虚拟化技术在机械设计业服务化中的应用

机械设计云服务化是革新热点,虚拟化技术是云服务关键。通过桌面虚拟化和应用虚拟化对比,发现将应用程序与操作系统解耦合,能更快捷、方便地提供应用程序交互。实验应用虚拟化技术,设计了一个基于Windows环境的虚拟化框架,利用RemoteApp框架实现对单个应用的虚拟化,构建应用虚拟化集群,解决应用程序版本不兼容、资源利用率低、管理工作复杂等问题,使设计人员能随时随地使用多种设备进行工作并及时与客户交互反馈。

数字孪生制造装备高可用运行协同的计算方法

在数字孪生技术中,复杂模型和生产逻辑的运行会消耗大量资源,且硬件能力与用户需求存在差异,进而导致模拟精度和实时性难以得到保证,降低系统可用性.为此,提出一种可视化与逻辑运算协同处理的数字孪生制造装备实时同步计算框架.首先,根据车间多维度信息构建设备数字模型,考虑硬件能力和用户个性化计算需求,提出可配置、自适应的系统环境映射方法以修正模拟保真度,确保孪生装备的实时准确运行,并以光照环境映射为例说明其流程;然后,提出基于仿真的六自由度机械手运动逻辑解算算法,将渲染帧时作为仿真时钟推进步长,保证模型运动准确以及可视化与解算同步,并将算法泛化,以应用到其他多体设备中;最后,基于Web设计并开发数字孪生车间建模仿真云平台,以六自由度机械手与某转向架构架加工车间为应用对象对所提方法进行验证.结果表明:随着映射保真度自适应下降,模拟响应速度提升45%,同时GPU和CPU的资源利用率有效降低;证明本文所提方法可实现资源合理配置与系统高效计算,并减少误差累计,是一种高可用的实时协同计算方法.

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。

基于约束网络的高速列车车体关联设计技术研究

针对现有高速列车车体缺乏对多样化、个性化需求快速响应设计方法的研究,采用Top-down设计思想,提出一种基于约束网络的高速列车车体关联设计方法。通过关联设计实现装配信息变更影响在车体多层级骨架模型中自顶向下自动传递,并建立约束网络模型关联产品功能、性能、结构等多域特征信息,实现需求驱动的高速列车车体快速设计。以某车体侧墙模块设计为例,验证了该方法不但实现需求驱动的车体快速设计,而且通过建立显式的多域特征信息影响传播机制,保证多域特征参数变更设计的正确性。

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.

基于逆向工程的汽车覆盖件拉延模具数字化设计与制造

汽车覆盖件模具的设计水平决定了汽车覆盖件的质量,并影响着汽车的性能与外观。本研究在分析拉延模结构设计特点的基础上,提出一种汽车覆盖件数字化设计制造的思路和方法。现有的汽车覆盖件冲压成形工艺设计一般采用经验与计算机相结合的设计方法,这在某种程度上满足了企业生产的需要,但其设计周期长、效率低、设计质量难于保证。为适应汽车工业的快速发展和市场竞争要求,在汽车模具生产中采用该方法综合利用逆向工程软件、CAD/CAM软件、材料成型分析软件和加工仿真软件的有效组合和数据集成,有效地解决了汽车覆盖件拉延模具快速设计与制造的过程。综合实例表明,该过程可以快速提高模具类产品的研制周期,提高产品的质量。

“互联网+”制造业产品设计可视化研究与实现

随着云平台技术的快速发展,制造业的数字化转型升级也在逐步推进,"互联网+"制造业的关键作用就是改变传统行业的服务模式。数字化产品设计与制造可以借助于互联网云平台技术,改变其信息共享与设计服务模式,提升个性化定制服务的质量。文章主要研究如何从云平台的应用层面,使用three.js技术实现"互联网+"制造业中三维产品设计的浏览器端可视化,解决三维模型共享交换困难的问题,提高产品设计服务的效率和质量。

面向虚拟样机设计的产品属性提取研究

针对虚拟样机分析模型中存在的问题,综合考虑产品设计和性能分析,提出了研究虚拟样机的集成框架;提出一种直接从产品设计模型中抽象产品分析模型,并提取相关性能数据的思路和方法。用CAXA作为计算机辅助设计建模和模型属性提取工具,详细研究了模型一体化的技术过程,着重研究了机械多体系统模型中刚体、约束、力元等组成部分属性的提取,将后续样机的分析和测试与产品设计充分结合,实现了样机模型数据传递的无缝和一体化,解决了各种性能分析工具中重复建模的问题。

基于数字图像的数控雕刻技术研究

通过对图像格式识别与输入、图像质量改善、图像边缘提取和增强,进行了基于图像的数控雕刻系统研究。着重研究了直接图像影像加工和图像边缘加工两种加工方法,给出了它们的具体思路和方法,并结合PC+运动控制器的开放式数控加工思路,研制了基于图像的数控雕刻系统,仿真和实际加工表明,该系统能够获得满意的加工效果。

高速列车动力系统选型设计方法研究

针对现行高速列车动力系统选型设计工作量大、过程繁琐、效率低等现状,把基于实例和规则推理的技术应用到动力系统的选型设计中.根据动力系统高压、牵引、制动模块的特点,研究了动力系统产品的结构模型,并设计了详细的选型设计流程,通过实例推理得到相似度高的实例,再根据规则推理得到准确的选型结果.在此基础上,开发了高速列车动力系统选型设计软件,以牵引电机选型设计为例,验证了该方法的有效性和可行性.

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。

基于三维布局的多级装配模型设计方法研究

为了更有效支持复杂产品的设计,在自顶向下(Top-Down)设计的理论基础上,提出一种基于三维布局的多级装配模型设计方法。多级装配模型包括两个层级:布局模型层和详细模型层。布局模型用基准几何元素表达零部件的相对空间位置,用凸包表达零部件的空间外形。布局模型层的设计结果是三维布局骨架模型,设计者对三维布局骨架模型进行详细设计即可得到最终的详细模型。基于CATIA平台,以高速列车转向架为例,验证了该方法的可行性。

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。

铁道车辆转向架构架可拓变型设计方法研究

在传统的铁道车辆转向架构架设计领域,构架变型设计时的变化不仅体现在结构尺寸上,其拓扑结构也随之发生变化.基于可拓思想,建立构架的可拓模型,提出一种基于可拓模型的构架变型设计方法.首先描述构架的物元和关系元模型,建立其可拓模型,并以有序三元组形式表达构架模块数据,通过可拓变换方法对构架进行变型设计.以某型车转向架构架的变型设计为例验证了方法的可行性.

基于产品族的铁道车辆轴箱弹簧快速设计方法研究

引入产品族的概念,针对铁道车辆轴箱弹簧产品的快速设计,提出了一种基于产品族的铁道车辆轴箱弹簧快速设计方法.在铁道车辆轴箱弹簧的产品族设计的基础上,建立产品族数据库,采用基于相似实例惩罚函数优化设计方法实现轴箱弹簧的快速设计,并据此开发了一套基于产品族的铁道车辆轴箱弹簧快速设计系统,以某型车双卷轴箱弹簧快速设计为实例,验证了快速设计方法的正确性和有效性.

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%。

大数据环境下Hive访问控制技术研究

为增强Hive数据仓库平台的数据安全性,从大数据安全下的访问控制问题着手,利用HPL/SQL工具设计实现批量授权方案,增强其授权操作的便捷性。根据Hive的安全体系结构,探索其在访问控制方面的漏洞,深入源码改进其实现机制。通过改进Hive用户识别机制,使Hive能从客户端与命令行端正确识别当前用户,增强了安全性,为下一步授权工作打下了基础。批量授权方案能正确、快速、自动地为大批量用户授权,操作便利。

需求驱动的高速列车动力学性能设计方法研究

高速列车经过多年的发展,已经形成了一系列成熟的车型。但不同运用条件对高速列车功能、特征、性能的需求也不同。在高速列车动力学性能设计过程中,传统的设计模式不能及时地响应用户需求,降低设计效率。因此,从需求角度出发,针对高速列车动力学性能,开展了需求驱动的高速列车动力学性能设计方法的研究。通过需求与设计的映射机制,将需求映射到设计中;基于映射结果,通过对动力学参数进行设计来实现对动力学性能设计,最后获取设计结果,满足设计需求。最后通过实例计算,验证了设计方法的可行性。

面向高速列车轮对仿真设计的数据集成模型研究

针对复杂产品研发过程中由于设计模型与分析模型分离而使研发效率低的问题,提出一种整合几何特征信息和有限元仿真信息的数据集成模型实现CAD模型和CAE模型中数据的关联及交互;在此基础上,通过辨识CAD中具有工程语义的特征信息,实现可控的CAE模型简化、有限元网格划分和工况定义。以高速列车轮对为对象,基于此数据集成模型实现CATIA V5几何模型设计信息和ANSYS有限元模型信息的集成交互,验证了数据集成模型的正确性与实用性。

面向概念设计的拆卸序列生成方法研究

为了缩小产品拆卸序列筛选范围,简化拆卸序列计算方法,最终获得合理的目标拆卸序列,将骨架概念模型引入自顶向下产品设计过程中。骨架模型还包含了支持可拆卸分析的工程语义信息;将产品层次关系用无向图来表示,基于无向图转化所得的邻接矩阵、拆卸工程语义集合和骨架模型,快速准确地生成拆卸序列,实现产品早期研发阶段的可拆卸分析。