基于PLC和组态软件的分布式光学组件控制系统

采用集散控制的思想,建立了以PLC为底层控制器,以组态软件作为集中管理软件的分布式控制系统.底层控制器利用RS485总线构建了工业控制网络,具有传输速度快,距离远,成本低的特点.利用OPC接口实现了组态软件与总控服务器的数据交互.该系统已经投入运行,应用效果良好.

基于曲率特性的柔性加减速NURBS插补器

为降低非均匀有理B样条段间转接时对机床的机械冲击,提出了一种基于曲率特性的柔性加减速控制方法。研究了满足插补误差要求的非均匀有理B样条梯形加减速的算法,推导了满足S型加减速要求的简化算法。用两种算法进行的基于弓高误差的非均匀有理B样条仿真加工实验表明,在曲率突变处加速度和加加速度均出现突变,对机床造成较大冲击。而基于曲率变化进行的柔性加减速的仿真试验表明,相关特性参数符合加减速的规划要求。将算法集成至自行开发的开放式控制器中,加工实验表明,该算法使数控机床的速度变化更加平稳,并具有良好的实时性。

STEP-NC数控技术研究进展

为全面掌握STEP-NC标准的产生、发展与研究情况,分析和总结了近10年来相关领域的研究成果。在分析和总结过程中,将相关研究分为5个主要方向,分别总结了各个研究方向的研究情况和存在的问题,归纳出未来研究中的主要科学问题和技术难点;指出STEP-NC制造系统的核心技术;提出STEP-NC制造系统架构和STEP-NC数控系统的发展趋势。

微径球头铣刀铣削力建模与仿真

以微径球头铣刀铣削力为研究对象,分析了刀具刃线模型。将刀具沿刀轴方向离散为若干切削单元,分别依照单齿切削及两齿切削求得各切削单元的实际瞬时切削厚度。基于实体造型的方法提取了参与切削的切削刃段,并通过实验识别了瞬时切削力系数及主轴径向跳动参数,建立了综合考虑主轴径向跳动、微细铣削所特有的尺度效应的影响及可能出现的单齿切削现象的微径球头铣刀铣削力模型。实验结果验证了所提模型的有效性和可行性。

纤维铺放轨迹规划的两种方法及其比较研究

为了实现纤维铺放轨迹规划,本文提出了两种方法,即网格化方法和CAD软件的二次开发方法。针对网格化方法,提出了自由曲面的网格化方法和四边形网格铺放轨迹生成算法。针对CAD软件的二次开发方法,基于UG软件,提出了可变计算步长的初始轨迹计算方法、轨迹优化算法和丝束数量计算方法。以某型号的S形飞机进气道为参考模型,利用两种方法分别进行了轨迹规划。最后,对两种开发方法进行了比较研究,发现第二种方法相对于第一种方法具有功能强、开发周期短、与CAD软件的集成度高等优点,得出了其更适合铺放软件开发的结论。

纤维缠绕/铺带/铺丝成型设备的发展状况

在大飞机上大量应用复合材料是我国航空业实现跨越式发展的迫切需求,面对铺放设备的进口管制瓶颈,应当加大对具有自主知识产权的铺放设备研制的支持力度,同时开展自动铺放CAD/CAM软件和铺放工艺技术的研究,为复合材料在大型飞机上的大规模应用奠定基础。

七自由度纤维铺放机后置处理算法及比较

为了使七自由度纤维铺放机按规划的铺放轨迹运动,必须研究铺放机的后置处理算法。通过比较七自由度冗余度机器人的各种逆解方法,结合纤维铺放的工作过程,铺放机后置处理算法采用位姿分离法,将7个关节分两个部分进行后置处理算法的研究:主轴关节部分和机械手臂部分。这种算法在保留机构冗余特性的同时,避开了冗余自由度机构的运动学分析、优化问题,简化了后置处理算法。通过分析主轴关节的不同处理方法,提出基于机械手臂末端运动轨迹和基于机械手臂末端施压方向2种算法。并对这2种算法进行分析比较,得出基于机械手臂末端施压方向的后置处理算法使机床运动平稳、关节变量变化范围小、关节角波动小、适用范围广的结论。通过铺放试验验证了后置处理方法的正确性。

热塑性复合材料纤维铺放技术研究进展

自动纤维铺放技术是飞机复合材料构件自动化成型的关键制造技术之一,其又可细分为自动纤维丝铺放技术和自动纤维带铺放技术。前者适用于平面型或低曲率的曲面型,或者说准平面型复合材料构件的铺层制造;后者综合了自动纤维缠绕与自动纤维带铺放两者的优点,可实现复杂曲面型复合材料构件的铺层制造。

七自由度纤维铺丝样机研制

自动纤维铺放技术是解决高强度、轻质复合材料机身和进气道等构件制造的关键技术,该项技术综合了纤维缠绕和自动铺带技术的优点,在航空、航天等高科技领域得到了广泛应用。本文设计了七自由度四丝束纤维铺丝机及其控制系统,同时对丝束控制、铺丝轨迹规划和优化方法、设备的后置处理等关键技术进行了研究。

基于神经网络的曲面加工振动监测方法

文章论述了一种新的基于传感器信息的切削加工振动预测方法 ,提出了切削状态指数的概念 ,用于描述切削状态 ,利用神经网络规划切削条件与切削状态的非线性关系 。

基于NN与GA的曲面加工适应学习控制研究

提出了适用于曲面加工条件的适应学习控制方法．在回避加工振动的前提下以实现高效率加工为目的，将遗传算法（ＧＡ）的优化机能与神经网络（ＮＮ）的学习机能相融合，建立了由开放式ＣＮＣ加工机床，多维传感器，实时控制器，学习模型及优化模型组成的曲面加工适应学习控制系统．切削实验结果表明所提出的加工条件适应控制系统可有效地抑制曲面切削振动，提高了切削加工效率．

开放式数控技术及其在我国的发展状况

开放式数控系统及开放式数控机床的研究是当前数控技术"带有变革性"的重大发展方向,因为开放计划的实施,把世界上所有的系统开发商都推到了同一起跑线。因此应该抓住机遇,坚持走数控系统开放化的技术路线,跟踪掌握数控技术的最新进展,解决其中的关键技术,为新一代国产开放式数控系统的研制打下坚实的基础。

研制我国的微机数控纤维缠绕机

纤维缠绕是制造复合材料制品的主要方法之一,本文介绍了我国自行研制的微机数控纤维缠绕机及其控制原理与系统组成。图4幅。

智能加工技术在切削颤振在线抑制中的应用

具有薄壁结构的关键航空零部件在切削过程中不可避免发生颤振现象。为提高工件表面质量,在加工过程中对颤振进行准确识别和有效控制已成为该领域的主要研究方向。而对于颤振在线辨识和抑制功能的实现,必须开发集成先进传感器和智能控制算法的智能数控系统,并保证系统中各功能模块线程协调运行。因此,在航空薄壁件的精密加工过程中,利用智能加工技术对切削颤振进行实时辨识和在线抑制将成为未来数控加工技术的发展趋势。

一种高性能的纤维缠绕CAD/CAM软件——WINDSOFT

纤维缠绕成型是制造高强度复合材料制品的一种重要的工艺方法。为了有效地应用这一工艺方法,需要符合纤维缠绕工艺特点的CAD和CAM技术的有力支持。将CAD/CAM技术应用于纤维缠绕成型工艺过程中。介绍了WINDSOFT缠绕软件的整体架构和实现过程。结合缠绕成型工艺的特点对CAD/CAM系统各个组成模块和功能进行了分析和讨论。

基于开放式系统的曲面加工误差动态补偿控制

将基于传感器信息的智能型开放加工系统应用于曲面的高精度加工 ,提出了曲面加工误差的动态补偿方法。为预测加工误差的补偿量 ,建立了刀具弯曲模型 ,分析了刀具弯曲对加工误差的影响。实验结果表明 ,本系统可有效地提高加工精度 ,使加工误差降低 1/ 3- 1/ 4。

热塑性复合材料纤维铺放工艺的研究进展

热塑性复合材料由于其良好的可焊接性、可循环利用性、抗化学腐蚀性,特别是短时间内就可加工成型等特点,在未来航空航天构件制造领域有着广阔的应用前景。纤维铺放过程中涉及一系列的物理现象,涵盖传热学、热力学、结晶动力学,牛顿流体力学等学科及这些学科的交叉领域。本文以上述学科的相关知识为理论依据,对纤维铺放工艺中的加热工艺,冷却工艺,铺层间强度,纤维铺放压力和残余热应力五方面内容,通过分析其理论模型的建立和求解方法,介绍和讨论了纤维铺放过程中与最终产品质量相关的基体材料结晶度、铺层间紧密接触程度、铺层间熔合度等关键问题及其中涉及的铺放温度、铺放速率、铺放压力等主要工艺参数。同时,本文还总结了国外的研究成果和研究进展,指出其中存在的一些问题,并对今后纤维铺放工艺的研究方向进行了展望。

基于开放式控制器的铣削颤振在线抑制

为实现在线抑制铣削颤振,对颤振领域常用的传感器监控技术,尤其是三向切削力和振动加速度传感器的各向分量在颤振监控过程中的时域和频域敏感信号特征进行试验研究。针对监控的颤振敏感信号频域特性,研究快速傅里叶变换技术对信号有效信息的在线提取技术。对自激颤振的机理进行分析,建立颤振频率与主轴转速间的关系模型,为实现变主轴转速抑制自激颤振提供理论基础。对集成在线参数采集、反馈控制的全软件型模块化铣削控制器进行设计,将在线抑制颤振的相关变主轴转速算法嵌入开放式控制器中,并设计控制参数数据流在控制器模块间的实现流程。对连续变切削深度铝合金工件进行在线颤振抑制加工试验,试验验证开放式智能铣削控制器在线抑制颤振相关技术的正确性。

多轴联动线性插补及其“S加减速”规划算法

文章将速度的S曲线加减速规划算法用于多轴联动线性插补的前加减速处理 ,推导了插补迭代公式 ,并给出了实现算法。将该规划算法用于多坐标联动纤维缠绕机的数控系统中 ,效果很好。

基于自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型研究进展：热传导行为及层间性能

纤维增强复合材料具有轻质、高强、性能可设计等特性,在减重、抗疲劳、耐腐蚀、维修性等方面明显优于传统金属材料,在航空航天、交通运输、国防等领域的应用越来越广泛,其中热塑性复合材料具有高韧性、高冲击性、无限储存周期、可回收利用等众多优点。复合材料自动铺放技术成型效率高、自动化程度高,特别适用于大尺寸和复杂构件的制造。同时,热塑性复合材料原位固化技术不断发展和进步,生产效率显著提高,生产成本降低,构件质量得以提升。因此,基于自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型将会是未来大飞机主承力部件的重要成型方法。然而,热塑性复合材料铺放成型过程经历高温制造,伴随着热力学耦合等相关问题。对于原位固化方法,热源的选择颇为关键,将直接影响铺放成型的效果和效率。在铺放成型过程中,热塑性聚合物分子链受热发生流动,宏观上则是热塑性树脂发生从固态到熔融态再到固态的物理变化。整个成型过程持续时间较短,但又涉及一系列的物理变化,是一个非常复杂的过程,目前已成为国际上高性能热塑性复合材料的研究热点之一。热塑性复合材料纤维铺放成型常用的热源主要包括热空气、激光、超声波、电子束等。其中针对热空气的研究较早,建立了铺层内的热传导理论模型,就铺层基层中温度场展开了许多工作并取得了相应的成果。对激光加热成型获得的铺放构件的诸多研究表明,激光作为热源相比于热空气可以大幅提升层间性能。此外,学者们还提出了不同的理论模型来预测最终的熔合强度,但测试结果显示铺放构件的力学性能不及热压罐固化的构件,进一步的理论和实践探索仍然很有必要。本文主要聚焦基于预浸料自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型工艺,从工艺过程中的热传导行为、铺层的性能指标两方面介绍或探讨了铺放工艺过程、热传递模型、原位固化热源、铺层间紧密接触度、熔合度及熔合强度等的研究现状。