● 摘要
三维数字化工艺设计是连接三维产品设计和数字化制造的重要环节。随着制造业信息化的快速发展，以三维产品信息为输入，利用工艺知识进行工艺决策显得尤为重要。然而，三维产品信息的集成化程度不足以支持工艺决策过程，工艺知识的重用度以及工艺决策的智能化程度也仍有待提高。本论文以三维产品信息表达为基础，围绕机械加工工艺设计过程，用智能化手段从三维工艺建模、工艺决策知识以及三维工艺信息表达三方面重点进行了研究。利用理论研究成果，开发了基于知识的工艺决策原型系统，对促进工艺知识重用以及信息在不同系统中的传递，实现三维数字化工艺设计集成应用具有重要理论与现实意义。本论文立足于构建三维数字化工艺设计集成框架，建立了三维工艺模型，从制造特征信息模型、加工工艺知识模型、制造资源信息模型以及动态三维工艺信息模型四个方面，分别为产品设计与工艺设计集成、工艺知识的组织及应用、制造资源的分类及能力定义以及三维工艺信息的表达提供了依据。针对三维工艺设计过程具有一定流程层次的特点，将工艺决策过程划分为加工方法决策、制造资源选择、工艺排序及工序划分、工步尺寸计算和切削参数匹配等步骤，利用工作流思想，将其制定为相应的工艺决策流程模板以指导工艺决策过程。在具体工艺决策步骤中，利用规则引擎技术，把工艺知识转化为可支持决策过程的规则，以实现工艺决策过程的智能化。为丰富三维工艺信息的表达方式，同时将三维模型与工艺信息紧密关联，本论文通过引入流、快照及动态场景技术，对由工艺活动集合组成的三维工艺信息赋予时间关系属性，从流、时间节点及动态场景条件三个视角实现三维工艺信息的流、快照及动态场景展示。本论文在以上技术方法研究的基础上，开发了基于知识的智能工艺决策系统PPDS（Process Planning Decision-making System）,实现了对工艺知识的管理及基于知识的工艺决策，同时通过与特征信息提取模块和三维工序模型生成模块进行集成，实现了三维数字化工艺设计集成应用。