特征成型方式的可重构加工中心配置优化方法
伯特利数控 加工中心 钻攻中心
前言：
随着化经济的发展和市场需求变化的驱动，在一个产品族中以大批量生产的效率和成本，来提供满足不同客户需求的个性化定制产品的生产模式已经成为制造业的发展趋势，如大批量定制生产。而现有的机床、组合加工中心难以响应零件品种的多变，cnc加工中心则难以实现零件大批量的高速生产。即使现代的制造企业正在尝试增加加工中心和组合加工中心的柔性和研发高速的数控加工中心，但这些加工中心的设计仍然是对固定需求的设计，加工中心本身的配置依然不能转换和升级，在设计初，这些加工中心往往包含冗余的生产能力和功能，而且随着市场需求的变化，一旦加工中心设计的速度赶不上需求变化的速度，其还会出现生产能力或者功能的不足。
正因为现有的加工中心都难以快速、经济的去响应市场需求的变化，1996年美国密歇根大学可重构制造工程研究中心（erc/rms)提出了可重构加工中心[1](reconfigurable machine tools)的概念。其*性在于它采用模块化、开放的硬、软件结构，能够快速、经济地重构来转换加工中心配置，以迅速地响应由于市场/客户需求的变化所引起的工序需求(加工特征和周期)的变化[2]。rmt作为一种新概念加工中心，目前学术界对其的研究主要集中在理论层面及rmt的配置方法上。y.-m.moon和s.kota[3]提出了一种rmt的运动合成方法，并开发了基于该方法的计算机软件。yueh. yin[4]等提出了基于形象思维的rmt人机交互设计方法，并通过一个切管加工中心的设计案例证明了其有效性。李爱平[5]等提出了基于图文法的rmt配置规划方法，使用图文法直观而形象地刻画动态体系结构的配置行为，利用基于图文法的平行模块配置技术，实现了体系结构图模型在具体系统配置规划中的物理实施。许虹[6]等提出了 一种在可重构加工中心配置设计的初期，对加工中心整个寿命周期的变化需求(零件混流和产量），生成经济的经过整个寿命周期所有需求阶段的配置路径的方法。张广鹏[7]等基于创成设计方法建立了以工艺方案为依据的可重构加工中心功能模块群设置方法。曾法力[8]等提出了基于商空间理论的可重构加工中心粒计算方法。上述rmt的配置方法主要集中在基于零件加工工艺需求的加工中心可重构设计方法，部分方法需要通过人机交互辅助实现加工中心结构的重构设计。本文综合了上述研究成果，提出了一种基于零件特征成型的rmt结构配置方法，完成零件结构创成运动向rmt结构配置的映射，并对配置方案进行评价寻优。
1零件特征成型方式描述
大部分零件特征需要通过机械加工来实现，即需要加工中心和刀具的耦合运动来创成特征。因此，从零件特征成型的方式来分析，可以认为特征是工件、刀具运动自
由度及相关状态的合成。本文对特征成型方式及相关元素定义如下：
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正因为现有的加工中心都难以快速、经济的去响应市场需求的变化，1996年美国密歇根大学可重构制造工程研究中心（erc/rms)提出了可重构加工中心[1](reconfigurable machine tools)的概念。其*性在于它采用模块化、开放的硬、软件结构，能够快速、经济地重构来转换加工中心配置，以迅速地响应由于市场/客户需求的变化所引起的工序需求(加工特征和周期)的变化[2]。rmt作为一种新概念加工中心，目前学术界对其的研究主要集中在理论层面及rmt的配置方法上。y.-m.moon和s.kota[3]提出了一种rmt的运动合成方法，并开发了基于该方法的计算机软件。yueh. yin[4]等提出了基于形象思维的rmt人机交互设计方法，并通过一个切管加工中心的设计案例证明了其有效性。李爱平[5]等提出了基于图文法的rmt配置规划方法，使用图文法直观而形象地刻画动态体系结构的配置行为，利用基于图文法的平行模块配置技术，实现了体系结构图模型在具体系统配置规划中的物理实施。许虹[6]等提出了 一种在可重构加工中心配置设计的初期，对加工中心整个寿命周期的变化需求(零件混流和产量），生成经济的经过整个寿命周期所有需求阶段的配置路径的方法。张广鹏[7]等基于创成设计方法建立了以工艺方案为依据的可重构加工中心功能模块群设置方法。曾法力[8]等提出了基于商空间理论的可重构加工中心粒计算方法。上述rmt的配置方法主要集中在基于零件加工工艺需求的加工中心可重构设计方法，部分方法需要通过人机交互辅助实现加工中心结构的重构设计。本文综合了上述研究成果，提出了一种基于零件特征成型的rmt结构配置方法，完成零件结构创成运动向rmt结构配置的映射，并对配置方案进行评价寻优。
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大部分零件特征需要通过机械加工来实现，即需要加工中心和刀具的耦合运动来创成特征。因此，从零件特征成型的方式来分析，可以认为特征是工件、刀具运动自
由度及相关状态的合成。本文对特征成型方式及相关元素定义如下：
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