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总序1

前言1

第1章　绪论1

目录1

第2章　先进制造系统的建模技术5

2.1　建模技术研究的背景5

2.2　建模技术研究的应用6

2.3　建模技术研究的现状8

2.4　建模的目的和方法9

2.4.1　建立系统模型的目的 9

2.4.2　数学模型的优点9

2.4.3　制造系统建模10

2.5　多色集合理论研究简介11

2.6　本章小结11

3.1　多色集合的概念12

3.2　个人着色和统一着色12

第3章　多色集合理论12

3.3　个人颜色和统一颜色的关系 13

3.4　多色集合的数学表达式14

3.5　在多色集合中着色的逻辑运算14

3.6　统一颜色的存在和个人颜色之间的关系 14

3.7　析取多色集合15

3.8　合取多色集合16

3.9　示例分析16

3.10　本章小结17

第4章　多色图18

4.1　多色图的概念18

4.2　多色图的组成18

4.3　多色图中的运算19

4.3.1 在联系的析取形式时多色图中路径的运算 20

4.3.2 在联系的合取形式时多色图中路径的运算 21

4.4　示例分析21

4.5　本章小结23

5.1　多色集合模糊数学模型的研究24

第5章　多色集合模糊数学模型的研究及其在机械产品概念设计中的应用24

5.1.1　模糊数学模型的建立 26

5.1.2　贴近度函数的建立 27

5.2　方案搜索算法28

5.2.1　设计的准则和原理 28

5.2.2　在多色图G＝（P,C）中计算顺序路径μi 28

5.2.3　在联系的析取形式时多色图路径的运算 29

5.3　方案选择算法30

5.2.4　在联系的合取形式时多色图路径的运算 30

5.4　寻求合理产品设计方案的步骤31

5.5　示例分析32

5.6　本章小结32

第6章 多色集合理论在机械制造工艺系统建模分析中的应用34

6.1　对象模型的建立34

6.1.1 围道的概念 34

6.1.2　PS元素的逻辑表示方法 36

6.1.3　对象模型的建立 37

6.2.1　应用领域 40

6.2　加工系统模型的应用40

6.2.2　示例分析 41

6.3　产品的加工仿真44

6.3.1 析取多色集合P∨S及析取多色图P∨G模型　44

6.3.2　合取多色集合P∧S及合取多色图P∧G模型 46

6.3.3　企业加工的可能性47

6.3.4　示例分析 48

6.4　本章小结50

7.1.1　研究背景及意义 51

7.1　概述51

第7章　CAPP系统信息建模与工艺决策方法研究51

7.1.2　CAPP研究概况 53

7.1.3　本章的主要内容 54

7.2 零件信息模型与资源信息模型研究 54

7.2.1　EER模型概述 55

7.2.2　零件信息EER模型56

7.2.3　制造资源信息EER模型 60

7.3.1 基于多色集合理论的零件加工工序方案的确定 62

7.3　基于多色集合理论和模糊评判的加工工序方案规划 62

7.3.2　加工工序方案模糊优选66

7.4　基于遗传算法的零件加工工艺路线决策70

7.4.1 工艺路线决策的现状和问题 71

7.4.2　遗传算法概述 72

7.4.3　排序遗传算法的相关问题 73

7.4.4　排序遗传算法的作用过程 74

7.4.5　示例分析 75

7.4.6　排序遗传算法总结80

7.5　系统设计与实现81

7.5.1　系统体系结构和工作流程 81

7.5.2　系统信息模型 82

7.5.3　系统实现的软硬件平台 84

7.5.4　系统主要功能模块演示84

7.5.5　工艺过程输出 88

7.6　本章小结89

8.1　概述91

第8章　基于多色集合理论的产品装配序列规划系统的研究与开发91

8.1.1　装配序列规划研究现状及不足 92

8.1.2　研究的目的及意义 94

8.1.3　本章的主要内容 94

8.2　基于多色集合的产品装配信息建模95

8.2.1　产品装配信息模型 95

8.2.2　现有的几种装配模型97

8.2.3　基于多色集合理论的产品装配信息模型 98

8.2.4　装配关系中的约束问题101

8.3　产品拆分图和组装图的研制103

8.3.1　产品拆分图与组装图的概念 103

8.3.2　拆分图和组装图的生成 104

8.3.3　研制组装图的意义 112

8.4　系统设计与实现114

8.4.1　系统功能模型 114

8.4.2　系统算法流程图115

8.4.3　系统信息模型115

8.4.4　系统实现 115

8.5　本章小结118

第9章　基于多色集合理论的冲压工艺过程建模研究120

9.1　概述120

9.1.1 冲压工艺系统CAPP研究的现状 120

9.1.2　研究的目的及意义 121

9.1.3　本章的主要内容 121

9.2　冲压工艺简介122

9.2.1　冲压工艺概述 122

9.2.2 冲裁 124

9.2.3 弯曲 126

9.2.4　拉深 127

9.2.5　成形 127

9.2.6　辅助加工 128

9.2.7　冲压用材料129

9.2.8　工艺性分析130

9.3　基于多色集合的冲压工艺建模130

9.3.1　冲压工艺的信息模型 130

9.3.2　基于多色集合的冲压工艺建模 131

9.4.1　系统实现步骤 133

9.4　系统设计133

9.4.2　系统算法流程图134

9.5　系统实现134

9.5.1　分析零件提出加工要求 135

9.5.2　利用开发的软件系统逐步求得最终结果 136

9.5.3　软件系统的一些其他说明 139

9.6　本章小结139

10.1.1　研究背景 141

第10章　基于多色集合理论的夹具概念设计过程建模141

10.1　概述141

10.1.2　研究的目的及意义142

10.1.3　本章的主要内容 143

10.2　基于多色集合的工装概念设计建模143

10.2.1　建模思路 143

10.2.2　工装概念设计模型143

10.3　基于多色集合理论的夹具设计144

10.3.2　确定图G＝（B,C）中边关系并做出元素关联图 145

10.3.1 确定图G＝（B,C）中的节点 145

10.3.3　建立围道矩阵和对应的逻辑矩阵 146

10.3.4 为图G＝（B,C）中节点着色 147

10.3.5 找出关联图中所有从头节点到尾节点的路径148

10.3.6　找出满足约束条件的所有路径 149

10.3.7　确定所有的结构图元素组 150

10.3.8　确定所有满足约束条件的结构图元素组 150

10.4.1　算法流程 152

10.4　系统设计与实现152

10.3.9　确定最优解152

10.4.2　系统实现155

10.5　本章小结162

第11章　基于多色集合理论的加工中心概念设计方法研究164

11.1　概述164

11.1.1　概念设计的概念 164

11.1.2　概念设计的重要性 164

11.1.3　概念设计的关键技术 165

11.1.4　概念设计的关键步骤和存在的问题 166

11.1.5　研究的目的和意义 168

11.2 基于多色集合理论的加工中心概念设计方法169

11.2.1　基本原理169

11.2.2　贴近度函数的建立170

11.2.3　概念设计的步骤171

11.2.4　钻铣镗类加工中心概念设计的方法 171

11.3　系统实现177

11.3.1　系统的体系结构 177

11.3.2　系统基础数据维护 178

11.3.3　基于多色集合理论的加工中心概念设计方案求解181

11.4　系统应用示例182

11.4.1　主机方案设计182

11.4.2　换刀系统方案设计184

11.4.3　满足条件的加工中心概念设计方案 184

11.4.4　方案评估184

11.5　本章小结184

12.1.2　本章的主要内容 186

12.1.1　概念设计中的新方案生成问题 186

第12章 工业机械手概念设计中的关键技术研究186

12.1　概述186

12.2 基于PS的机械手概念设计建模及推理机制 187

12.2.1 手部的信息建模和推理 189

12.2.2　腕部的信息建模和推理 192

12.2.3　臂部的信息建模和推理 193

12.2.4　方案贴近度的建立193

12.2.5　工业机械手概念设计流程 195

12.2.6　应用示例分析 196

12.3 基于TRIZ理论的新方案生成方法研究 197

12.3.1　TRIZ理论概述197

12.3.2　TRIZ理论解决冲突问题的思维过程 198

12.3.3　TRIZ理论解决冲突的相关技术 198

12.3.4　工业机械手概念设计中新方案的生成 201

12.3.5　示例分析205

12.4.1 机构创新设计过程模型 207

12.4　基于结构推理的方案元机构创新 207

12.4.2　结构推理过程中的相关技术 208

12.4.3 集成功能推理和结构推理的概念设计过程 211

12.4.4　工业机械手方案元机构创新示例 212

12.5 系统实现218

12.5.1　系统功能结构 218

12.5.2　系统基础信息维护 219

12.5.4　创新设计222

12.5.3　概念设计方案求解222

12.6　本章小结224

附录1：标准冲突参数225

附录2：发明原理226

第13章　基于多色集合理论的概念设计产品信息建模和方案推理技术的研究231

13.1　概述231

13.2　概念设计中的功能方法树模型改进和约束问题分析 　232

13.2.1　功能方法树模型的改进 232

13.2.2　概念设计中的约束问题分析 235

13.3.1　多色集合递阶结构树 238

13.3　产品信息模型的形式化描述238

13.3.2　约束问题在递阶结构树中的表达 239

13.3.3　概念设计产品信息模型的形式化描述 239

13.3.4　方案推理过程的实现 241

13.3.5　基于多色集合的产品概念设计一般步骤 243

13.4　隔振系统概念设计245

13.4.1　隔振系统概述 245

13.4.2　隔振系统概念设计过程 245

13.4.3　方案元库249

13.4.4　求解示例 250

13.5　系统设计与实现252

13.5.1　系统体系结构 252

13.5.2　系统信息模型253

13.5.3　系统实现254

13.6　本章小结258

14.1　设计方案的一种综合评估方法260

14.1.1　建模原理 260

第14章　方案评估研究260

14.1.2　模糊评判的基本要素262

14.1.3　加工中心方案的评估 262

14.2 利用商用软件对概念设计方案进行综合评判264

14.3　钻铣镗类加工中心的方案评估研究270

14.3.1　方案评估和优选算法 270

14.3.2　基于模糊规则的神经网络的建立 272

14.3.3　应用示例 275

14.4　本章小结278

15.1.1　研究背景及意义 279

第15章　虚拟现实技术在加工中心概念设计中的应用279

15.1　概述279

15.1.2　概念设计的研究现状280

15.1.3　研究的主要内容 280

15.2 利用3DS MAX实现钻铣镗类虚拟方案 281

15.2.1　虚拟现实技术281

15.2.2　3DS MAX简介 282

15.2.3　基于3DS MAX的三维系统开发 283

15.3.1　虚拟方案元库效果图的实现 284

15.3　钻铣镗类加工中心虚拟方案的实现284

15.3.2　虚拟方案元库元件的组合调用 285

15.4　本章小结287

第16章　虚拟现实技术在工业机械手概念设计中的应用288

16.1　概述288

16.1.1　研究的目的及意义 288

16.1.2　本章的主要内容 288

16.2.3　概念设计的方法 　289

16.2.2　概念设计的特性289

16.2.1　基本概念 289

16.2　概念设计289

16.3　虚拟现实技术在概念设计中的应用 290

16.3.1　虚拟现实技术 290

16.3.2　虚拟概念设计290

16.3.3　本章所采用的虚拟现实技术 291

16.4 工业机械手概念设计的三维虚拟环境的选择292

16.4.1 SolidWorks简介292

16.4.2 SolidWorks和3DS MAX软件的配合使用 294

16.5.2　机械手方案元库的建模 295

16.5 工业机械手的三维虚拟环境概念设计295

16.5.1　工业机械手简介 295

16.5.3　机械手虚拟方案元库 305

16.6　本章小结310

第17章　UML和多色集合理论312

17.1 UML概述312

17.1.1　面向对象建模方法 312

17.1.2　应用UML的意义 313

17.1.3　可视化建模工具Rose 314

17.1.4　UML的建模过程 315

17.2 运用UML进行库存管理系统模型设计 317

17.2.1　库存管理系统需求模型的建立 317

17.2.2　库存管理系统对象模型的建立 322

17.3 多色集合和UML的结合 327

17.4　本章小结330

参考文献331

附录 英文缩写及主要符号释义对照表342