基于规则的汽轮机叶片工装夹具设计方法研究

摘要

　　作为发电过程中能量转换的重要工艺设备，汽轮机叶片可谓汽轮机的"心脏".但汽轮机叶片的生产制造过程较为复杂，故叶片夹具的结构也具有一定的复杂性。选择合适的夹具可以缩短叶片的生产准备周期。同时，汽轮机叶片种类繁多，夹具设计的难度也随之增加。如何根据现有经验设计新的夹具，缩短设计的时间，提高夹具设计的规范程度成为企业研究的重点。

　　针对该现状，本文展开对基于规则的汽轮机叶片工装夹具设计方法的研究，结合汽轮机叶片制造工艺，针对夹具的设计过程进行重点研究，主要内容有：

　　（1）通过研究叶片和夹具的特征以及组成，结合基于规则的推理方法，构建汽轮机叶片工装夹具设计方法研究的总体框架。

　　（2）详细介绍不同工况下定位模式和夹紧模式的选择，并应用SQL2014构建相应的规则库，通过规则推理，来实现装夹信息的获取。把夹具零件分为系列化零件和参数化零件，分别采用部件族法和表达式法构建系列化零件库和参数化零件库。并且为了提高效率，建立了夹具组件库，完成了对零件三维模型的储存，符合夹具设计系统的逻辑，并以具体实例验证了零件的调用程序。（3）通过基于规则的推理方式，获取零件的装配信息，来确定元件的装配面以及所对应的装配特征。根据不同的装配特征，选择合适的约束关系进行装配，完成基于特征规则的智能化装配，并将完成装配的夹具储存在夹具实例库中。

　　（4）为了对已有实例进行调用，构建基于编码的夹具实例系统。从夹具的功能出发，将功能信息设置为不同权重，使得相似度的计算更加直观、科学。最后通过最近邻索引法完成对夹具实例的检索，根据具体的设计要求对零件进行修改，修改信息自顶向下驱动完成各零件的详细设计，得到所求夹具。

　　（5）研究UG二次开发技术，编写相关程序，与UG平台集成，以具体实例验证了本文提出的设计方法的可行性。

　　本文的研究从实际出发，借鉴企业已有的设计经验，提出了一种基于规则的汽轮机叶片夹具设计方法。能够很大程度上减少设计人员的重复工作，提高设计效率，使得夹具设计更加规范化，满足企业对于夹具设计的需求，增加了企业的竞争力。

　　关键词：汽轮机叶片；工装夹具；智能装配；规则推理；UG二次开发

　　Abstract

　　As an important process equipment for energy conversion in the process of power generation, steam turbine blade is the "heart" of steam turbine. But the manufacturing process of steam turbine blade is more complex, so the structure of the blade fixture also has some complexity. Selecting a suitable clamp can shorten the production preparation period of the blade. At the same time, there are many kinds of turbine blades, and the difficulty of fixture design also increases. How to design the new fixture according to the existing experience, shorten the design time, improve the standard degree of fixture design has become the focus of enterprise research.

　　In view of the present situation, this paper launches a research on the design method of turbine blade fixture based on rules. Combined with the manufacturing process of turbine blade, it focuses on the design process of fixture. The main contents are as follows:

　　（1） By studying the characteristics and composition of blade and fixture, combined with rule-based reasoning method, the overall framework of the design method of turbine blade fixture is constructed.

　　（2） The selection of positioning mode and clamping mode under different working conditions is introduced in detail, and SQL2014 is used to build the corresponding rule base. Through rule reasoning, the clamping information is obtained. The fixture parts are pided into serialized parts and parameterized parts, and the serialized parts library and parameterized parts library are constructed by part family method and expression method respectively. And in order to improve the efficiency, the jig component library is established, and the 3D model of the parts is stored, which conforms to the logic of the jig design system, and the calling program of the parts is verified by a concrete example.

　　（3） Obtaining assembly information of parts through rule-based reasoning method to determine assembly surface of components and corresponding assembly features. According to different assembly features, appropriate constraint relations are selected to carry out assembly, intelligent assembly based on feature rules is completed, and the assembled fixture is stored in the fixture instance library.

　　（4） In order to call the existing instance, build the fixture instance system based on code.Starting from the function of the fixture, the function information is set to different weights, and the different weights are pided into different levels through the analytic hierarchy process, which makes the calculation of similarity more intuitive and scientific. Finally, through the nearest neighbor index method to complete the retrieval of the fixture instance, according to the specific design requirements of the parts are modified, modified information top-down drive to complete the detailed design of each part, get the desired fixture.

　　（5） Study the secondary development technology of UG, write relevant programs, and integrate with UG platform, and verify the feasibility of the design method proposed in this paper with concrete examples.

　　In this paper, a rule-based design method of steam turbine blade fixture is put forward based on the practice and the design experience of enterprises. It can greatly reduce the repetitive work of designers, improve design efficiency, make fixture design more standardized, meet the needs of enterprises for fixture design, and increase the competitiveness of enterprises.

　　Keywords: Turbine blade; Jig and fixture; Intelligent assembly; Rule-based reasoning;UG secondary development

　　目 录

　　第一章 绪论

　　1.1 引言

　　制造业作为国民经济中的主体，一直被视为我国的立国之本和兴国之器。从改革开放一直到现在，尤其是中国加入 WTO 组织之后，我国制造业得到了长足的发展，慢慢的成为世界上唯一一个拥有所有制造业门类的"世界工厂".但是我国制造业大而不强的现状也一直被国内外所共识[1].党的十九届五中全会提出，到 2035 年基本实现社会主义现代化，主要在工业领域、农业领域、信息领域等实现现代化，来促进现代经济的发展，对制造业的要求变得更高。而创新是制造业发展的核心动力，需要增强我国制造业的创新能力，坚持以市场需求作为企业发展导向，强化企业在创新中的主体地位。当下最要紧的就是大力发展我国先进制造业，以此来补充基础产业能力的短板，在国际市场中占据制高点[2].

　　数字化转型是促进我国制造业发展的重要途径。随着我国制造业生产成本低的优势不断降低，各企业需要不断的提高企业的生产能力和效率。促进数字化信息技术与现有制造技术的融合，增强企业的竞争力，企业才可以更好的发展，在未来的市场中占据一席之地[3].

　　1.2 课题背景与研究意义

　　汽轮机是通过蒸汽来提供动力的，是火力发电最常见的设备，如图 1-1 所示是正在安装叶片的汽轮机。叶片是汽轮机重要组成部分，通过叶片能够实现从热能到机械能的转换。叶片的质量和精度决定着汽轮机的工作效率，从而决定着整台汽轮机的性能[4-5].

　　汽轮机一般处于极端环境中工作，所以对于叶片的尺寸、精度的质量要求都很高[6].

　　在叶片制造过程中，设计夹具是其中很重要的一个环节，其质量和效率直接影响到产品的研发周期[7].夹具决定着叶片、刀具和机床之间的位置关系，对叶片的加工精度有着至关重要的影响。夹具设计速度的快慢以及质量的优劣会很大程度上影响叶片的制造过程。

　　本课题来源于无锡某叶片厂，凭借最近几年的迅速发展，该公司通过国内外领先的装备制造工艺和技术，在国际上获得越来越多的认可，成为出色的大规模叶片制造厂商之一。该企业是一家专业化、现代化制造叶片的企业，主要产品为各种汽轮机所需要的叶片，公司目前已经具备年产 5 万片大叶片的生产能力。经过多年的发展，大多数叶片夹具的结构已经稳定，企业也积累了丰富的设计经验。但随着现代化经济对制造业的要求越来越高，工装夹具的设计还有很多不足之处，如果不解决这些问题就很有可能会被市场淘汰。

　　本课题基于规则的推理方法，将企业多年累积的设计经验利用起来。通过参数化设计、UG 二次开发以及基于规则的推理技术，对汽轮机叶片工装夹具的设计方法展开深入研究，高效准确地设计出所需夹具，同时也对其他产品设计具有一定的指导意义。

　　1.3 国内外研究现状

　　1.3.1 计算机辅助夹具设计研究现状

　　在工件制造的过程中，往往需要一个不但可以将工件精准定位，而且还可以将工件固定夹紧在某一位置的设备，这个设备被称为夹具。夹具在产品制造的全过程中都是极其重要的，可以保证工件的精度、加快生产速率，对夹具设计的研究一直没有断过。

　　计算机辅助夹具设计（CAFD）主要是通过计算机来实现人机交互，来完成夹具的高效并准确的设计。W.Grahl 和 G.Imholf 等人从工件的外貌特征、几何参数等方面入手，高效地将夹具设计出来，并将此作为论文发表出来。自此国外的学者相继开始了对CAFD的研究。Hadi Parvaz、Mohammad Javad Nategh[8]针对复杂形状的元件，根据元件需要限制的自由度、形状以及承载能力，基于 Python-OCC 设计了一个定位系统。MohammadJavad Nategh、Hadi Parvaz[9]根据最小范数和螺旋理论，基于 Python-OCC,在计算机辅助夹具设计平台中设计了可以自动设计夹具的装夹系统。E. Raj Kumar[10]根据装配元件的几何形状和装配要求，将虚拟现实技术应用在夹具装配中，使设计出的夹具更加符合实际要求，并通过 VIZARD 软件仿真得到了最佳装配序列。P. Ji et al[11]提出了一种制造过程中夹具配置设计生成的新方法。首先介绍了多色集的概念，在此基础上，提出了用多色集方法生成夹具配置设计的方法。该方法首先识别夹具元素之间的关系，然后推导出轮廓矩阵及其对应的布尔矩阵。接着，利用多色集理论，找到了夹具配置设计的可行路径和最终方案，通过一个夹具配置设计实例来说明该方法的可行性。

　　计算机辅助夹具设计在国内也一直是热点问题。钱学军[12]主要研究计算机辅助采矿焊接夹具的设计系统，发现将夹具系统分成不同的小模块，可以增加系统的柔性，降低成本，所以在中小批量的生产中得到了广泛的使用。而采矿装备属于大型装备，对效率和精度的要求更高，进一步促进了计算机在焊接夹具设计中的应用。张田会[13]为了实现快速应用的目的，在 CATIA V5R19 的平台上，通过组件应用架构工具，开发以知识组件为基础的夹具设计系统，并通过具体实例验证了其方法的可行性。韩震宇、计正寅[14]

　　详细说明了计算机辅助夹具设计的发展过程以及优势，并对比了不同的设计方法，论述了如何进行夹具的快速装配。杨阳[15]为了得到夹具的最佳定位点和夹紧点，从而减少工件在加工过程中的变形，基于有限元计算最优值，通过遗传算法来优化夹具布局。陈晶晶[16]论述现如今夹具设计中主要存在的不足，从知识重用、表达和共享三个方面入手，来表达知识并建立了基于本体论的夹具知识库。

　　国内对计算机辅助夹具设计的研究从无到有取得了很大的突破，但在夹具智能化设计方面仍有许多尚待改进，对 CAFD 的研究仍然很有必要。

　　1.3.2 UG 二次开发研究现状

　　Unigraphics（简称 UG）是美国西门子公司开发的一个三维软件，它系统地集成了CAD/CAM/CAE 于一体。内容十分全面，包括从产品的建模，到仿真、加工和校核的一整个过程[17].在三维建模方面，UG 可以很好的实现物理建模、虚拟装配、曲面建模和生成图纸[18].在航空航天、机械电子、医疗器械等领域使用的十分普遍。UG 的功能全面丰富，并且可以在 UG 中直接调用所需的系列化零件，但是因为各行各业都会应用到UG,而每个行业的需求都不同，导致在使用 UG 时的侧重点各不相同。因此在使用 UG进行产品建模时，会出现 UG 中自带的系列化零件库没有所需系列化零件的情况，而缺少的这些零件恰好使用频率很高，并且和现有零件只有一些参数是不一样的。如果每次都需要对这些零件重新绘制建模，就会有很多重复性的工作，通过 UG 的二次开发可以很大程度的缓解这种情况。所以，根据不同的需求对 UG 进行不同的二次开发是十分有必要的。

　　近年来国外学者对 UG 二次开发进行了诸多探索。Xinhua L、Qi L、Youhui L[19]针对高空作业车车架的设计效率过低的问题，基于 UG 二次开发，通过对车架进行特征分析，将车架零件参数化，实现车架的快速设计。最后通过一个具体例子证明了设计方法的高效性和实用性。标准化设计方法是适航认证的重要内容，Yanjie L、Gang Z[20]从航空发动机外管系统的原理和特点出发，对管道布置的自动化原理进行了研究。提出了管道布置自动化和混合生成过程、管道布置系统的设计和管道布置任意性的解决方法。为了加快整个工作系统的运行效率，通过 UG 进行二次开发，构建了零件库，可以直接调用所需的参数化零件。可以自动地布置管道，也可根据具体情况，对管道进行修改。根据预定义的规则，可以对系统进行约束测试和结果输出。Yang L、Feng J[21]研究了基于UG 的大型混流式水轮机叶片多轴数控一体化加工方法。探讨了提高加工质量和提高加工效率的途径，介绍了水轮机大曲面五轴数控编程的关键技术，实现高精度、低成本的刀具轨迹生成和切削仿真。

　　国内对 UG 二次开发的研究进程相比国外虽然较慢，但近些年的研究成果也确实十分可观。张小鹏、王洪申[22]为了解决平面铣的数控加工中操作复杂上手难的问题，通过UG 的二次开发，将创建刀具的操作参数化集成到一个对话框中，通过程序自动生成 NC代码。童辉[23]为了减少钣金零件展开图的数量，提高制作零件图的效率，通过 UG 二次开发，优化精简中间不必要的流程，从而达到一键生成的目的，并通过有限元软件得到最佳的坡口处板厚。于嘉鹏、路永辉等[24]为了提升航空发动机离心叶轮在加工时数控编程的效率，制定一个通用的标准规范，提出快速编程的想法，涵盖整个加工流程。从特征识别、获取尺寸、创建毛坯、确定加工路径、确定切削参数到最后生成刀轨文件，从 而开发出基于 UG 的自动编程系统。通过仿真用具体实例验证了方法的可行性，并且提高了效率。黄阳、仲梁维等[25]在 UG 平台上，把减速器作为研究对象，基于自底向上的思路，创建元件模板。将主要零件参数化，通过对话框获取参数，实现方便快捷的设计出减速器的目标。该系统很大程度的提高了设计减速器的效率，将设计规范化，满足了工作的要求。李丽芳、王燕等[26]为了解决汽车覆盖件弧长不够大和夹角过大的问题，并提高制造过程中的美观性，使得设计人员可以较为容易的识别出棱线，使用 VisualStudio,基于 UG 二次开发，在 UG 中实现了自动快速测量和生成报告，提高了圆角的识别效率的正确率。虽然国内很多学者都对 UG 的二次开发进行了较为细致的研究，但开发出的程序适用性不够强，应用不够普遍，因此对 UG 二次开发的研究仍然十分关键。

　　1.3.3 数据库管理研究现状

　　数据库是现代计算机技术的重要组成部分，能够实现对数据的高效处理，包括检索和引用。数据库是储存在计算机中的一种可以被共享的，按照一定存储规则，可以被统一管理的信息集合，数据库管理是通过数据库相关技术构建而成的。随着当前社会的信息化程度不断加深，数据库管理系统将作为信息社会的至关重要的一部分，应用会越来越广泛。数据的规模会越来越大，数据库所包含的信息量不断增加，模式和类型也越来越复杂[27].对数据库管理的研究也成为热点问题，对这项技术的要求也随之提高，当前已经进入了泛数据研究的时代[28].数据库管理技术的更新还在继续，对数据库管理的研究仍然十分必要。

　　国外很多学者对数据库进行了细致的研究。Alam Md Imran 等[29]使用验证条件（verification conditions,VCs）对数据库应用程序进行演绎验证。VCs 方法包括符号执行、条件范式和最弱的先决条件。使用原型工具 DBverify 在提出的技术下对 PL/SQL 代码进行验证。并对 PL/SQL 代码的一组基准测试技术进行详细的性能分析。Putra D S[30]设计了一个使用二维码扫描器的客户资料管理系统。该系统中使用了用例图和瀑布模型，数据库设计使用了实体关系图（ERD）模型。系统实现采用 PHP 作为系统接口，MySQL 作为系统数据库，通过扫描客户计价器上的二维码，工作人员可以了解到客户的身份号码和数据。系统测试结果表明，现场人员可以实时访问客户数据，获取的信息更快、更准确。与更现代的 JSON 格式存储和查询文档技术在性能上相比，目前的研究缺乏对以XML 存储和查询文档的数据库技术的应用。Truic C O 等[31]对选定的面向文档的数据库系统进行了比较，这些系统使用 XML格式对文档进行编码，如 BaseX、exists-db 和 Sedna,或使用 JSON 格式，如 MongoDB、CouchDB 和 Couchbase.为了强调性能差异，提出了一个在大型 DBLP 语料库上使用异构复杂模式的基准测试。

　　国内很多学者也对数据库管理进行了研句转换为数据库查询语句。同时通过数据挖掘，根据用户需求进行定位，获取数据并反馈给用户。张素燕等[33]为了解决传统刀具管理没有考虑工艺设计、刀具准备等环节，针对数字化生产线的刀具管理需求，制定了一套切实高效的刀具编码规则，开发了一套有效合理的刀具管理系统，构建了完善的刀具数据库。该刀具管理系统可以在各个生产环节中准确识别刀具。徐瑶[34]针对数据库的应用技术，以大数据的视域为研究背景，对目前数据库的特征和数据库的具体应用开展了研究。通过提高数据库技术的安全性和完整性，来促进数据库技术在大数据视域下的具体有效应用。面对在航空紧固件的参数信息管理环境当中出现的问题，吴伟等[35]以 Visual Basic 6.0 作为管理系统的前台界面设计软件，通过 Access 来编写数据库的后台储存程序。工作人员可以通过该程序实现对紧固件的高效调用及修改，在减少人力资源的同时，大大提高了对紧固件设计的效率，并增强了紧固件参数的准确性，满足了相关航空紧固件企业对紧固件信息管理的需要。

　　对数据库的应用已经取得了很大的进步，但是想要真正完全地实现准确高效的检索还有很长的路要走，对数据库的研究仍然十分必要。

　　1.4 课题研究的主要内容

　　基于 CAFD 的研究现状，为了提高汽轮机叶片工装夹具的设计速率和质量，本课题基于规则的推理方式，利用 UG 二次开发，充分利用企业现有的夹具设计知识，对汽轮机叶片工装夹具的设计方法展开深入研究。基于规则的推理主要体现在定位和夹紧模式的推理。智能化主要体现在夹具元件的调用以及装配、夹具实例的检索。论文结构框架如图 1-2 所示，主要研究内容有：

　　（1） 介绍本课题的研究背景和意义，论述了计算机辅助夹具设计、UG 二次开发和数据库管理的研究现状，最后对本文的章节安排和研究内容进行说明。

　　（2） 根据企业的实际情况，对叶片的特征分类和加工过程进行了详细的介绍。并对叶片制造过程中的所用到的夹具进行了论述，介绍了夹具的分类、组成和功能。接着根据企业实际需求和拟定的功能目标，构建基于规则汽轮机叶片夹具设计方法研究的总体框架，最后介绍本文用到的部分关键技术。

　　（3） 将夹具元件分为系列化零件和参数化零件，分别构建元件库，实现参数化调用，举例完成了对参数化零件和系列化零件的调用。并且为了提高设计效率，减少繁琐的操作，建立了夹具组件库，实现了对夹具组件的调用。本章节还介绍了基于规则的推理模式，论述了定位模式、定位元件、夹紧模式和夹紧结构的推理模式，并构建相应的规则库。

　　（4） 基于特征规则对夹具元件进行智能化装配，论述了装配的相关知识。介绍了如何根据夹具元件的装配属性获取其装配方式，并据此完成夹具的智能化装配，将装配完成的整套夹具进行储存。从夹具的功能要求出发，通过基于编码技术的方法来表示夹具实例，并研究夹具实例库的检索机制，基于最近邻索引法，完成夹具实例的检索与重用。
　　（5） 详细说明了 UG 二次开发前的技术准备工作，并基于 UG 二次开发，以具体实例来验证本文提出的设计方法。首先获取夹具的装夹信息，并通过第三章的零件调用程究。侯阳青[32]为了解决当前数据库查询准确率低的问题，采用基于数据挖掘的语言，将查询语句中的分词数组作为基础，通过识别筛选查询条件来分析用户的查询目标，划分成不同的模块。并通过转换算法，将自然语序得到所需零件，然后基于特征规则，将零件装配成完整的夹具。最终，将装配完成的夹具导入实例库，并根据相关加工信息完成夹具的检索和重用。

　　（6） 对全文的研究工作、创新点及不足之处进行总结，并对后续的研究进程做了展望。

　　第二章 汽轮机叶片概述及夹具设计总体框架研究

　　2.1 汽轮机叶片概述

　　2.1.1 汽轮机叶片的主要特点

　　2.1.2 汽轮机叶片的组成结构

　　2.1.3 汽轮机叶片的分类

　　2.2 汽轮机叶片的加工过程

　　2.3 夹具概述

　　2.3.1 夹具的种类

　　2.3.2 夹具功能

　　2.3.3 夹具组成

　　2.3.4 夹具设计要求

　　2.4 基于规则的汽轮机叶片工装夹具设计方法研究总体框架

　　2.4.1 问题分析

　　2.4.2 功能目标

　　2.4.3 总体框架

　　2.5 汽轮机叶片工装夹具设计中的关键技术

　　2.5.1 UG 二次开发技术

　　2.5.2 基于规则的推理技术

　　2.5.3 参数化设计技术

　　2.5.4 数据库及其访问技术

　　2.6 本章小结

　　第三章 基于规则的装夹信息推理及多层夹具零件库构建

　　3.1 基于规则的推理方法

　　3.1.1 规则推理概述

　　3.1.2 规则的表示和组成

　　3.1.3 规则库的构建

　　3.2 基于规则的定位信息推理

　　3.2.1 定位模式的推理

　　3.2.2 定位元件的推理

　　3.3 基于规则的夹紧信息推理

　　3.4 多层夹具零件库的构建

　　3.4.1 零件库构建概述

　　3.4.2 系列化元件库的构建

　　3.4.3 参数化元件库的构建

　　3.4.4 夹具组件库的构建

　　3.5 本章小结

　　第四章 基于规则的智能化装配及夹具实例重用

　　4.1 基于特征规则的智能化装配

　　4.1.1 夹具元件的装配特征

　　4.1.2 基于规则的特征信息推理

　　4.1.3 夹具元件的装配属性

　　4.1.4 基于特征规则的装配过程

　　4.2 夹具实例保存

　　4.2.1 夹具实例库的构建

　　4.2.2 夹具实例的表示方法

　　4.3 夹具实例的检索重用

　　4.3.1 夹具实例检索方法研究

　　4.3.2 实例相似度计算

　　4.3.3 夹具生成与各零件详细设计

　　4.4 本章小结

　　第五章 基于规则的汽轮机叶片工装夹具设计技术应用

　　5.1 技术准备

　　5.1.1 用户开发环境配置

　　5.1.2 功能菜单设计

　　5.1.3 用户界面设计

　　5.2 汽轮机叶片智能化设计技术的应用

　　5.2.1 装夹信息获取及信息录入

　　5.2.2 基于特征规则的智能化装配

　　5.2.3 夹具实例的检索

　　5.2.4 夹具实例的修改

　　5.3 本章小结

　　第六章 总结与展望

　　6.1 课题工作总结

　　本文基于规则的推理方法，根据叶片的制造过程和对于夹具的实际需求，对汽轮机叶片工装夹具设计方法进行了研究，主要完成工作如下：

　　（1） 分别采用部件族法和表达式法构建了系列化零件库、参数化零件库和夹具组件库，完成了对零件三维模型的储存，符合夹具设计系统的逻辑需要。

　　（2） 详细介绍了不同工况下定位模式和夹紧模式等装夹信息的选择，通过 SQL2014构建相应的规则库，并以 ADO 技术完成调用。通过规则推理即可获取相应的装夹信息。

　　（3） 通过获取夹具零件库中零件的装配信息，来确定元件的装配面以及所对应的装配特征，根据不同的装配特征，选择合适的约束关系进行装配，完成基于特征规则的智能化装配。并将完成装配的夹具储存在夹具实例库中。

　　（4） 构建了基于编码的夹具实例系统，从夹具的功能出发，将功能信息设置为不同权重，使得相似度的计算更加直观、科学。最后通过最近邻索引法完成对夹具实例的检索，根据具体的设计要求需要对夹具中的零件进行修改，最后得到所需夹具。

　　（5） 研究UG二次开发技术，编写相关程序，与UG平台集成，以具体实例验证了本文提出的设计方法。通过输入相关加工信息，以规则推理的方式获取了夹具的装夹信息。

　　并凭借前文的系列化零件、参数化零件和夹具组件调用程序，得到了所需的夹具零件。

　　将得到的夹具元件，通过基于特征规则的智能装配，完成装配，得到完整的夹具实例，并将夹具实例储存在知识库中。通过输入相应的叶片信息、加工信息和装夹信息，在知识库中匹配相应夹具，根据需求修改夹具某零件的参数，得到符合要求的夹具，完成夹具的重用。

　　本文通过基于规则的推理方法，对夹具设计的方法进行了研究，实现了从加工需求出发，到夹具的过程，并完成了夹具实例的重用。显著地提高了设计效率，简化了工作复杂程度，使得夹具的设计更加规范。同时本文对于夹具设计的研究也对其他产品夹具的设计也具有一定的参考指导意义。

　　6.2 主要创新点

　　（1） 通过对装配过程的分析，提出基于特征规则的智能化装配方法，完成夹具的智能化装配，实现了从元件到夹具整体的转变。减轻了工作人员繁琐的操作过程，提高了设计的效率。

　　（2） 构建了夹具的组件库，可以直接对常用夹具组件进行调用，分别对参数化和系列化零件进行更新，以此来实现对整个夹具组件的更新，减少了零件的调用次数，提高了夹具的装配效率。

　　（3） 从夹具的功能要求出发，通过基于编码技术的方法来表示夹具实例，并研究夹具实例库的检索机制，基于最近邻索引法，提高了夹具实例的检索与重用的效率以及准确性。

　　6.3 不足与展望

　　本文虽基于规则的推理方法，对汽轮机叶片工装夹具的设计方法进行了细致的研究，但是由于作者理论基础不够扎实，时间有限而且无法接触到企业的核心设计数据，缺少完整的汽轮机叶片及其工装夹具的相关知识信息，与预期的功能目标还有一定的距离，存在的不足之处待后期进一步完善：

　　（1） 基于规则的汽轮机叶片工装夹具设计技术目前仍然只能在本地进行应用，有待实现网络化，将汽轮机叶片工装夹具设计的知识库存放到服务器上，通过网络共享，使得夹具的设计更加方便。 （2） 数据库的信息不够完整，不能设计出所有类型的夹具，还需再丰富数据库。

　　致 谢

　　浮光似箭，日月如梭，三年转瞬即逝，承蒙师友亲人不弃，论文初成，感慨万分。

　　首先感谢我的导师吕彦明教授，在撰写论文的过程中给予了我很大的帮助。在这三年的学习生涯中，吕老师在方方面面都给予我无微不至的照顾，使我倍受感动。吕老师为人师表，以身作则，对我的谆谆教诲使我受用终生。值此论文完成之际，特向我的导师吕彦明教授表示最崇高的敬意和最衷心的感谢！

　　课题得到了无锡透平叶片有限公司的大力支持，特别要感谢匡逸强等工程师的热情帮助，使课题得以顺利进行。

　　课题研究期间袁飞、王康、刘东帅、杨华、赵鹏、侯晓澄、顾晨龙、王溢鸿、方文湛、白少昀、成同庆、潘宇、邓世祥、郭开心、赵耀、张银、钱云杰、刘昊程和黄强等同门师兄弟给予了热情帮助，在此表示由衷地感谢！同时，感谢室友对我三年研究生生涯方方面面的照顾。

　　感谢我已经脱单和致力于脱单的挚友，增加了我的学习时间。也感谢知网，精准的查重使我逐字修改文章，才能提高文章的质量。

　　最后，更要感谢父母对我的辛勤养育和默默支持，才使得我的研究生生涯得以顺利完成。现将我在研究生以来取得的所有成绩献给所有曾经、现在和将来给我帮助和关心的亲人和朋友们。

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