据优选、典型几何特征加工数据映射功能的集成应用研究。开展工艺知识驱动的快速编程技术研究，集成工艺知识快速编程模板及策略，实现基于零件工艺加工策略的快速编程，并进行典型零件切削加工工艺的物理仿真验证。
3.根据权利要求1所述的一种复杂结构零件机械加工数据管理系统及其应用方法，其特征在于，面向关键材料、特征结构、典型零件的切/磨削工艺试验数据，用神经网络方法实现机械加工层次化工艺数据知识的分类，同时运用数据知识混合驱动的方法建立机械加工层次化工艺模型；在此基础上，对典型加工特征与工况进行梳理，制定统一的数据采集、处理与数据的提炼规范。在建设工艺数据知识建模方法及体系的基础上，形成工艺数据数字化存储与应用的标准规范与指南。
4.根据权利要求1所述的一种复杂结构零件机械加工数据管理系统及其应用方法，其特征在于，围绕关键材料切/磨削基础试验，得出切/磨削参数对力、温度以及加工表面微组织、微力学状态的影响规律，
5.根据权利要求1所述的一种复杂结构零件机械加工数据管理系统及其应用方法，其特征在于，针对典型的复杂结构零件，从盘心孔、过渡圆角、加强筋、薄壁圆环、凸台、凹槽、孔、安装边、腹板等15个方面分类分析典型结构及其工艺特征，进行典型结构特征的参数化建模与分析，建立面向结构特征的加工工艺模型，开展基于特征的加工工艺性能评估与优化研究，开发复杂结构零件典型特征加工工艺数据库；围绕零件层级的工艺过程数据采集、分析、评估、优化和应用需求，研究现场加工数据的采集方法，制定梳理采集模板，搜集梳理现有工艺基础数据，检测采集特性工艺数据，形成数据知识入库规范，建立典型零件工艺过程数据库；制定相应的数据处理与入库规范，并将工艺知识获取、人工智能推理与数据库系统有机结合，使数据库运行过程对用户透明，简化用户操作。
6.根据权利要求1所述的一种复杂结构零件机械加工数据管理系统及其应用方法，其特征在于，开展工艺知识驱动的快速编程与物理仿真研究；用户可以使用数控编程模板工具，通过切/磨削基础知识库及使能工具针对切/磨削特征推荐刀/磨具类型、加工参数及编程策略，开展典型结构特征数控加工快速编程及加工方案设计；具体可通过输入材料数据、特征数据、设备数据，检索到完整的相关资源数据，后在工艺基础数据库以及工艺过程数据库检索到相匹配的工艺参数信息；根据用户输入的材料信息以及优化算法，计算出初步的最佳切削参数（如刀具类型、切削速度、进给率等），同时用户可以根据自己的经验和需求手动调整部分参数，并通过用户界面上的相应控件进行查看和调整；通过构建典型零件物理仿真环境、典型结构加工模型、刀具模型，基于典型材料切削性能数据开展数控程序、加工方案、加工过程的物理仿真验证，验证工艺加工数据的工艺可行性。
...【技术特征摘要】
1.一种复杂结构零件机械加工数据管理系统及其应用方法，其特征在于：数据知识平台的搭建与应用方法包括以下步骤：
2.进行层次化数据库与使能工具之间的数据优选、典型几何特征加工数据映射功能的集成应用研究。开展工艺知识驱动的快速编程技术研究，集成工艺知识快速编程模板及策略，实现基于零件工艺加工策略的快速编程，并进行典型零件切削加工工艺的物理仿真验证。
3.根据权利要求1所述的一种复杂结构零件机械加工数据管理系统及其应用方法，其特征在于，面向关键材料、特征结构、典型零件的切/磨削工艺试验数据，用神经网络方法实现机械加工层次化工艺数据知识的分类，同时运用数据知识混合驱动的方法建立机械加工层次化工艺模型；在此基础上，对典型加工特征与工况进行梳理，制定统一的数据采集、处理与数据的提炼规范。在建设工艺数据知识建模方法及体系的基础上，形成工艺数据数字化存储与应用的标准规范与指南。
4.根据权利要求1所述的一种复杂结构零件机械加工数据管理系统及其应用方法，其特征在于，围绕关键材料切/磨削基础试验，得出切/磨削参数对力、温度以及加工表面微组织、微力学状态的影响规律，切削界面力-热耦合作用对工具磨损的影响机制。根据入库标准，将材料成分和力学性能参数、刃口微观几何信息、刀具材料与涂层、加工形式、环境温度、冷却润滑、切/磨削速度与厚度，通过试验设备采集的力、温度、切屑图形、三维形貌、表层组织、残余应力、表层硬度、刃口破损或磨损形式等信息实验数据储存在数据库中，为材料切/磨削加工基本工艺参数范围的选择、正向工艺设计中工艺参数域的确定提供支撑。
5.根据权利要求1所述的一种复杂结构零件机械加工数...
【专利技术属性】
技术研发人员：许林，何川，
申请(专利权)人：海瑞弗数字能源技术赣州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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