特殊类型立铣刀三维参数化设计技术研究

为实现不等齿间角、变螺旋角和变槽深等特殊类型立铣刀的三维参数化设计,建立了立铣刀周齿螺旋刃线和周齿端截形的通用数学模型;提出基于模块化设计方式对立铣刀每个刀齿典型特征编制几何建模算法,运用多截面实体放样技术实现周齿、端齿槽形等复杂型面的三维参数化设计;基于Visual Studio 2010和CATIA/CAA二次开发工具构建特殊类型立铣刀三维参数化建模系统,实例表明该系统能够较准确地生成特殊结构立铣刀的三维模型,且系统稳定、建模精度高。

基于虚拟样机的动力减振镗杆设计研究

针对深孔瓶腔零件加工难题,采用动力减振方式设计一套大长径比的镗杆。在理论模型的分析基础上,初步设计镗杆结构。对于不能作为设计变量的参数,则设计几组相关参数,利用虚拟样机技术分别建立仿真模型,通过仿真对减振效果进行比较。从而确定性能最优的模型;对于可作为设计变量的参数,则利用ADAMS的优化计算,确定系统的最佳参数。然后根据最佳的参数设计镗杆。最后,对减振镗杆进行切削实验,验证减振效果。通过切削实验对比,减振镗杆镗孔的质量要明显好于普通镗杆,并在实际生产中解决了一个深孔瓶腔零件的加工问题。

圆弧头立铣刀端刃CNC磨削仿真技术研究

介绍一种圆弧头立铣刀端刃的通用建模及CNC磨削仿真技术。运用空间矢量旋转原理,对过中心和不过中心端齿刃线建立通用数学模型。基于所建立的精确刃线数模,研究了立铣刀端刃前、后刀面的磨削加工工艺并计算出砂轮的运动轨迹和刀轴矢量。开发了五轴数控磨床的后置处理程序和基于VERICUT软件的虚拟仿真环境,加工出三类不同齿数的立铣刀端齿模型,对获得的刀位数据正确性进行了验证。以两齿过中心的四齿平底立铣刀为例,通过测量仿真模型和加工实物的结构参数并与设计参数进行对比,验证了提出的磨削仿真技术的可行性。

城市轨道交通工程BIM技术综述

城市轨道交通工程是一项多专业、多角色在多约束、长周期、大投入下的复杂系统工程,采用BIM(building information modeling)技术是实现其高效率、规范化、低成本、全面协同的关键.详细分析城市轨道交通工程建造的复杂性,总结当前城市轨道交通领域BIM技术的研究和应用现状,包括4种主要应用模式:面向建造、面向协同设计和分析、基于商业软件平台、基于开放式平台的BIM工程.在分析当前研究及应用不足的基础上,归纳城市轨道交通工程中BIM技术面临的三大问题挑战:全生命周期大量模型共享的统一性问题;基于BIM的多专业、多CAD/CAE软件协同问题;全生命周期海量信息数字化、高效率、低成本管理与应用问题.为弥补现有不足、解决城市轨道交通工程中BIM技术所面临的问题,提出城市轨道交通工程BIM技术发展的主要趋势:面向全生命周期一体化协同管理及平台、基于BIM的多专业正向协同三维设计、面向智能建造和运维的BIM规范性设计、基于IFC(industry foundation class)的BIM表达与共享、BIM技术与信息化的深度融合.

低成本IMU与RFID技术结合的AGV实时定位方法研究

针对低成本惯性测量单元(IMU)在室内定位应用中普遍存在漂移严重、精度较低等问题,通过实验分析低成本传感器误差特点,并提取其定位误差特征,提出一种基于低成本IMU的自动导引车(AGV)室内实时定位误差补偿方法,以提高其定位精度。为解决惯性导航位置解算存在累积误差的问题,将RFID电子标签作为参考节点,实现累积误差的定期消除,进一步提高AGV的定位精度。实验验证表明,相较于单纯使用低成本IMU定位,这里方法定位精度提高了31%。

列车运行动态仿真研究

针对列车在轨道线路上运行是一个动力学过程,本文研究了列车动力学的计算机仿真。扩展过去的数值仿真模式,从集成综合仿真的角度,建立了数值、几何简化模型和运动模拟相结合的直观仿真方法,给出了数学、列车几何模型和线路等相关模型的建立方法和相互之间的数据协调方式,并对列车的基于图象帧的动态仿真理论进行了深入的研究,形成了列车动力学综合仿真集成软件,在使用过程中得到了良好的评价。

伸缩式双刃深孔镗刀设计及有限元分析

针对外小内大的深孔瓶腔加工难题,设计了一种伸缩式双刃深孔镗刀系统。运用ANSYS有限元法,对设计的双刃镗刀系统及目前使用的单刃镗刀系统的简化模型进行了有限元分析,得到两种简化模型的前四阶固有频率、振型以及幅值-频率响应曲线,并将二者结果进行比较,证明了伸缩式双刃镗刀系统的正确性及可行性。

基于组件的虚拟原型下的多体动力学仿真研究

通过分析机械系统多体动力学解算模型特点,从机械产品的协作开发与仿真角度,研究了基于组件方法建立机械系统虚拟原型,提出利用MVC设计模式构建多体动力学解算仿真模型。这种解算模式,实现了多体动力学解算仿真中,模型与解算逻辑的分离,维护了系统仿真中构件、铰约束、力元等组件的状态一致性。利于在不同的解算逻辑下组件和仿真方案的配置,方便了基于组件的协同开发与仿真。结果表明,基于组件的机械虚拟原型模型与多体动力学MVC仿真模型是可行的。

基于组件的多体系统虚拟原型的分析模型研究

并行工程角度出发的机械虚拟原型是集成了产品的设计、分析,不断迭代、优化的过程,模型的协调一致性是保证设计过程完整的关键,如产品模型在CAD模型与机械多体动力学模型中的一致性表达。在这种观点下,提出在建立基于组件的机械系统虚拟原型时,从CAD中抽取多体动力学模型构件的物理属性,研究了国产三维实体设计软件CAXA环境下,基于多刚体系统动力学笛卡尔方法,从CAD模型映射多刚体动力学分析模型语义的实现方案。分析了多刚体系统动力学模型语义下,万向节装配体的惯量张量、滑移铰约束模型坐标基变换关系的抽取,实验结果表明,从CAD中抽取多体动力学模型的物理属性的方案是可行的,可以用于建立基于组件的多体系统虚拟原型的分析模型,实现自主开发设计、分析集成的机械虚拟原型。

机车车辆虚拟样机调度平台设计与开发

简要介绍了机车车辆虚拟样机的发展现状,针对机车车辆虚拟样机系统协同设计的需求,提出了机车车辆虚拟样机调度平台,基于研究现状对该平台进行了功能的完善。按照协同的观点规范了机车车辆虚拟样机各部分的任务,并采用数据管理、子系统调控、文件管理、工作流管理、系统安全等技术,研究了基于产品数据管理的机车车辆虚拟样机调度平台的关键技术,开发了分布式网络工作环境下协同的机车车辆虚拟样机调度平台。通过初步试运行,表明该平台能有效地支持分布式网络工作环境下机车车辆虚拟样机的协同开发。

基于DDQN的大规模柔性作业车间调度优化

大规模柔性作业车间调度问题解空间复杂、求解难度高,针对元启发式算法求解大规模柔性作业车间调度模型效率低,启发式规则无优化求解能力的问题,在构建问题模型的基础上,提出采用基于值的深度强化学习算法框架的求解方法。同时考虑到调度问题难以转换为强化学习问题以及规模增大后搜索难度大的问题,通过设计与动作集和奖励函数对应的状态特征、构建敏感动作集、建立回合和单步混合奖励机制将Double DeepQ-Network(DDQN)模型应用于大规模柔性作业车间调度问题。并通过实验验证了所设计的状态特征、动作集以及奖励函数的合理性,及所提框架在求解大规模柔性作业车间调度问题上的优越性。

基于加工仿真的立铣刀三维参数化设计

基于CATIA软件平台进行二次开发,开发出基于加工仿真的高速立铣刀三维参数化设计的CAD软件系统。设计人员输入立铣刀的使用参数和主要结构参数,根据系统的数据库和相关程序自动生成立铣刀的三维CAD模型以及加工立铣刀的砂轮刀位轨迹及NC代码,调用VERICUT软件进行立铣刀磨削加工仿真,从而保证立铣刀参数化设计的三维模型的可加工性,保证刀具设计的质量和缩短刀具设计和制造周期。

基于Dynaform的汽车覆盖件冲压数值模拟可成形性研究

介绍了汽车覆盖件冲压成形研究背景,简要论述了板料冲压成形的研究原理、冲压数值模拟仿真的理论和流程。对Dynaform冲压数值模拟可成形性设计中的部分关键技术进行分析,旨在得出相应问题的通用解决方法和解决步骤。以典型汽车覆盖件(某型号汽车行李箱盖板)为例,对成形过程进行模拟并验证所得方法的正确性。实践结果证明了仿真设计方法具有实用性,通过反复模拟,找出了合理的模拟步骤,有利于优化冲压成形的过程及其结果。

交流伺服进给系统数学模型研究及其仿真

数控机床的伺服进给系统直接影响了机床性能,伺服参数的不同会对伺服进给系统造成有一定的影响。对数控交流进给伺服系统组成的各环节进行分析并建立数学模型,在机械传动部分主要依据机械动力学原理建模,最后建立了整个交流进给伺服系统的数学模型,并运用MATLAB软件进行仿真,得出系统阶跃响应图形,验证了系统的正确性,并通过对不同速度环增益的系统阶跃相应结果进行分析,得出伺服参数对系统有一定的影响的结果。为数控交流伺服进给系统的动、静态特性分析提供了相关依据。

高层次工艺规划前置处理接口技术

根据并行工程的基本原理,提出了一种基于完整设计信息的高层次工艺规划原型系统.该原型系统以完整的三维设计模型为信息源,因此需开发完善的前置信息处理接口,以获取有效的设计信息并将其转化为制造时工艺分析能直接使用的制造信息.前置处理接口中的设计模型信息提取接口用三维CAD软件的二次开发技术提取完整的零件结构信息;制造特征映射接口用三维特征识别和映射技术将提取的设计信息转换为制造模型.两个接口程序集成后,可获得零件的制造特征树和制造模型信息库,有效地支持HLPP.

基于虚拟样机的铲运机工作装置优化设计

国内铲运机一般依靠经验进行设计,有很大局限性。这里采用虚拟样机技术,首先通过解析法对某型号铲运机工作装置进行初步设计,然后建立其三维模型,并导入RecurDyn进行运动学分析,发现机构不能实现自动放平,为此建立优化模型,调用MATLAB工具箱进行优化计算。利用改进后模型进行运动分析,结果显示满足设计要求。

飞机结构件加工车间多层次式布局与优化研究

车间布局设计是一个具有非线性、NP-hard等特征的组合优化问题。结合飞机结构件生产多品种、小批量、短工序的特点,提出多层次式布局与优化策略,该策略从以下三层次进行:结合人机工程学,进行机床单元布局;根据机床数量以及型号进行功能区划分和功能区布局;以物流时间最短为目标进行总体布局,通过系统布置设计得出较优的初始解,利用遗传算法进行优化计算,得到最优布局方案。层次布局策略便于机床分区管理,减少直接布局的机床数量,更易获得令人满意的车间布局。最后,通过实例验证了多层次式布局与优化策略的有效性。

XH718加工中心的热误差补偿研究

在分析某XH718加工中心主轴及主轴箱结构和热源的基础上,在主轴箱上初步选择多个测温点,根据测温点温度和主轴热误差的数据,应用模糊聚类分析和相关性分析对测温点进行了优化,确定最小数量的关键测温点。然后应用多元线性回归理论建立了关键测温点的温升和热误差的数学模型。数学模型在加工中心上补偿后的数据表明,可以在很大程度上改进加工中心的精度,达到了客户需要的精度要求。

数字孪生演进模型及其在智能制造中的应用

数字孪生作为实现智能制造信息物理融合的关键使能技术受到广泛关注,而如何构建数字孪生模型成为当前研究的热点.目前,数字孪生模型多聚焦于概念抽象或具体工程应用,而较少从构建方法和过程的角度考虑如何分阶段、有步骤地构建和应用数字孪生模型.因此,本文提出数字孪生演进模型的概念,将数字孪生构建与应用过程分为数字模型、数字投影以及数字孪生3个演进阶段,给出各演进阶段的应用方法、关键技术与工具平台,并探讨数字孪生演进模型在智能装备、智能生产、智能运维方面的典型应用.研究结果表明:所提模型为数字孪生在智能制造中的分步实施提供了可行的技术路线与有益的应用参考.

大规模柔性作业车间组批调度及求解方法研究

针对大规模柔性作业车间排程调度问题,采用基于工件组批调度方法降解问题规模,并利用自适应遗传算法优化求解.该方法首先将加工工艺类似、管径尺寸在同一范围内且毛坯材质相同的零件进行组批,从而减小问题求解规模.其次在优化过程中,采用OBX(Order-Based Crossover)交叉方法,根据最优交叉点个数与染色体长度的关系,改进自适应遗传算法,提高其优化速度及求解能力.最后经实例验证该方法可以有效地缩减工件完工时间、减少订单拖延期和寻优时间.