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面向用户FTL机床模块选择模型的研究

随着我国汽车工业的飞速发展，快速提供生产发动机等箱体类零件的柔性生产线(Flexible Transfe加热条r Line简称FTL)设计方法是用于应标参与竞争，及时赢得用户订货的关键。而FTL设计方案的基础是机床模块的选择。针对汽车中诸如变速箱壳体、缸体、缸盖等关键箱体类零件，零件族类型变化不大，属于中大批量生产，选用模块化设计技术构造的加工中心系列。

通过对零件特征的工艺分析，产生对机床模块功能结构的约束因素，特别是着眼于主轴、工作台和刀库等反映机床主要功能的各项技术参数，与此同时根据用户对生产线节拍、成本、柔性等方面的要求，逐级划分评价点，建立评价反馈机制，以寻求快速、合理地为用户提供FTL设计方案，提高企业竞争能力。1 机床模块选择模型 机床模普选方案得到多数市民的认同块选择的首要任务是根据零件的加工内容和其特征的属性参数(如加工精度等)决定的。机床模块组合的加工中心都有一定的规格和精度，在满足零件加工的前提下，考虑经济性和实用性。

对于零件而言，可根据用户对其加工工艺的不同要求进行零件特征分析、归类，说明零件自身结构尺寸对机床的约束。比如零件的重量对工作台承重的约束；零件定位基准面外形尺寸对工作台面积最小尺寸的约束；零件位置精度对机床定位精度的约束。在对零件特征进行工艺设计、加工路线规划时，逐步地提出对机床模块功能方面诸如主轴转速、进给速度仓储货架、机床坐标行程范围、工作台与刀库模式等约束。

从用户对FTL设计方案要求的角度来看，功能的约束视为硬约束，是机床模块选择的必要条件，是满足用户需求的硬指标。而节拍、成本、柔性等视为软约束，是在一定程序上被满足的约束，而且针对中大批量生产，节拍、成本、柔性等方面的满足是具有阶段层次性的。一般地，用户对生产节奏的要求比较严，合理分配机床模块在每序中的操作模式确保节拍平衡；其次是对成本的控制，简易加工中心用于FTL设计是最经济的生产手段；对FTL柔性要求是多方面的，本文是指同类零件品种变化的适应性。比如加工四缸发动机与六缸发动机时FTL的适应叉车秤性。从提高生产率，使生产线具有一定柔性，降低成本的综合考虑，对其影响因为28脚双列直插式封装素设置权重，以各个约束的影响程度逐级评价，得到衡量该设计方案的不同约束指标，再根据综合评价算法求出各个软约束的均衡值，以确保FTL设计方案的合理性。所以，分析评价过程处理成单因素阶段评价和多因素综合评价两个方面，这样才能快速寻求最优解。如图1所示，在任务区中，对用户提供的零件进行分析，归纳，提取特征参数(如几何因素)和特征要素(工艺因素)，进而根据制定工艺流程的基本原则规划出特征操作序列，并以特征间精度关系确定各工序内容。由此构造出每序加工过程各项子任务要求，即视为选用机床模块的硬约束。图1 机床模块选择模型 子任务要求的内容很多，粗略概括起来，可用函数形式表示为P=f(ss,fr,la,pt,px,py,pw,tl,td,tw,tn,fn) (1)式中 ss为主轴转速极大值；fr为进给速度极大值；la为位置精度极大值；pt为刀具直径或刀具长度与零件外形尺寸和的最大值；px为定位基准面零件外形长；py为定位基准面零件外形宽；pw为零件重量；tl为刀具极大长度；td为刀具极大直径；tw为刀具极大重量；tn为刀具数；fn为加工特征的方位面数目。这个公式是定量公式，包括的因素未必全面，但在确定FTL设计方案时可以作为约束条件直接向机床模块库提出设备请求，提供的方案足以确定机床功能结构。

在执行区中，从切削加工的角度上根据加工中心类机床模块按其结构域与功能域的映射关系(图2)建立机床模块功能信息模型(图3)。图2 结构与功能的映射关系图3 机床模块功能信息模型2 功能约束正向推理 在机床模块选择模型中，支持FTL设计方案的全局数据模型通过规则解释器与规则库进行模糊匹配，一个模糊产生式规则的一般形式为P←Q,CF,τ 日用五金(2)式中 Q一般表示前提或条件，P表据了解示结论或动作，前提Q和结论P都可以是模糊的；CF称为规则的置信度，0＜CF≤1；τ是一个阈值，0＜τ≤1。上述规则的含义是：如果前“嵌件被预热到恰好低于熔融的温度提Q在某种程度上被满足，则可以推出结论P(或执行动作P)，规则的可信度为CF。

假设存在规则“任务区Pi的约束要求转速的极大值为1400r/min、进给速度为200m