基于STEP—NC的工艺设计和工步序列优化技术16287.docx

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1、基于STTEPNC的的工艺设设计和工工步序列列优化技技术摘要：数数控技术术诞生550年来来，它已已取得了了很大的的发展，CNC系统已成为现代制造系统中的核心组成部分。然而，-直以来，数控系统主要采用国际标准ISO 6983作为NC编程的数据接口，这种数据接口使得当前CNC系统存在着许多不足之处。当前，国际标准化组织ISOTC184/SCI正在制定能够满足CAC/CAM与CNC系统进行数据交换的标准-STEP-NC(ISO 14649)。伴随着STEP-NC标准的制定，-种基于STEP-NC的CNC(STEP-CNC)系统引起了世界范围内的广泛重视。STEP-NC数据接口的出现，不但为实现智能化

2、、柔性化和开放式的CNC系统奠定了基础，而且也为CNC系统与其它系统间的信息交流和共享提供了可能。本文首次次对STTEP-NCC及其在在零件整整个制造造过程中中的应用用技术进进行了全全面而深深入的研研究。在在深入分分析和研研究STTEP-NCC数据模模型的基基础上，对对其在CCNC系系统、工工艺设计计以及CCAD/CNPP/CNNC系统统集成方方面等的的应用技技术分别别进行了了深入的的研究。关键词: STTEP-NCC; SSTEPP-CNNC; 工步序序列优化化; CCAD/CAPPP/CCNC系系统集成成AbsttracctCNC tecchnoologgy wwas borrn 550

3、yyearrs aago, itt haas aachiieveed ggreaat ddeveeloppmennt, andd CNNC ssysttem hass beecomme tthe corre oof mmodeern mannufaactuurinng ssysttem commponnentts. Howweveer, alll allongg, ddigiitall coontrrol sysstemm ISSO 669833 innterrnattionnal staandaard useed mmainnly as an NC proograammiing datta

4、iinteerfaace, daata intterffacee thhat makkes thee cuurreent CNCC syysteems, thheree arre mmanyy shhorttcomminggs. Currrenntlyy, tthe Intternnatiionaal OOrgaanizzatiion forr Sttanddarddizaatioon IISOTTC1884/SSCI beiing devveloopedd too meeet thee CAAC / CAAM aand CNCC syysteem ffor datta eexchhangge

5、 sstanndarrd - STTEP A NNC (ISOO 1446499). Witth tthe STEEP sstanndarrds forr a NC, a NC bassed on STEEPss CNNC (STEEP aa CNNC) sysstemm caauseed tthe worrld widde aatteentiion. STTEP datta iinteerfaace of a NNC aappeearaancee, nnot onlly iinteelliigennt, fleexibble andd oppen CNCC syysteem llaidd t

6、hhe ffounndattionn, bbut alsso ffor thee CNNC ssysttem andd ottherr syysteems of infformmatiion excchannge andd shhariing posssibble.Thiss iss thhe ffirsst oof SSTEPP NCC annd iin tthe parrts of a wwholle mmanuufaccturringg prroceess tecchnoologgy ffor thee apppliicattionn off a commpreehennsivve aa

7、nd in-deppth stuudy. STTEP-deppth anaalyssis andd reeseaarchh inn a datta mmodeel bbaseed oon tthe NC, itts iin tthe CNCC syysteem, proocesss ddesiign andd CAAD / CNNP / CNNC ssysttemss innteggrattionn annd ootheer aappllicaatioon ttechhnollogyy weere carrrieed oout in-deppth stuudy.Key worrds: STTE

8、P-NCC; SSTEPP-CCNC; prroceess steep ssequuencce ooptiimizzatiion; CAAD / CAAPP / CCNC sysstemm innteggrattionn一，导言言自从200世纪500年代第第-台数数控机床床诞生以以来，数数控技术术已经取取得了日日新月异异的发展展，特别别是与今今天迅速速发展的的电子工工业和计计算机技技术相结结合，更更显示出出其优越越的性能能，数控控机床己己经成为为航空、航航天、造造船、汽汽车等工工业部门门中必不不可少的的加工设设备。然然而，一一直以来来，数控控系统主主要采用用国际标标准ISSO 669833作为

9、NCC编程的的数据接接口，这这种数据据接口使使得当前前CNCC系统存存在着许许多不足足之处。今今天，国国际标准准化组织织ISOO TCC1844/SCCl正在在制定能能够满足足CADD/CAAM与CNCC系统进进行数据据交换的的标准STEEP-Ne(ISOO 1446499)。伴伴随着SSTEPP-NNe的制制定，一一种基于于STEEP-NC的的CNCC系统引引起了世世界范围围内的广广泛重视视。STTEP-NCC数据接接口的出出现，不不但为实实现CAAD/CCAM与与CNCC系统之之间的信信息交流流和共享享提供了了可能，而而且也为为实现智智能化的的CNCC系统奠奠定了基基础。下下面将着着重对S

10、STEPP-NNC及其其目前对对它的应应用研究究和发展展进行概概述和分分析。智能化和和集成化化是现代代制造系系统未来来的发展展趋势之之一。虽然然通过产产品数据据交换标标准 (staandaard forr thhe eexchhangge oof pprodductt moodell daata，STEP)以及计计算机技技术和信信息通信信技术，可可以在一一定程度度和范围围内实现现 CAAD/CCAPPP/CAAM系统统之间的的信息集集成和共共享，但但是与作作为现代代制造系系统核心心基础的的数控加加工的集集成问题题多年来来却很少少得到重重视，CCAD/CAMM系统-直采用用 ISSO 66983

11、3向CNCC系统传传送NCC程序。可可见，为为了在计计算机辅辅助系统统 (CommputterAAideedsyysteem，CAss)与CNCC系统之之间实现现数据共共享与交交换，现现代CNNC系统统还需要要进-步完善善和发展展，以满满足基于于信息的的现代制制造系统统如智能能化与网网络化制制造的需需要。因因此，目目前国际际标准化化组织正正在制定定能满足足CASS系统与与CNCC系统进进行数据据交换的的标准STEEP- NNC(IISO 146649)，其目目的是取取代目前前普遍使使用的NNC编程程接口标标准ISSO69983，提提供一种不依依赖任何何具体系系统的中中性机制制。STEPP-NC

12、C本质上上是STEP标准在在NC领域域的扩展展。STTEP定定义了CCAD设设计数据据标准，STEP-NC基于STEP并包含了制造信息，它详细说明了各种NC工艺方法的信息内容和语意。它用制造信息注释产品/零件设计信息，制造信息包括材料、制造特征、工具需求、工步等信息。STEPP-NCC定义了了一个新的的STEP应用协协议(AAP2338)作作为CAAM与CNCC之间的的数据交交换规范范。APP2388涵盖了了产品从从设计到到成品全全过程的的所需的的全部信信息，如如三维几几何信息息(APP2033/APP2144)、特特征信息息(妙2244)、制制造信息息和检测测信息(AP2219)等。STEP

13、P-NCC是欧盟盟ESPPRITTIV2297OOS计划划(19999-20001)的STEEP-NC项目目的名称称。19994年年至19996年年，德国国阿亨工工业大学学在欧盟盟项目OOPTIIMALL(ESPRITTllll56443)中中就开始始研究这这种数据据模型。在在这个项项目中，基基于STTEP的的三维铣铣削模型型数据模模型首次次用作CCAM和和CNCC的接口口。在后后续的项项目ESSPRJJTW2297OOS中，研研究范围围扩大到到2.55D铣削削和其它它加工方方法如车车削和电电火花加加工 (Ellecttronn Diischhargge MMachhiniing，EDMM)。

14、STEP-NCC已经得得到世界界范围内内广泛认认同，220022年初，由由欧美、美美国、瑞瑞士和韩韩国组成成的联盟盟在国际际性项日日IMSSS兀P-NCC中继续续对其进进行完善善。目前前，ISSO 1146449的总总体框架架和铣削削数据模模型己经经于20001年年发布了了国际标标准草案案(DrrafttIntternnatiionaalsttanddardd，DISS)，其它它加工方方法的数数据模型型定义很很快将会会发布。到目前，STEP-NC国际标准谁案 (ISO DIS14649)已经形成。有关的基本规则与铣削加工的标准(草案)已完成，包括概述与基本原理(Partl:overviewan

15、dFundamental principles)、通用的工艺数据 (part10:generalproeessdata)、铣削工艺数据(Part 1:process data for milling)和铣削刀具(part111:toolsfor milling)等。正在制定的STEP-NC标准有:车削加工数据(part12: process data for turning)、电火花加工(part13: process data for EDM)、木材和玻璃加工 (part14)、检测(part15)等。STEPP-NCC标准在在世界范范围内不不断获得得越来越越多的支支持。随随着STEP-NC

16、C标准的的建立，人人们越来来越重视视基于SSTEPP-NCC的CNCCSTTEP-CNNC系统统的研究究和开发发。由于于STEP-NCC提供各各种“加工什什么”(即产品品信息)和“怎样加加工”(工艺过过程)的信息息，所以以STEP-CNNC能够够支持各各种智能能化功能能，而基基于 IISO 69883的传传统的CCNC系系统则无无法实现现。STTEP-NCC作为一个CADD/CAAM和CNCC系统之之间进行行信息交交换的数数据接口口，相比比于传统统的 IISO 69883具有有以下的的特点和和优点:(1)SSTEPP-NCC与STEP兼容。CCNC系系统不需需要转换换就可直直接使用用三维CCA

17、D数数据控制制机床。(2)在在 ISSO 669833中，信信息流自自顶向下下(从CADD经CAMM到CNCC系统)，缺少少协同支支持。而而采用SSTEP-NCC能够在在CADD/CAAM与CNCC系统之之间实现现双向数数据传送送，这样样可直接接将在机机床上修修改的信信息反馈馈给上游游的CAAD/CCAM系系统或工工艺规划划部门，在在系统之之间实现现信息和和知识共共享，同同时也为为不同部部门实现现协同工工作提供供了-种机制制。(3)SSTEP-NCC采用特特征技术术，容易易实现 CADD/CAAM/CCAPPP/CNNC的信信息集成成。(4)基基于STEP-NCC的CNCC系统能能够直接接读取

18、自自由曲线线曲面信信息，因因此能够够使用样样条插补补技术，以以改善加加工表面面质量。(5)SSTEPP-NCC提供了了-种中中性机制制，与CCAD/CAMM系统、机机床或CCNC系系统制造造商无关关，程序序具有良良好的互互操作性性和可移移植性。(6)采采用STTEP-NCC能够使使CNCC系统的的功能更更加丰富富和实现现智能化化。基于于STEP-NCC的CNCC系统可可以输入入完整的的零件信信息和加加工过程程信息，这这样CNNC系统统就可以以实现刀刀具路径径自动生生成、刀刀具自动动选择、工工艺支持持、自动动进刀和和退刀、安安全性检检查以及及加工过过程优化化等功能能，为CCNC系系统进行行自主加

19、加工提供供了基础础。(7)SSTEPP-NCC使CNCC系统更更可靠、更更安全、更更容易使使用。据据 SuuperrModdel项项目估算算，在中中小批量量生产中中，使用用STEP-NCC可以减减少零件件编程时时间355%、减减少生产产准备时时间755%、减减少零件件加工时时间500%，以以及取消消45000多个个后置处处理程序序。(8)SSTEP-NCC采用面面向对象象的方法法和特征征技术，了了吏NCC程序具具有很高高的结构构化程度。(9)基基于STTEP-NCC的CNCC系统使使用图像像接口(UI)，编程程界面好好，使现现场编程程和程序序修改方方便、容容易。可见，SSTEPP-NCC着眼于

20、于全生命命周期产产品数据据的无纷纷生接，为为CNCC系统的的开放性性和智能能化提供供了广阔阔的发展展空间，同同时也解解决了CCNC系系统与CCAX系系统之间间的双向向信息交交换问题题，为真真正实现现开放式式CNCC系统和和网络化化制造奠奠定了坚坚实的基基础，必必将对现现代自动动化制造造技术的的发展产产生巨大大而深远远的影响响。第二章SSTEPP-NCC简介为了方便便和更好好地理解解本论文文的研究究内容，有有必要首首先对一一些相关关的概念念进行简简单介绍绍。STEPP-NCC实质上上是在SSTEPP的基础础上，将将其应用用范围扩扩展到CCNC系系统，这这从其名名称亦可可看出，因因此，在在介绍SS

21、TEPP-NCC之前首首先要对对STEEP作-简单单介绍。制制定STTEP-NCC标准的的目的是是使NCC程序具具有可交交换性，即即在CAAD、CAMM和CNCC系统之之间实现现信息共共享，从从而能够够快速完完成从CCAD到到产品加加工的整整个技术术准备过过程。随着几何何造型技技术的发发展，220世纪纪70年代代后期各各种CAAD系统统逐渐得得到广泛泛应用。鉴鉴于在大大型企业业中各种种信息交交换量，特特别是所所制造产产品的定定义(描述)数据量量很大，通通过蓝图图这-传统手手段进行行交换，其其效率远远远不能能满足计计算机辅辅助技术术的需求求，于是是人们开开始提出出希望通通过计算算机进行行高效率率

22、、高正正确率的的数据交交换，以以及制定定数据交交换标准准的要求求。产品数据据交换标标准的制制定工作作，最初初是由设设在美国国的CAAM-I公司开开始的，差差不多相相同的时时间，美美国政府府部门及及工业界界人士在在美空军军ICAAM程序序的基础础上，由由美国国国家标准准局NBBS协调调，开发发了-个数据据交换方方法，即即著名的的初始图图形交换换规范 IIGESS(Innitiial Graaphiics Excchannge Speecifficaatioon)。IGEES是目目前世界界上最著著名的标标准之-，许许多著名名的计算算机硬件件/软件产产品厂商商都声称称在产品品中支持持它。119844

23、年，IGGES组组织设置置了-个研究究计划称称为 PDDES(ProoducctioonDaata Excchannge Speecifficaatioon)。其其计划的的目标就就是从根根本上克克服IGGES的的弱点(如文件件太长，有有些数据据不能表表达等)，它的的显著特特点是着着重于产产品模型型信息的的交换，而而不仅仅仅是几何何和图形形数据的的传递。这种产品品模型的的信息应应能直接接为CAAD/CCAM所所理解，除除了几何何数据，还还应包含含许多非非几何数数据，例例如制造造特征、公公差、材材料特性性、表面面处理要要求等。PDES不论是开发标准的方法论还是在标准结构和内容方面，它都有重大的突破

24、和创新，为STEP标准的制定奠定了基础。1983年12月，国际标准化组织ISO设立了TC184工业自动化系统技术委员会，下设第4分委会SC4，即工艺品数据表达与交换分委会，该分委会主要负责制定STEP (standardforthe Exchangeof productModelData)国际性产品模型交换标准。STEP标准在ISO中的正式代号为ISO 10303，是-个用来表示产品数据，并可进行交换的、计算机可理解的国际标准。其目的是提供了-种不依赖具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期中的产品数据，在产品的整个生命周期做到信息共享。当前世界上绝大多数的CAD软件系统都支持STEP文件

25、格式的输出。当采用SSTEPPNCC 作为为CADD/CAAM和CNCC数据交交换的接接口后，作作为连接接产品设设计和产产品制造造桥梁的的CAPPP(计计算机辅辅助工艺艺设计)系统，不不论其从从功能上上还是从从设计原原理上都都将区别别于传统统的CAAPP系系统。在在基于SSTEPPNCC的CAPPP(简简称STTEP-CAAPP)系统中中，工艺艺设计采采用的是是-种支支持柔性性化加工工的非线线性工艺艺设计方方法，这这种设计计方法不不再仅仅仅生成-种加加工工艺艺方案，而而是生成成多种加加工工艺艺方案。为为此，在在本章节节中将对对STEEP-CAPPP系统统的功能能结构和和非线性性的工艺艺设计原原

26、理和过过程进行行详细分分析和研研究，同同时，还还将深入入研究基基于精英英选择策策略的遗遗传算法法在工步步序列优优化中的的应用技技术。三，基于于STEEPNC 的工艺艺设计和和工步序序列优化化技术3.1传传统的计计算机辅辅助工艺艺过程设设计工艺过程程设计是是连接产产品设计计和产品品制造之之间的桥桥梁，是是制造系系统的重重要组成成部分。长长期以来来，尤其其是在-些中中小落后后企业，工工艺设计计都是依依赖于工工艺人员员的个人人积累的的经验而而完成的的。200世纪600年代末末，人们们开始在在工艺过过程设计计领域应应用计算算机技术术，进行行计算机机辅助工工艺过程程设计的的研究和和开发工工作。到到目前为

27、为止，国国内外己己开发多多种形式式的CAAPP应应用系统统，这些些系统己己在实际际中得到到了广泛泛应用。当前，随随着网络络技术和和信息交交流技术术的发展展和成熟熟，传统统的CAAPP系系统不再再仅仅是是-个孤孤立的制制造子系系统，现现代CAAPP系系统的发发展正在在逐步体体现现代代制造思思想，向向基于网网络和数数字化环环境、以以信息集集成和工工艺知识识为主体体、实现现工艺设设计和信信息管理理-体化化的制造造工艺信信息系统统发展1191。然而，不不论当前前的CAAPP系系统是何何种类型型，其工工艺设计计的基本本原理仍仍然是基基于线性性的工艺艺设计，即即首先规规划出主主要特征征的工艺艺方法并并进行

28、排排序后形形成初步步的工艺艺路线，然然后再将将次要特特征的工工艺及热热处理、检检验等辅辅助工序序添加初初始的工工艺路线线中，最最后再进进行详细细的工艺艺设计，如如制造资资源和工工艺参数数的选取取等等，这这种传统统的设计计方法所所生成的的工艺路路线是单单-线性性的。由由于在工工艺设计计时没有有充分考考虑到制制造车间间的资源源优化分分配和加加工时可可能出现现的意外外情形，因因而这种种单-线性的的工艺规规程不但但没有达达到最优优化而且且不能满满足柔性性化制造造的需求求。3.2基基于STTEP-NCC的CAPPP系统统3.2.1STTEP-CAAPP 系统的的功能在传统的的制造系系统中，CAPP和CA

29、M是两个功能完全不相同的系统，狭义的CAM系统是指数控加工程序编制和刀具轨迹的仿真。而在基于STEP-NC的应用环境下，CAPP系统与CAM系统互相交叉互相融合，基于STEP-NC的CAPP(简称STEP-CAPP )系统包含了CAM系统的大部分功能。它以CAD系统输出的描述零件几何信息和工艺信息的STEP文件为输入，以描述零件加工的中性STEP-NC(ISO14649)文件为输出。因此，STEPCAPP系统不但要进行常规的工艺设计活动，而且还要具有制造特征的识别和提取以及工艺路线优化功能，当设计完工艺路线和工序内容后，还需要将工艺文件自动转化为数控加工的STEP-NC文件，即STEP-CAP

30、P 系统还要具有数控文件自动生成功能。STEPP-CCAPPP工艺设设计原理理和特点点根据以上上对STTEP-NCC文件结结构和信信息描述述特点的的详细分分析，可可以得出出，基于于STEP-NCC的工艺艺设计是是以制造造特征为为对象，以以加工工工步为设设计核心心的工艺艺设计过过程，-个制制造特征征可以对对应多个个加工工工步，加加工工步步是设计计的基本本单位。工工艺设计计时首先先分别设设计出零零件上各各个制造造特征的的加工操操作方法法，然后后将制造造特征和和所对应应的各个个加工操操作-进进行组合合形成加加工工步步，最后后，将所所有的加加工工步步进行任任意组合合排列，形形成多条条加工工工步序列列(

31、即STEP-NCC中的woork PLAAN，加加工计划划)。由于于在形成成加工计计划之前前，工步步序列之之间的顺顺序是不不确定的的，即是是非线性性的，因因此，这这种以面面向制造造特征为为对象的的工艺设设计方法法决定了了STEP-CAAPP系系统中的的工艺设设计是-种非非线性的的工艺设设计过程程。由于于非线性性工艺设设计能够够生成多多条可供供选择的的工艺路路线，所所以为柔柔性化的的制造和和工艺路路线的优优化奠定定了基础础。3.3SSTEPP-CCAPPP中的非非线性工工艺设计计3.3.1非线线性工艺艺设计原原理非线性工工艺规划划早在上上个世纪纪90年代代就被提提了出来来，许多多学者都都对它进进

32、行了研研究,其目的的是为了了实现工工艺设计计与其它它制造活活动的集集成，如如与调度度的集成成等。非非线性工工艺规划划不但增增加了加加工系统统的柔性性化而且且还能够够实现资资源的优优化配置置和使用用，在设设计时他他们虽然然也应用用了基于于特征的的工艺设设计思路路，但基基本上还还是以成成组技术术为技术术支撑。非非线性工工艺设计计(NLLPP，Nonn-linnearr prroceess plaan)与与传统的的工艺设设计相比比较，它它不再仅仅仅生成成-条固固定的工工艺路线线，而是是生成-系列列可供选选择的多多条工艺艺线路。非非线性工工艺设计计是通过过基于特特征的设设计思路路来实现现的，它它首先将

33、将零件上上所有制制造特征征的所有有可能加加工方法法罗列出出来，并并通过网网状的AAND/OR图图来表达达，如图图5-2所示的例例子。上面的(c)图图中节点点标识“SSA”表表示该节节点之后后的各分分支之间间是“与”的关系系;节点标标识“550”表表示其后后各分支支之间是是“或”的关系系。对于于是“与”关系的的多个分分支来说说，它们们之间的的顺序是是不确定定的，而而这正是是体现了了工艺设设计的“非线性性”。例如如，从(c)中中的工艺艺序列AAND/OR图图可以看看出，对对于特征征5和6还可以以看成是是-个通通槽(特征8)，因此此根据上上图该零零件可形形成144种工步步序列，它它们分别别是:1.1

34、-8-2-7-3-42.1-8-2-7-3(4)(即特征征3与特征征4的工步步合并为为-个工工步)3.1-3-4-8-2-74.1-3(4)-8-2-75.1-3-4-2-5-6-76.1-3-4-2-5(6)-7(即特征征5与特征征6的工步步合并为为-个工工步)7.1-3-4-2-7-5-68.1-3-4-2-7-5(6)9.1-2-5-6-7-3-410.11-2-5-6-7-3(4)11.11-2-5(6卜7-3-412.11-2-7-5(6)-3-413.11-2-5(6)-7-3(4)14.11-3(4)-2-5(6)-7由于这种种非线性性的工艺艺设计能能够生成成多种可可供选择择的工

35、艺艺线路，从从而使得得加工车车间层能能够柔性性地处理理加工现现场出现现的突发发事件，例例如当发发生刀具具折断或或机床故故障时，车车间层可可以从备备用的多多条工艺艺线路中中选择另另外的工工艺方法法来代替替原有的的工艺方方法，此此外，非非线性工工艺设计计还为工工艺路线线的优化化奠定了了基础。3.3.2STTEP-CAAPP中中的非线线性工艺艺设计过过程下面我们们以铣削削类的加加工为例例来说明明STEEP-CAPPP的非非线性工工艺设计计过程。(1)以以制造特特征为对对象进行行加工操操作选择择输入给给STEEP-CAPPP系统统的CAAD文件件可能是是APZZO3文文件或是是AP2224文文件，在在

36、进行工工艺设计计之前首首先要从从这些文文件中识识别和提提取出零零件上的的组成特特征，这这些特征征可能是是设计特特征也可可能是制制造特征征，某些些设计特特征和制制造特征征是相-致的的，但有有些设计计特征和和制造特特征是不不相同的的，所以以在提取取出设计计特征后后还要将将其映射射成制造造特征。然然后根据据工艺知知识和特特征的加加工精度度要求，分分别进行行制造特特征的加加工操作作选择。对对于每个个制造特特征，常常常对应应多个操操作加工工。(2)将将操作和和特征进进行组合合形成工工步，并并进-步生成成工步序序列,当将所所有制造造特征的的加工操操作选择择完成后后，将各各个制造造特征与与其对应应的每个个加

37、工操操作进行行组合，形形成加工工工步，同同时还可可以对每每个加工工操作进进行详细细的设计计。将所所有的加加工工步步进行任任意组合合排列，形形成多条条加工工工步序列列。(3)有有效工步步序列的的生成,假如零零件上MM个制造造特征,共有N个加工工工步，则则可知NN个加工工工步可可生成PP=N!种工步步序列，这这显然是是很庞大大的。要要从众多多的工步步序列中中选择出出合理和和优化的的工步序序列来，仅仅仅依靠靠经脸是是远远不不够的。而而且，由由于N!个工步步序列是是通过工工步进行行任意组组合形成成的，因因此必然然存在着着大量的的不合理理的，即即无效的的工步序序列。因此，在在进行工工序序列列优化之之前，

38、首首先应该该将无效效的工步步序列转转化成有有效的工工步序列列集，然然后在此此基础上上，再通通过-定的优优化技术术进行工工步序列列的优化化。有效效工步序序列是按按照-定的工工步排序序原则生生成的，对对于在加加工中心心上加工工的零件件来说，-般主要是铣削类和孔类加工，因此根据-般的工艺知识可得出如下的工步排序原则:1)“先先面后孔孔”的原则则。因为为作为精精基准的的平面在在最初的的工序中中应该首首先加工工出来。而而且，平平面加工工以后，使使平面上上的支承承孔的加加工更方方便，钻钻孔时可可减少钻钻头的偏偏斜，扩扩孔和铰铰孔时可可防止刀刀具崩刃刃。2)“粗粗精分开开，先粗粗后精”的原则则。对于于每个制

39、制造特征征，应该该按照先先粗加工工、后半半精加工工，最后后精加工工的顺序序进行。如如果铣削削类的特特征与钻钻孔类的的特征之之间存在在基准关关系，则则应该首首先进行行铣削类类特征的的粗加工工和精加加工，然然后再进进行孔类类的粗加加工和精精加工，如如下列的的工步序序列:粗铣-精铣-钻孔-(锐)扩孔-攻丝-绞孔。3)“转转位次数数最少”的原则则。为了了提高加加工效率率和保证证加工质质量，希希望在-次转转位的情情况下，尽尽量完成成更多的的工步加加工。如如对于要要求不高高的平面面、健槽槽等铣削削类特征征，可将将粗精铣铣安排成成顺次连连接的两两个工步步，以缩缩短工艺艺过程，提提高生产产效率;对于相相同尺寸

40、寸的孔类类，同种种工步尽尽量组合合成-个工步步来完成成。在实实际零件件加工中中，在进进行工步步序列有有效化之之前，首首先根据据上面的的工序排排序原则则，建立立工步约约束规则则表，然然后再根根据-定的算算法通过过计算机机自动进进行工步步序列有有效化。在在这里，我我们采用用文献夕夕l所给定定的方法法进行工工步序列列的有效效化。具具体步骤骤如下:1)对于于任意-个工工步序列列，将其其顺次存存入-个双向向链表LLL中，采采用双向向链表的的用途是是为了方方便地进进行工步步的删除除和插入入操作;2)在链链表LLL中挑选选出那些些无任何何关系约约束的工工步，同同时记录录下它们们在链表表LL中的的位置，将将这

41、些无无关系的的工步依依次保存存于-个新链链表LLLI中，剩剩下的工工步序列列则形成成-个新新的双向向链表LLLZ。3)对链链表LLLZ进行行遍历，遍遍历从该该链表的的尾部开开始，即即将尾部部的元素素(工步)作为当当前的遍遍历点，然然后在该该链表中中找出所所有的按按照工步步约束关关系应排排在当前前遍历点点之后的的工步，将将这些工工步取出出并按照照其原来来的顺序序组成子子链表LLLZII，将链链表LLL21插插入到当当前遍历历点之后后，重新新生成新新链表LLLZ，当当前遍历历点也移移动到新新链表的的尾部元元素，对对该新遍遍历点采采用以上上相类似似的方法法进行处处理，如如此反复复直到链表表最末元元素

42、满足足所有的的工步约约束关系系为止。4)将当当前遍历历点移动动到其前前-个元元素(工步)，使该该元素成成为新的的遍历点点，方法法同步骤骤(3)。当链链表中所所有工步步都处理理完，则则转化过过程结束束。5)将原原先从链链表LLL中取出出的-组没有有约束关关系的工工步(链表LLLI)按按照原来来的位置置重新填填回到链链表LLL中。整整个转换换过程结结束。下下面通过过-个例例子演示示上面的的算法流流程。a.取出出任意-个工工步序列列，并将将其顺次次存入双双向链表表LL中c.上面面的操作作5、9和13是属属于和其其它元素素之间没没有相互互关系的的工步。现现假设操操作6、10和12按照照约束关关系应排排

43、在操作作3之后，所所以将66、10和12取出出组成-个子子链表LLL211，并将将其置于于操作33之后，组组成新的的链表LLLZ。这这时，将将当前遍遍历点指指针指向向操作112，采采用上述述相同的的方法对对操作112进行行约束判判断和处处理。d.当将将链表LLL2中中所有的的元素遍遍历完后后，将操操作5、9和13按照照他们原原来的位位置重新新放回到到最后生生成的链链表LLL2中，最最后得到到的链表表LL如下下所示:通过上面面的转换换操作，即即可将那那些无效效的工步步序列转转换成有有效的工工步序列列。四，结语语本文重点点研究了了基于SSTEPP-NCC的CAPPP系统中中的工艺艺设计特特饭，由由

44、于STTEP-NCC数据模模型是以以面向对对象的原原理来描描述数据据，这里里的对象象是指加加工工步步，通过过加工工工步将制制造特征征和加工工操作相相联系起起来，因因此，在在STEEP-CAPPP系统统中，是是以加工工工步为为基木设设计单位位，以加加工操作作为核心心来进行行工艺设设计。同同时，由由于它支支持非线线性的工工艺设计计，因此此它可以以同时生生成多条条工艺设设计方案案，这不不但增加加了工艺艺设计的的柔性，而而且还为为工艺设设计优化化奠定了了基础。本本节后半半部分重重点研究究了基于于精英选选择策略略的遗传传优化算算法在工工艺优化化中的应应用，并并通过最最后的实实例验证证了该算算法有效效性和

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