自动化生产线工业机器人的装调工艺仿真

在自动化生产线安装调试工作中,工业机器人的装调费时费力且难以迅速满足生产线工艺要求,提出了使用Process Simulate软件对自动化生产线中的工业机器人进行工艺仿真的解决方案。文章介绍了使用Process Simulate软件对自动化生产线中的工业机器人进行工艺仿真的基本方法和过程,从而实现工业机器人装调效率和自动化生产线生产效率的提高。

面向AI时代的纤维增强树脂基复合材料工艺仿真

纤维增强树脂基复合材料制造工艺是保证其产品结构效率和应用可靠性的关键,通过计算机进行工艺仿真是提高复合材料制造质量与降低制造成本的重要手段。传统工艺仿真依赖于制造过程中的物理化学机理,通过有限元/有限体积等数值计算方法,以及计算机图形学等辅助设计方法来求解相关机理模型的数学方程,目前已在增强体/预浸料的铺覆、树脂的渗透流动、热固性树脂的固化行为、热传导与热交换、非线性力学及残余应力与固化变形预测等方面得到广泛应用。近年来,人工智能(AI)的迅猛发展,其技术基础机器学习(ML)与人工神经网络(ANN)相结合,已用于增强体铺覆、液体成型工艺和热压罐工艺领域,主要目的是数据挖掘和建立降阶模型。前者可以建立工艺条件与制件固化质量、力学性能等之间的关系,后者则可以提高工艺仿真的计算效率。然而受限于纤维增强树脂基复合材料制造过程复杂、不可测、成本高的特点,在AI时代的起点,仅依赖实验获得的数据量难以满足ML的要求,同时数据驱动AI还面临模型代表性、普适性、可解释性不确定的问题。因此,基于物理化学机理的传统工艺仿真可为数据驱动ML仿真提供大量可靠数据,进而通过AI建立更多描述复合材料工艺的定量模型,扩展工艺仿真可计算的过程;同时,通过AI技术提高计算效率后,满足实时性要求的工艺仿真可进化为制造过程的数字孪生(DT),从而可为复合材料降低成本、提高全寿命周期管理的科学性提供新的技术支撑。

铸造工艺仿真标准研究及案例验证

针对铸造仿真标准体系不完善、产业配套性差、难以支撑铸造工艺仿真技术应用等问题,开展铸造工艺仿真标准化研究,研究给出铸造工艺仿真环境要求、工作内容、工作流程和仿真结果应用等技术要求,为企业铸造工艺仿真提供规范与指导,并以高锰钢辙叉的铸造过程为例验证铸造工艺仿真标准的正确性与适用性。

基于SLM钛合金方向舵退火工艺仿真分析与优化

以SLM方法制备的钛合金方向舵为研究对象,采用固有应变法对其进行残余应力和变形分析,提出基于体单元仿真模型的退火工艺,并对其进行有限元仿真分析及工艺参数优化。结果表明:SLM方法制备的钛合金方向舵残余应力和变形量均较大,通过全交实验进行工艺参数优化后,方向舵的残余应力从1 206.96 MPa下降到143.86 MPa,变形量从8.63 mm减小到2.08 mm。

大尺寸涡轮铸件工艺仿真设计及验证

涡轮是增压器上具有复杂曲面结构的高速旋转部件,质量要求高。采用ProCAST软件对大尺寸涡轮铸造工艺进行了仿真设计,实现了涡轮铸件铸造工艺的优化,并结合生产实际开展了细晶工艺研究,生产出组织、性能和尺寸精度满足要求的大尺寸涡轮铸件。

基于环编工艺仿真和多尺度分析的SiC_(f)/SiC核能包壳管力学性能研究

基于环编工艺制备碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷复合材料(SiC_(f)/SiC)包壳管纤维预制体,并通过PIP方法浸渍烧结制备核能包壳管是当前高容错包壳管的研究热点之一。在乏燃料反应堆中,为了提升热交换效率,包壳管壁厚一般不应超过0.75mm,同时还需要承受复杂外界工况与内部兆帕级气压,这为4m长包壳管的结构设计带来巨大挑战。如何面向SiC_(f)/SiC复杂成型过程,系统性建立一种反映复合材料多层级结构的有限元模型,成为包壳管安全设计的首要前提。该研究基于有限元接触算法,建立了包含环编工艺参数的碳化硅纤维环编预制体有限元模型。通过细观—宏观多尺度方法探究了纤维体积含量、纤维和基体力学性能等参数对核能包壳管力学性能的影响,打通了从制备工艺到强度校核的一体化设计链条。通过将多尺度模型与传统的层合板理论方法构建的核能包壳管模型对比,验证了后者扭转强度预报值比前者高估了69%,存在极高的设计风险。研究通过初步探索联合工艺仿真与多尺度仿真设计优化复杂碳化硅复合材料结构,并预报诸如强度和模量等力学性能,以降低昂贵的制备成本和实验成本,为未来开展复杂碳化硅纤维增强碳化硅复合材料结构的强度设计提供了较为可靠的工具。

科研课堂小班化教学方法探索——火箭发动机尾喷管收扩段电镀工艺仿真“微课题”设计与实践

项目组借助虚拟仿真技术以“体验—学习—发现—探索”为思路构建层层递进的科研课堂“微课题”小班化教学模式,引导学生针对航天领域大型构件电镀仿真模型进行阳极优化设计,明确设计理念。实践结果表明:虚实结合的小班化教学方法有利于培养学生的思维能力、创新能力、分析和解决问题的能力、设计和优化方案的能力,还有利于提高学生的学习兴趣,可为多元化、创新型卓越人才的培养提供经验。

基于Unity3D的水平定向钻进工艺仿真系统研究

为了能够在水平定向钻机虚拟实训系统中实时模拟钻头的地下钻进状态,使拖管工艺可视化,设计了基于Unity3D的水平定向钻进工艺仿真系统。通过对钻头受力模型的分析,结合计算机图形学理论,利用Unity3D编写脚本程序实时渲染地下钻进情况。结果表明,系统能够实现钻机仿真和地下钻进工艺可视化,对虚拟水平定向钻进系统具有一定指导意义。

锂离子电池制造工艺仿真技术进展

锂离子电池的综合性能不仅取决于材料和结构的创新,还与制造工艺及相关设备技术的进步息息相关。目前电池制造厂商针对不同体系的电池工艺开发多采用穷举法进行实验试错,在工艺仿真技术方面还存在较大的发展空间。面向电池高质量制造发展和数智化升级的行业发展趋势,本文结合宏观电池制造设备和微观电池电极结构两个角度,对电池制造工艺仿真研究现状进行了系统总结,分析了各工序工艺仿真技术机理研究、结构发展及应用前景,并进一步指出当前研究的不足及未来的发展趋势,旨在为优化锂离子电池的制造流程和提高其综合性能提供理论参考。

航空铝合金异形曲面SLM制件工艺仿真与性能研究

激光选区熔化成形技术因其设计自由度高、研制周期短、材料利用率高,在航空产品制造中的应用越来越广泛,特别是针对具有复杂轻量化结构和气动异形曲面的结构件。以异形气动曲面铝合金SLM结构件为研究对象,结合数值模拟仿真技术,对该典型件的激光选区熔化成形工艺进行仿真迭代优化,并对其综合性能进行了验证研究。结果表明:基于Simufact Additive软件的模拟仿真结果可靠性好,能够准确预测制件成形过程中的变形趋势。成形所得典型件的化学成分与组织形貌均符合航空铝合金SLM制件的相关技术标准,X(Y)向与Z向的室温抗拉强度分别可达300~314MPa和300~325MPa。室温高频轴向疲劳测试结果为X(Y)向193MPa,Z向155MPa,综合性能良好,为该类铝合金SLM异形结构件的研制方向起到了重要的指导作用。

面向首件制造即定型的工艺仿真中心运行模式研究

面向航天装备制造领域首件制造即定型的发展需求,对目前机械加工、增材制造、焊接、热处理、装配等多个专业工艺仿真存在的仿真技术难点进行了解剖和分析,提出了“1+2+3+4+N”的工艺仿真中心总体建设方案,分别从工艺仿真中心组织架构、工艺仿真体系建设、仿真驱动的工艺设计流程和工艺仿真发展路线等四个方面探讨了工艺仿真技术在航天制造领域的应用和发展思路,形成了面向首件制造即定型的工艺仿真中心建设方法和运行模式,对推动企业工艺仿真技术水平的提升具有深刻的意义。

微半球壳谐振子高温吹制工艺仿真及形貌影响机理研究

基于传统半球陀螺仪精度高、寿命长、可靠性高的优点以及MEMS器件体积小、重量轻、可批量生产、易于数字化等特点,微半球谐振陀螺仪兼备微小体积与中高精度的潜力,是当下微型陀螺仪的研究热点。微半球壳谐振子的高温吹制法制备工艺具有实现高性能的潜力和可批量化生产的优势,是谐振子制备工艺的重要方向。但是,此工艺方法下谐振子为一次成型,且难以后期修调。本文基于高温吹制法工艺原理建立了工艺仿真模型,可以直观地揭示微半球壳成型过程并准确地预测微半球壳的最终形貌;此外,结合形貌影响因素分析,详细探讨了玻璃厚度、基底环形槽几何参数、环形槽腔体内外压强比等主要因素对谐振子形貌的影响机理,可为微半球壳谐振子形貌控制提供重要依据。

基于医疗工艺仿真技术的产科门诊血压、体重测量区布局改造提升——以某妇女儿童医院为例

论文目的为提高某妇女儿童医院产科门诊血压、体重测量区工作效率,减少孕妇产检等待时间;方法为基于医疗工艺仿真技术,运用Anylogic仿真软件对原产科门诊血压、体重测量区进行仿真分析,针对存在问题,提出布局优化策略。通过比对原布局与改造后布局的仿真结果,验证了改造后的布局得到优化,工作效率明显提升。论文最后指出:基于医疗工艺仿真技术对医院再规划与改造提升起到重要的辅助作用,为医院建设中科学合理地规划医疗流程提供精准可靠的数据支撑。

基于SYSWELD的船体结构焊接工艺仿真及优化

焊接是船舶建造的核心环节,对焊接工艺的有效分析和优化研究对提高船舶建造质量和效率至关重要。在对船舶结构焊接工艺分析的基础上,基于热弹塑性有限元法对典型船舶构件焊接过程的温度场分布、焊后变形和残余应力等基本特性进行仿真分析,得到了焊接速度、焊接电流和焊接顺序等焊接工艺对焊接变形、温度场分布和残余应力等结果的影响关系,为实现典型船体结构的焊接工艺优化,进而建立工艺参数数据库奠定了基础。

基于Anycasting的铁型覆砂铸造工艺仿真设计应用

铁型覆砂铸造工艺已成为当今较为先进的铸造工艺,实现了自动化生产,生产效率高。通过预测磨球铸件在铁型覆砂铸造过程中可能产生的缺陷,进行了铸造工艺方案的初步设计,运用Anycasting软件进行了仿真计算和结果分析;生产试制后,针对实际生产中存在的缺陷进行了工艺方案的优化,仿真结果显示没有存在收缩缺陷,指导了生产实践。

基于神经网络的电火花线切割加工工艺仿真研究

针对电火花线切割加工工艺过程的复杂性、系统的非线性、以及加工参数变化而引起的时变性,建立一个准确的数学模型比较艰难,尤其对工艺效果预测与优化更为关键。经过试验利用传统方法和神经网络技术分别建立了电火花线切割加工模型,试验表明神经网络模型充分地反映出加工特性,得到了与实际生产情况相符的电火花线切割加工工艺仿真。并以MATLAB为平台的仿真模块化实现,较大的提高了仿真效率,对以后的实际生产具有重要的指导意义。

复合材料增强纤维渗透率测量及VARI成型工艺仿真计算研究

针对纤维增强树脂基复合材料真空辅助成型(VARI)工艺仿真计算,根据Darcy定律推导出了增强纤维渗透率的常用计算公式,并根据该公式完成了渗透率值的测量,在此基础上,针对某复杂结构模型的VARI工艺分别完成了仿真计算和验证试验,最后对计算结果与验证试验结果进行了比较,结果表明二者基本吻合,验证了工艺仿真计算的有效性。

注塑成型模具计算机辅助设计与工艺仿真

利用CAE技术建立汽车内饰塑件的3D模型,并对注塑成型模具进行设计;应用Moldflow软件,在3D模型有限元网格划分的基础上,对塑件制品注塑成型过程中填充、保压和冷却等情况进行仿真。结合实际范例,通过调整模具温度、熔料温度、注射时间和注射压力等注塑工艺参数来实现成形工艺的优化设计。

面向船舶产品的装配工艺仿真技术

在分析船舶装配需求的基础上,研究动态装配过程自动生成技术和交互式装配操作技术相结合的船舶装配工艺快速仿真验证和优化方法,以此为基础开发船舶装配工艺仿真原型系统,并以散货船总段装配过程为例进行验证。结果表明了系统的有效性,为缩短船舶装配工艺方案验证时间和提高船舶建造效率提供了可行的途径。

铸造工艺仿真设计方法初探

铸造工艺设计对铸件质量有较大影响,传统的铸造工艺设计主要以水力学、传热学、金属学和铸件形成理论为基础,并结合实践经验开展工作;对铸件的缺陷采用分析法及试错法加以认识和克服。铸造工艺仿真设计作用的日益增长,本文分析了铸造工艺设计与铸造工艺仿真设计的相关联属性和不同点;着重对铸造工艺仿真设计的主要内容、优越性和实用方法提出看法。