面向资源重用的航空发动机试车台架多目标优化设计

针对航空发动机试车台架设计周期长、效率低的问题,从成本控制和资源重用出发,提出面向资源重用的试车台架多目标优化设计方法。在分析航空发动机试车台架特点及快速配置需求的基础上,构建了以生产成本、生产时间和产品寿命均衡性为目标的试车台架配置多目标优化模型。通过混合深度优先搜索算法(DFS)的改进遗传算法(INSGA-Ⅱ)求解了试车台架设计模块的可配置解集,并采用TOPSIS法求解得了最优可配置设计方案。通过算法效果比较,以及某航空发动机高空模拟试车台架快速设计实例分析,说明了所提方法的可行性和有效性。

强制流动对Mg–9%Al合金定向凝固组织演化的模拟研究

基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法构建了镁合金凝固组织预测模型,研究了无流动、x方向流动和y方向流动三种条件下Mg–9%Al合金定向凝固过程中的成分和组织演化过程.研究结果表明,无流动作用时镁合金枝晶呈现互为60°夹角生长,并在凝固后期出现与一次枝晶呈60°夹角二次枝晶形貌,凝固组织具有密排六方(HCP)晶体结构特征,验证了该模型的可靠性.由于x方向的流动作用下,与无流动结果相比较,迎流方向枝晶生长较快并出现发达的二次枝晶形貌,研究表明由于枝晶前端排出的溶质受流动影响被运输到枝晶后端区域,从而使前端区域具有更大的过冷度,提升了凝固驱动力.由于y方向流动的存在,枝晶呈现不对称生长,其中部分枝晶生长方向偏转约3°,研究表明迎流枝晶前沿的溶质被运输并富集在其他枝晶生长区域,最终使其发生了生长偏转;进一步分析枝晶生长前沿的流场和成分分布信息发现,枝晶生长过程中流动u1∇c1引起的值在固液界面处的不对称分布是导致枝晶生长发生偏转的主要原因.

不同弹性模量计算机辅助设计和计算机辅助制造桩核材料的应力分析

背景:桩核修复是牙体缺损修复的一种常规选择,然而不同桩核材料的修复效果存在差异。目的:利用有限元方法评估不同弹性模量桩核修复模型中桩核与牙根黏结剂部位的应力分布情况。方法:在三维建模软件中构建一个三维根管治疗过的上颌中切牙模型,进行全瓷冠修复,修复中的桩核材料分别使用纳米陶瓷树脂(弹性模量12.8 GPa)、复合树脂(弹性模量16 GPa)、混合陶瓷(弹性模量34.7 GPa)、玻璃陶瓷(弹性模量95 GPa)、钛合金(弹性模量112 GPa)和氧化锆(弹性模量209.3 GPa),将模型约束在皮质骨中,在中切牙牙冠舌侧1/3处加载与牙体长轴呈45°的100 N集中力,通过最大主应力分析修复模型中桩核、牙本质及桩与牙根黏结剂的应力分布。结果与结论:(1)当使用弹性模量较高的桩核材料时,修复模型中的桩核应力较集中;当使用弹性模量接近牙本质的桩核材料(纳米陶瓷树脂和复合树脂)时,桩核的应力分布较均匀;无论桩核材料如何,各修复模型中牙本质上的应力分布相似;使用弹性模量更高的桩核时,修复模型中桩与牙根黏结剂处显示出更多的应力集中。(2)纳米陶瓷树脂模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为31.00,33.21,0.51 MPa,复合树脂模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为36.84,33.14,0.59 MPa,混合陶瓷模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为64.05,32.83,1.00 MPa,玻璃陶瓷模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为112.30,32.69,1.73 MPa,钛合金模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为120.00,32.17,1.86 MPa,氧化锆模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为148.80,31.85,2.28 MPa。(3)桩核材料的弹性模量越高,进行桩核修复时桩核处的最大应力值越大,桩核材料弹性模量对修复模型中桩与牙根黏结剂处与牙本质的最大应力值无明显影响。

基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法的Mg-9%Al合金凝固组织模拟

本文基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法,构建了镁合金凝固组织演化模型,研究了Mg-9%Al(质量分数)合金单晶粒和多晶粒下的凝固微观组织演化过程;利用本模型研究了熔体流动对晶粒生长的影响;比较分析不同择优生长方向镁合金单晶粒的生长过程。结果表明:晶粒均呈现六重对称结构生长,且各枝晶的生长差异小于10%,验证了模型的可靠性。由于背流区域的溶质传输较慢,形成较小过冷度,导致生长速度减缓,而迎流区域呈现相反的结果。最后,将模型应用到某压铸件肋板处凝固过程分析,获得该区域凝固组织形貌,将模拟结果与实验结果进行比较发现,两者吻合较好。

STEP-CAPP系统中的非线性工艺设计和工艺优化技术

介绍了STEP-NC应用环境下计算机辅助工艺设计系统的非线性工艺设计的方法和过程,以及如何进行工步序列的有效化。提出了基于精英选择策略遗传算法的工艺优化技术,详细研究了遗传算法在工艺优化中的应用过程。开发了一个STEP-CAPP原型系统,并通过一个实例零件对所提技术和算法进行了演示和仿真,结果表明了该技术和算法的可行性和有效性。

基于STEP-NC的工艺过程设计与优化技术研究

为了简化工艺决策过程的复杂性和实现工艺决策过程的模型化和算法化,在深入分析STEP-NC数据模型的基础上,针对数控工艺的特点,提出了元加工操作及制造特征加工链等概念,建立了支持非线性工艺设计的分步工艺决策过程;进而提出了基于排列和辅助时间的加工工步排序和优化的方法,实现了加工工步排序和优化过程的统一处理,使CAPP系统能够提供多个可选的工艺方案。通过一个基于STEP-NC的CAPP原型系统的实现及实例零件的工艺过程设计表明,所提出的工艺决策过程和优化方法是简单有效的。

面向网络化制造的工艺分工规划技术研究

为了解决动态企业联盟的产品工艺分工自动规划问题,针对其制造资源配置的特点,提出了一种先设计逻辑工艺路线,通过逻辑制造单元-物理制造单元映射生成可执行工艺路线,再经过资源评估和优化配置生成工艺分工路线的新方法。在这3个主要过程中,逻辑工艺路线设计是影响工艺分工自动规划的关键,为此,采用了基于知识的方法实现智能化决策,避免了在工艺路线设计时必须考虑数量庞大的复杂资源配置这一难题,简化了工艺分工规划过程,容易实现自动化。

飞机三维数字化装配工艺设计与管理技术

通过对飞机三维数字化装配工艺设计与管理技术体系和关键技术的阐述,构建了飞机三维数字化装配工艺设计与管理系统,并与PDM系统进行了有效集成,实现了飞机装配工艺的三维可视化AO编制和数据集成管理,为进一步提高飞机三维数字化装配工艺设计与管理的水平、质量和效率,实现工程应用提供了一种可行的思路。

样条插补技术在CNC系统中的应用

论述了CNC系统中的样条插补技术———解决自由曲面高速加工中存在问题的基本方法。重点描述了面向逆向工程、基于PC的CNC系统所采用的三次样条插补技术。通过对三次样条与五次样条的比较 。

样条插值节点的自动选择算法研究

针对数字化数据处理的要求 ,采用首先生成局部近似高次曲线方程 ,再推导出近似曲线方程与样条插值曲线方程的最大误差函数的方法 。

机床夹具智能化设计系统

夹具方案设计专家系统是实现夹具设计自动化的有效途径。本文重点讨论了机床夹具智能化设计系统的结构，基于特征的回转体零件信息描述，夹具方案设计专家系统和夹具装配图设计等技术，并开发了专用夹具设计原型系统ＳＦＤＳ。

支持网络化制造的工艺信息系统研究与实现

网络化制造是一种新的制造模式。本文以关中网络化制造系统为应用背景,详细论述了网络化制造模式对制造工艺信息系统的主要需求,在此基础上,探讨了基于B/S模式的制造工艺信息系统的体系架构和关键实现技术。目前,一个网络化制造工艺信息系统原型已经开发完毕,正处于推广应用和完善之中。

五次插值样条在NC过程链中的应用研究

对几种五次样条插值算法的性质及其在 NC铣削轨迹处理、CNC技术及逆向工程中的可使用性进行了研究 ,并讨论了曲线参数化方法。

CIMS环境下CAPP系统的开发

介绍了ＣＩＭＳ环境下一个实用ＣＡＰＰ系统──ＦＡ—ＣＡＰＰ的主要功能，着重论述ＦＡ—ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ的集成，ＦＡ—ＣＡＰＰ与ＣＩＭＳ其它分系统的集成，以及工艺知识表达、工序图生成。

本体及其在机械工程中的应用综述

本体研究方面的综述文章很多,但尚未发现本体在机械工程中的应用综述。因此,有必要对本体以及本体在机械工程中的应用现状进行总结。首先,介绍了本体的基本概念及本体工程的有关内容;其次,介绍了机械工程中用于产品设计的工程本体、产品信息模型本体、产品数据语义交换本体;最后,通过总结机械工程的行业特色,有针对性的提出了机械工程中本体的应用框架,总结并展望了本体在机械工程领域的应用前景。阐明了通过将本体与问题求解方法等结合,是提高机械设计自动化程度的有效途径。

基于模型定义的工艺信息建模及应用

为实现基于模型定义技术在工艺设计中的应用,考虑零件制造的中间状态,以工序MBD模型为基本单位,通过加工特征将几何信息与工艺信息相结合,建立了面向工艺的MBD模型。然后以工序模型为载体,建立MBD的零件工艺信息模型。采用多视图方法,分别将三维标注信息按照专业类型和工艺规划过程进行划分和管理,并将工序模型进一步划分为实体层、扩展层和应用层。以一个工艺信息实例说明了基于模型定义的工艺信息建模在三维工艺规划系统中的应用。

基于STEP和STEP-NC的CAD/CAPP/CAM/CNC系统集成技术研究

针对当前CAx系统间难以实现产品信息交换和共享的问题,提出了一种基于产品模型数据交换标准和数据接口标准的信息集成方法;建立了一个计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机数字控制系统集成模型,采用产品模型数据交换标准和数据接口标准中性文件形式描述产品信息,各系统之间通过中性文件实现信息的交换和共享;深入研究了工艺信息建模、STEP AP203文件到AP224文件的转换及自动特征识别等关键集成技术。

工序模型驱动的工艺设计方法

通过分析目前三维环境下工艺设计存在的问题,在工艺设计过程中引入工序模型的概念,并提出了工序模型驱动的工艺设计方法。该方法从零件设计模型到毛坯模型逆向生成零件的加工工序,每规划一道工序,生成一个工序模型,然后基于该工序模型进行下一道工序的规划。在工序模型驱动的工艺设计过程中,加工特征识别、加工元生成以及加工元聚类是影响工艺自动规划的关键,为此,对基于工序模型的混合加工特征识别、基于知识的加工元生成以及基于模糊C-均值的加工元聚类进行了深入的研究。以某型号飞机双面大框零件为例,讨论了所提方法的应用过程,为三维环境下的工艺设计提供了一种新思路。

基于聚类分析法的典型工艺路线发现方法

为解决计算机辅助工艺设计系统从工艺数据中提取工艺知识的问题,提出了应用聚类分析法获取典型工艺路线的方法,建立了以矩阵表达工艺路线数据的数学模型。在工序编码的基础上,应用曼哈坦距离计算工序间的相似度。应用欧氏距离计算工艺路线间的相似度,并以相异度矩阵表示工艺路线的相异度。通过平均距离法计算工艺路线簇间的距离,并应用凝聚的层次聚类法进行工艺路线聚类。最后,通过工艺路线聚类粒度的确定方法确定聚类结果,并以轴套类零件典型工艺路线发现为例,验证了该方法的有效性。

基于Apriori算法的典型工序序列获取方法

为从计算机辅助工艺设计技术积累的大量工艺数据中,获取可继承的工艺经验和知识,并将其中的关联规则和Apriori算法应用于典型工序序列的获取,建立了典型工序序列获取的关联规则模型,提出了采用改进Apriori算法获取典型工序序列的算法。通过计算实例的分析,说明该算法可以有效地实现典型工序序列获取。