大直径盾构隧道整体式预制弧形件构造

上海市机场联络线是国内首次在大直径盾构隧道中采用整体式预制弧形件的工程,而现阶段缺少对整体式预制弧形件选型及排版的研究。针对该问题,本文分析了标准环+左转弯环+右转弯环、左转弯环+右转弯环和通用楔形环三种管片形式下弧形件的构造设计,并给出排版计算方法。结果表明,在标准环+左转弯环+右转弯环和通用楔形环管片形式下,分别采用直线形+楔形弧形件和无楔形量的弧形件能较好满足工程需求,建议在类似工程中选用。

基于变邻域人工蜂群算法的航空不规则零件下料优化研究

针对航空不规则零件规格种类多样,毛坯数量庞大,原坯料利用率低等实际生产中的问题。为了解决上述问题,提出基于变邻域人工蜂群不规则零件下料优化算法及算法流程,构建双坐标系下料模型,设计交换策略、顺序策略及逆序策略进行变邻域搜索,采用SCO、DCO、HO、WO、AO解码方式进行图样解码。最后,将变邻域人工蜂群算法与原始人工蜂群算法进行仿真分析,仿真实验结果表明:变邻域人工蜂群算法能够有效可靠地提高原坯料利用率及排样效率。

电动缸举升机构伺服性能的亚全局并行优化设计

针对电动缸举升伺服机构的非线性环节对武器站伺服性能的影响,基于应用背景开展了伺服性能优化方法的研究。针对可设计非线性环节中的增益波动、间隙宽度、不平衡力矩和摩擦力矩进行了作用机理分析;基于机构布局和控制器参数建立了运动学、动力学和控制策略的数学模型、设计约束和目标优化函数;提出了亚全局并行优化方法,对可设计非线性环节进行了基于内点法的多目标优化,解决了局部串行优化的局部最优问题;对基于PI控制器+DOB观测器的复合控制策略进行了单独设计,解决了机械惯量参数、控制器参数和观测器名义模型不匹配的问题。经验证,亚全局并行优化方法的优化结果在整体上更佳,且更加贴合工程实际。

多块排样方式的二维板材下料优化模型与算法

针对矩形件二维板材剪切下料问题,提出一种多块排样方式的二维板材下料优化模型与求解算法。为了均衡考虑排样方式的计算复杂度和板材利用率,将多块排样方式的块数定为八块。通过3次一分为二剪切操作将板材分割成八个矩形块,并将每个块剪切成方向相同的同种矩形件。构造八块排样的优化模型及算法是按照排样价值最大原则来确定所有可能尺寸的块中矩形件的最优布局和板材的最优八块划分。提出的列生成算法迭代调用上述八块排样算法生成一系列下料方案,选择耗费板材最少的一个下料方案作为最终解。通过采用文献基准例题和实际生产实例验证了本文算法,实验结果表明:八块排样算法的排样价值高于3种文献排样算法,并且,八块排样方式的下料算法板材利用率高于已有文献给出的下料算法。本文给出算法计算时间可满足实际应用需要。

Layout在电梯部件设计中的应用

以电梯轿底托架为例,介绍了利用Pro/E的Layout参数表和关系式对电梯部件进行设计应用情况,以达到快速满足客户需求的目的。

120km/h及以上高速授电接触轨系统方案研究

[目的]为满足120 km/h及以上轨道交通牵引取流需求,针对高速接触轨系统进行研究,提出一套完整的优化方案。[方法]通过分析靴轨授流质量的影响因素,提出优化高速授流质量的思路。分别从接触轨零部件设计、平面布置和施工安装等方面提出优化措施,形成一套完整的高速接触轨系统方案。采用减小端部弯头斜率和在端部弯头支架增加弹性元件两种方式,减小冲击力和延长作用时间,以改善靴轨接触效果。采用绝缘分段器代替机械断口,抬高联络通道标高与疏散平台齐平;车站端头电分段结合道岔布置,减少接触轨断口数量。通过适当缩短绝缘支撑跨距,以减小接触轨挠度;采用模块化装配,以提高接触轨施工精度。[结果及结论]通过上述措施,改善了接触轨系统授流质量,提高了120 km/h及以上的接触轨取流质量。

零件放样与套料生产切割工艺改进研究

通过对部件的放样和套料生产切割技术进行改良研究,可以成功提高生产的效率、减少材料的浪费,并对切割的工艺流程进行优化。对此,通过精心设计的实验,对原始工艺与经过改进的工艺方法进行了深入的对比和分析。经过实验验证,当采纳特定的切割技术改进策略时,切割所需的时间大大缩短,同时材料的使用效率和切割的准确性都有所增强,这进一步证实了该改进策略的实用性。

基于AutoForm-PD软件DL图全参数化建型研究

冲压工艺DL图的设计过程复杂,方案多变,不仅型面需要根据模拟结果进行更改,修边工序也需要根据结构空间和强度等因素进行多次变更,这就导致需要经过不断的更改和尝试,才能得到稳定的DL图。AutoForm-PD是基于CATIA软件开发的冲压工艺建型软件,可以借助CATIA平台实现全工序全参数化的建型过程。利用AutoForm-PD软件建立了DL图设计模板,提出了整体规划工艺方案、分段建型的思路,有效的减少了因工艺方案更改而造成的DL图更改时间,使DL图设计效率提升100%以上。

多约束下矩形件排样问题的混合求解算法研究

针对板材和玻璃下料过程中存在的矩形件排样问题,提出了一种基于分割匹配算法与改进蚁群算法的混合算法进行求解。建立了以最大化均方利用率和剩余加工时间为目标的排样优化模型;利用蚁群算法作为排样顺序算法确定部分零件的排样顺序以满足零件的加工时间限制,为了提高蚁群算法搜索效率,提出了自适应信息素更新策略,引入基于遗传变异和2-opt变异的混合变异策略来增强局部搜索能力。针对于零件在毛坯上位置的排布问题,为提高毛坯的均方利用率同时又满足一刀切约束条件,提出分割匹配算法进行矩形件排布优化。将改后的算法与其他优化算法用国际标准测试案例和企业实际案例进行对比分析,验证了所提混合算法的有效性。

基于装夹布局的环形薄壁零件柔性夹具研究

薄壁零件在航空航天、电子通信和汽车工业等领域得到广泛应用。影响零件加工变形的因素有装夹方式、切削参数和零件内部残余应力等,可通过选用合适的切削参数和夹具等方式减少零件变形。夹具是影响薄壁零件变形的主要因素之一,但设计和制造缺乏科学理论指导,无法预测性能。针对某环形薄壁零件在装夹时因不合理的装夹方式导致零件装夹变形过大,研发一款能够抑制该零件变形的专用夹具,计算零件的约束力,使用有限元软件仿真分析了不同装夹布局对零件变形的影响;分析专用夹具的工作原理和夹具行程;制定加工工序,进行了实际加工。研究表明:采用专用装夹布局,使零件的最大变形量控制在0.05mm以内,对零件精度提高具有重要意义。

基于BPNN与PSO的薄板件钻孔夹具定位布局多目标优化

针对薄板件钻孔夹具定位布局设计存在多个目标和有限元仿真成本高的问题,提出一种基于反向传播神经网络(BPNN)与粒子群优化(PSO)算法的薄板件钻孔夹具定位布局多目标优化方法。通过有限元仿真分析获取不同夹具定位布局下薄板件钻孔后的最大变形和整体变形,将仿真结果作为训练样本,建立定位布局与薄板件最大变形和整体变形之间的多目标神经网络预测模型。在此基础上,以夹具定位布局为设计变量,以工件的最大变形和整体变形最小化为目标,结合神经网络预测模型与粒子群优化算法,得到钻单个孔时的夹具定位布局Pareto最优解集。最后,通过平板和曲板两个实例验证了所提方法的可行性和有效性。

复杂下料工艺约束下的二维不规则零件优化排样方法

针对二维不规则零件下料生产线原材料利用率不高、作业效率较低等问题,提出一种复杂下料工艺约束下的二维不规则零件优化排样方法。以最大化原材料利用率为优化目标,建立了二维不规则零件下料问题的数学模型,利用一种图形碰撞算法实现零件的定位,提高了原材料利用率。通过零件图形的平移、旋转、镜像等操作动态构造排样单元,提高了连续切割和零件自动码垛的作业效率。算例对比分析验证了该方法的可行性和有效性。

基于遗传算法的板式定制家具异形件排样优化研究

异形件排样问题,是指将一定量不规则异形件放在一定规格的板材中,在满足实际生产要求和约束条件的前提下,提高所排放异形件在板材上的占有率,达到最大化利用板材的优化目标。本文以板式定制家具的异形件排样问题为研究对象,运用具有良好全局寻优解和自适应优化特点的遗传算法,以原材料利用率最大化为目标,构建板式定制家具异形件排样的数学模型,得出排样方案,实现板式定制家具的异形件排样问题优化。在实验部分本研究基于某板式定制家具企业实际生产情况进行算法设计,使用MATLAB软件针对三组样本算例进行了仿真实验。结果表明:采用遗传算法进行异形件排样较企业当前异形件排样方案原材料利用率分别提高2.36%、8.8%、4.43%,验证了本文提出的遗传算法优化排样方案在求解板式定制家具异形件排样问题中的可行性和有效性。

基于分形接触理论的薄板件钻孔夹具定位布局建模

为了提高薄板件钻孔夹具定位布局仿真模型的薄板件变形预测精度,提出一种基于分形接触理论的薄板件钻孔夹具定位布局建模方法。首先采用半弹性接触模型近似代替定位元件与薄板件之间的接触,并通过法向弹簧—阻尼单元模拟接触面的刚度和阻尼特性,然后借助分形接触理论获得定位点接触区域法向接触力与接触刚度、阻尼的关系,接着在通过有限元仿真得到各定位点处的法向接触力的基础上,求解每个定位点处的法向接触刚度与阻尼,最后建立薄板件钻孔夹具定位布局仿真模型,对薄板件钻孔后的变形进行预测。通过平板和曲板两个实例验证了所提建模方法的可行性和有效性。

薄壁环形件装夹变形有限元分析与夹具设计

薄壁件装夹变形是影响工件加工质量的重要因素,以6061铝合金材料所加工的薄壁环形件为分析对象,针对其镗孔、螺纹加工、钻孔和锪孔等多工序装夹问题,在保持相同装夹总力基础上,分别采用三爪式、六爪式和九爪式三种装夹布局,运用三维有限元方法分析不同装夹布局位置的应力应变情况,得出装夹变形控制规律。结果表明:采用九点式均匀装夹布局,设计一种弹性薄膜盘九爪式夹具,完成薄壁环形件镗孔、螺纹加工、钻孔和锪孔等多道加工工序,可有效降低装夹变形量,从而保证工件加工精度。

面向喷头空行程长度最小化的多零件优化布局方法

多零件在打印腔室中的布局往往直接影响熔融沉积批量制造的效率和能力。同时,喷头空行程长度对上述效率和能力具有显著的影响。为此,提出了一种面向空行程最小化的多零件优化布局方法,通过优化地减少零件之间喷头的空行程长度来提升熔融沉积批量制造的效率以及打印腔室可容空间。首先,为兼顾空行程长度计算的效率(如加速几何干涉检测)和计算的准确度,以层厚为基准,构建每个零件相应的、逐层堆叠的体素代理模型。然后,基于贪心策略和粒子群优化算法,以逐对累积的方式确定每个体素代理模型的放置顺序和放置位置。最后,将体素代理模型置换为对应的零件,获得输入零件集紧凑的布局。在一组形状复杂的零件集上开展实验。结果表明:在相同的衡量标准下,该方法相比于Magics空行程总量约减少了31.17%。与现有的商业化软件中的布局功能相比,该方法在实施批量制造形状复杂零件集时具有可显著减少喷头空行程长度总量的巨大潜力。

单轨吊扭轨原因分析与解决方案

某煤矿单轨吊机车在大坡道重载运行时出现扭轨,后来通过调整机车布局消除扭轨现象。根据以上现象及解决方式,从机车驱动部布局对起吊梁推、拉力的影响入手,分析了大坡道重载运行产生扭轨的原因,提出了解决方案,可大幅度减少扭轨事故的发生,有效提高煤矿单轨吊运输安全性。

新能源城市客车多合一集成控制器方案设计

随着人类生活水平的提高及汽车行业的发展,导致对车辆的各方面需求越来越高,且需求的功能也越来越多,从而使客车增加了更多的零部件,这样使得整车布置变得越来越困难,所以零部件集成化已成必然。本文主要阐述一款新能源城市客车的多合一集成控制器方案设计,通过从整车电气原理图构思、控制器原理图设计、零部件选型匹配、零部件布置等几个方面进行阐述,突出整体设计方案的可持续发展性。

轨道车辆S形截面结构件的排样设计与应用

轨道车辆S形截面结构件冲压成形容易产生回弹变形,回弹变形又会带来制件上的孔洞和局部形状的二次形位误差。以轨道车辆S形截面结构件为对象,参照坯料的排样设计流程,通过制件工艺分析、CAE仿真分析,初步设计了坯料的十工序排样;从成形工艺、模具概要设计角度详细分析了坯料排样各工序的设计目的;依据所设计的坯料排样完成了级进模设计,并在所设计、制造、调试好的级进模上做了实冲试验。结果表明:所设计的十工序排样图适用于轨道车辆S形截面结构件的冲压加工。对该坯料排样设计方法与方案推广应用,具有较好的经济效益和社会效益。

基于双种群遗传算法的含缺陷矩形件排样优化研究

结合缺陷约束的最低水平线算法与双种群遗传算法,对板材内部含缺陷时的情况进行矩形件排样优化。用双种群遗传算法对矩形件排样顺序进行寻优,将矩形件的排样顺序和旋转方式划分为2个种群分别进行遗传迭代,并结合改进的初始种群生成策略,改善算法的搜索效率及全局寻优能力。基于缺陷约束的最低水平线算法通过更新缺陷矩形轮廓信息与引入缺陷位置约束判断,使矩形件在根据优化顺序排样时可避开缺陷部位。通过算例运算测试可知,相比于经典遗传算法,所提算法在4种不同数量缺陷的板材中,最优板材利用率与排样优化稳定性均有所提高。双种群遗传算法和基于缺陷约束的最低水平线算法可在含缺陷板材的排样问题中得到推广应用。