全三维模型驱动的复杂产品智能制造

为适应以现代飞机为代表的复杂产品对制造效率和质量提升的需求,综合生产数据和制造知识两类信息处理,提出了全三维模型驱动的智能制造模式。建立了全三维设计和制造模型的数字量定义、传递与控制模式,通过扩展承载内容提升模型的适用性,通过协同设计提升模型对工艺的适应性,从而用面向制造的全三维设计模型驱动制造的高效化;以工件模型的数字量传递提高制造效率,以考虑变形补偿的工艺模型控制制造的准确度,从而以面向工艺链的精确制造模型驱动制造的可控化;建立了制造知识的数字化表达、管理和集成应用模式,采用工艺领域知识的系统化建模对源头各异的制造知识进行集中分类存储,采用成熟度控制生产数据向知识的转化来实现企业知识的螺旋式上升以及工艺领域知识的表达和科学管理;以多层次的推理提高模型设计的效率和准确度,以XML的几何数据交换将智能设计工具与已有计算机辅助系统相集成,实现复杂外形零件数字量的快速、精确定义。结合飞机框肋零件的制造,说明了全三维模型驱动的智能制造过程。实例零件制造结果表明,该技术可一步达到成形精度要求、显著缩短制造周期,并可用于指导飞机各类零部件智能化制造系统的构建,促使制造活动由经验依赖的试错模式向智能化的高效高质量模式转变。

大型锻件窗框加工变形及工艺方案研究

窗框零件作为民用飞机上的重要承力构件,具有结构复杂、曲率大、难加工部位多、加工变形控制难等特点,而且采用锻件加工受毛坯初始残余应力影响较大。通过对典型窗框零件工艺特点以及加工关键技术进行研究,从毛坯残余应力分布、加工变形仿真预测、加工工艺过程优化等多方面进行研究,解决该类零件加工过程中变形处理的瓶颈问题,提出工程化解决方案,并形成窗框类零件加工典型工艺方案。

飞机框肋件自动制孔工艺路径优化算法

飞机框肋件孔群制造多采用自动制孔技术,针对目前自动制孔算法所造成的走刀路径复杂、空行程消耗大等问题,采用人工势场算法、狼群分配原则及动态调整策略改进蚁群算法以提高寻优能力进而简化走刀路线,融合粒子群、菌群算法以提高全局收敛性。对某类典型框肋件孔群加工进行路径优化实验,仿真结果表明,优化后加工路线得到显著简化,空行程占比明显降低,刀具总行程比遗传算法缩短10.1%,比基本蚁群算法缩短9.9%,比遗传-模拟退火法缩短9.5。可见,框肋件自动制孔工艺路径得到明显优化。

三维旋转部件复杂表面结冰数值模拟

为模拟旋转部件复杂表面的结冰过程,开展旋转空气流场、水滴撞击,以及水膜流动结冰热力学模型研究。采用旋转坐标系进行处理,将惯性系下的周期转动边界转换为定常流动边界,求解其N-S方程,获得旋转空气流场。在此基础上,将科里奥利加速度及离心加速度引入水滴流动的控制方程,利用欧拉方法建立水滴运动撞击旋转壁面的撞击特性模型。最后,在旋转坐标系下对表面水膜的受力运动情况进行分析,建立了考虑离心力与科里奥利力影响的三维旋转表面水膜流动结冰热力学模型。以旋转圆柱为对象,进行了仿真计算,结果表明,所建立的模型对旋转部件的水滴撞击与结冰模拟是可行的,且随旋转速度的增加,水滴撞击与结冰区域的偏移更加显著。