多维曲面成形运动规划中三维模型数据处理研究

多维曲面成形过程中三维模型读取和空间目标点的求解效率对提高成形速度具有重要影响作用。随着STL模型复杂度提升,三角面片数量相应增加,计算复杂度大幅增长,求解效率降低,运动规划和图案映射过程计算难度也随之增加。针对上述问题基于深度学习方法提出一种三维模型数据处理及运动规划方法,并与传统的计算规划方法进行对比。实验结果表明,所提方法能有效提升曲面打印中模型数据点定位速度2倍以上,定位速度随求解点数据量增加而提升,且对模型顶点数增加具有鲁棒性,大大提升运动规划速度,为多维曲面成形运动规划求解提供新思路,适用于大规模数据计算且可被用于直接交互现实的生产制造任务。

锥螺杆-衬套副的曲面成形方法及其密封机理

针对现有锥螺杆-衬套副曲面成形方法复杂、难于实现成型加工等问题,提出了一种基于平面截面圆和圆柱螺旋线的锥螺杆-衬套副曲面成形方法,并通过空间啮合理论,建立了锥螺杆-衬套副的螺旋曲面方程.系统地研究了其空间接触特性及其密封机理,并通过运动仿真分析验证了锥螺杆-衬套副运动过程中不存在轴向位移的理论.研究结果表明:提出的锥螺杆-衬套副曲面成形新方法具有数学建模简单、便于数值计算和曲面成形加工的优点,有利于提高锥螺杆-衬套副的空间接触特性和密封性能,以便使其满足容积式海水液压泵的工作条件.

纬编增强针织物曲面成形方法优化研究

为了优化纬编曲面成形增强织物的编织工艺,采用18.5 tex涤纶为原料,基于双罗纹空气层组织,在12针/25.4 mm的LXC-252SCV型龙星电脑横机上进行编织,研究纬编曲面成形增强织物的编织方法及工艺。对纬编曲面成形增强织物的二维平面展开图及其编织参数计算公式进行改进设计,探索得到曲面成形效果更好、受冲击应力分布更均匀的纬编曲面成形增强织物及其编织工艺,为其在针织复合材料中的应用提供借鉴。

曲面零件冲压成形的力学分析

曲面零件的冲压成形属于复合成形,其成形过程中出现的各种缺陷仍是研究的热点。目前研究板料成形的主流方法是数值模拟法和实验验证法,但理论分析仍是进行数值模拟和实验验证的基础。从力学方面解析了曲面零件拉深过程中的应力状态,指出了成形过程中的主要影响参数及其影响规律,为进一步的数值模拟和实验验证奠定了理论基础。

船体外板曲面氢氧焰线加热成形机理及实验研究

线加热是船体外板曲面变形的主要技术手段,常用氧乙炔火焰作为热源。然而,目前世界上大多数船厂在使用氧乙炔火焰下的"方法"存在能耗大、污染重、自动化程度低等缺点。本文拟在世界范围内首次采用氢氧火焰作为热源来解决上述问题,氢氧是一种重要的清洁、非排放能源。通过建立机理模型和有限元数值计算模型,研究了板的变形机理和规律。通过工艺参数的确定、温度场和变形的验证、氢氧乙炔火焰成本的比较等实验,验证了模型的准确性、可用性和节能效果。结果表明:有限元模型计算结果与实验结果吻合较好;氢氧火焰的加工效果和效率能较好地满足船体板弯曲成形的要求;在相同的工艺条件下,氢氧火焰的综合消耗成本比氧乙炔火焰的综合消耗成本要低得多。

材料力学性能对高频感应弯板成形的影响

采用AN SY S软件对低碳钢平板的高频感应线状加热弯板成形过程进行热弹塑性有限元分析,利用相关数值结果定性分析材料模型、材料屈服应力和弹性模量对最终面内收缩变形和角变形的影响,为船板成形自动化加工提供数据支持。

杆系柔性成形模具及其板成形加工关键技术

提出了一种可重构、低成本、高效率的板件成形加工模具———杆系柔性成形模,该装置可以快速重构各种形状的板件成形加工模具。详细地分析了杆系柔性成形模的结构及其重构方案,采用可更换的“变形冲压头”与离散杆配合,较好地构成模具成形面,保证板件有较好的成形精度;提出了一种新颖的板成形方法———模内压板与成形复合工艺,通过这种工艺方法与杆系柔性成形模相结合,可以抑制板件在成形过程中的受压屈曲与起皱,并可以减小成形板件的回弹量。该模具对复杂曲面板件的成形加工具有明显的优越性。

船舶板材边界条件对高频感应弯板成形的影响

采用ANSYS软件对低碳钢平板的高频感应线状加热弯板成形过程进行热弹塑性有限元分析,利用相关数值结果定性分析了平板边界条件对最终面内收缩变形和角变形的影响,从而为船板成形自动化加工提供数据支持.结果表明,随着纵向边缘受约束点的增加,平板总应力增大,低应力区域减小,横向收缩变形增大,纵向收缩变形、横向角变形的变化趋势与横向收缩相反,纵向角变形则先减小后增大;随着约束的加强,各方向位移减小.

高频感应加工参数对船舶弯板成形的影响

采用ANSYS软件对低碳钢平板的高频感应线状加热弯板成形过程进行热弹塑性有限元分析,利用相关数值结果定性分析加热功率、热源移动速度成形热过程中板材温度场及最终面内收缩变形和角变形的影响,为船板成形自动化加工提供数据支持.

船舶板材边界条件对高频感应弯板成形的影响

采用ANSYS软件对低碳钢平板的高频感应线状加热弯板成形过程进行热弹塑性有限元分析,利用相关数值结果定性分析材料模型、平板边界条件对成形热过程中最终面内收缩变形和角变形的影响,为船板成形自动化加工提供数据支持。

船舶板材几何尺寸的变化对高频感应弯板成形的影响

采用ANSYS软件对低碳钢平板的高频感应线状加热弯板成形过程进行热弹塑性有限元分析。利用相关数值结果定性分析了板材几何尺寸对温度场、最终面内收缩变形和角变形的影响,比较了3个不同尺寸平板以及单一变化板宽或板长的各类变形、应力场及塑性应变。研究结果表明,加热条件完全相同时,平板尺寸的变化对最终温度场的变化影响不大;平板长度及宽度方向的尺寸变化对平板的变形均有较大影响。

世界首台复杂曲面船板成形装备落地

在现代造船生产中,从前期的船舶设计、板材号料和下料,到后期的船体装配都已基本实现计算机化、机械化和自动化流水线,唯独复杂曲面的船板加工还停留在“手工作业”阶段.最近,由山东硕力机械公司、武汉理工大学、江南造船集团三方,产、研、用通力合作的产品6000吨级“SKWB-2500船舶大型三维数控弯板机”在江南造船集团成功应用.

高柔性多夹钳拉形机的结构设计

介绍了一种高柔性多夹钳拉形机的结构设计,探讨其拉形原理。首先分析目前常见的拉形机结构和拉形方式以及存在的主要问题;再根据不同形状蒙皮类工件的成形需要,分析相应的拉形过程,确定多夹钳拉形机的结构设计。通过合理布置多夹钳拉形机的夹钳,实现了高柔性度的拉形。并通过试验验证,确认拉形效果良好。

多点无模成型技术

无模多点成型就是将多点成型技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术。该技术利用一系列规则排列的、高度可调的基本体，通过对各基本体运动的实时控制，自由地构造出成形面，实现板材的三维曲面成形，是对三维曲面板类件传统生产方式的重大创新。

制备人工复眼结构的方法

提出了一种人工复眼结构的制备技术。人工复眼结构是由类似于昆虫复眼的很多小眼组成。这些小眼分布在球冠基底上以能够像昆虫复眼一样实现大视场探测。通过分析不同制备技术的特点及适用范围,研究材料的特性以及不同材料之间的关系,并将各种制作工艺以及材料相融合,发展了一种可用于制备曲面微阵列元件的制备方法。在该方法中,利用微加工技术在平面上制备作为子眼的微透镜列阵结构;然后利用软光刻技术将该微透镜结构进行翻模,获得分布在柔性基底上的凹透镜列阵结构;最后利用浇铸复制技术将柔性基底上的结构转移到球冠基底上,获得所需的人工复眼结构。利用该方法,开展了相关实验,在曲面基底上制备出了包含20 000多个子眼的人工复眼结构。

电磁力辅助水火弯板工艺电路设计研究

介绍了电磁力辅助水火弯板工艺的原理.在水火弯板过程中,利用跟踪的电磁线圈在钢板内产生的电磁力来促进钢板变形,不仅能够改善钢板高温加热条件,提高钢板成形效率,而且有利于加工控制和提高成形精度,能够用于船体外板厚板和高强度钢板的成形加工.对电磁力辅助水火弯板工艺的电路进行了设计和研究,包括整流滤波电路、充电电路、放电电路和控制电路,仿真分析结果对电路设计目标进行了验证.

电磁力辅助水火弯板工艺电路参数影响规律研究

提出了在水火弯板过程中利用跟踪的电磁线圈在钢板内产生电磁力来促进钢板变形的新方法,基于电磁力辅助装置的电路设计,建立了二维电路-磁场耦合分析的有限元模型,输入电路参数后能够计算出钢板内径向电磁力和轴向电磁力的大小和分布。在此基础上,通过改变模型的电路参数,研究了充电电路储能电容电压和放电电路电阻、电容和电感等电路参数对电磁力大小和分布的影响规律,对优化电磁力辅助水火弯板工艺电路参数、建立电磁力辅助装置和确定线圈布置位置等具有重要的指导意义。

多点成形技术及其设备的发展

多点成形压力机是板材三维曲面成形的先进制造设备，该设备利用其本身的”柔性”特点．无须换模就可实现各种曲面的成形，从而实现无模、快速、数字化制造。运用分段多点成形技术，可以实现利用小设备成形大型件，尤其适合于大型板材的成形。该技术现已应用于高速列车覆盖件、医学工程颅骨修复体、轮船甲板、飞机蒙皮以及建筑装潢等零件，多点成形设备为三维曲面板类件生产提供了新的成形方法和思路。

“数控磨床HZ-088CNC”课题通过预验收

杭州杭机股份有限公司承担的“大型直线滚动导轨精密曲面成形数控磨床HZ-088CNC”课题通过了工业和信息化部组织的预验收。

Effect of prestressed ultrasonic peen forming parameters on bending curvature and spherical deformation of plate

The elastic prestressed ultrasonic peen forming(UPF)was adopted in order to solve problems of insufficient bending deformation and large spherical deformation of plate during free UPF.The theoretical analysis of prestressed UPF and the influence of elastic prebending moment on deformation were analyzed.Spherical deformation coefficient was defined to quantificationally describe the spherical deformation.Experiments were conducted to compare the differences between free UPF and prestressed UPF processes and the effects of processing parameters on bending curvature and spherical deformation coefficient were studied.The results show that peening trajectory in chordwise direction is beneficial to enlarging spanwise bending deformation and decreasing spherical deformation coefficient.Large prebending curvature is helpful to increase spanwise bending deformation and decrease chordwise deformation,thereby obviously decreasing spherical deformation coefficient.Large spanwise deformation can be obtained under large firing pin velocity,small plate thickness and small offset distance.Large firing pin velocity plays a positive role in decreasing spherical deformation,while plate thickness and offset distance have little effect on it.Above all,prebending curvature and peening trajectory are the most important factors during prestressed UPF process.This study provides guidance for parameters optimization of prestressed UPF for wing plate with large thickness.