复杂船体外板曲面拟合研究

采用双三次样条插值函数方法,对给定离散数据的复杂船体外板曲面进行了拟合研究,将VC的可视化界面与MATLAB强大的数值计算和图形显示能力相结合,建立了复杂船体外板曲面拟合成型的计算机软件．在不同边界约束条件下,拟合曲面与原始曲面的准确度超过99％,验证了曲面拟合软件的可靠性．计算实例证明了方法的有效性．     

电火花数控线切割加工应用扩展技术研究

研究开发了能实现复杂曲面零件电火花线切割加工的多种工艺方法及加工系统.阐明了其加工原理、特点、组成及运动规律,并对各种主要硬件装置进行阐述和开发.从而拓宽了电火花线切割加工的工艺范围,从根本上解决了复杂曲面零件的加工难题.具有很强的应用和推广价值.     

我校一项科研成果荣获国家科技进步二等奖

从北京召开的 2 0 0 0年度国家科学技术奖励大会上获悉 ,我校与大连造船新厂合作完成的“船体外板水火加工成形技术研究”荣获国家科技进步二等奖 .我校与大连造船新厂合作承担的项目是船舶工业国防科工委计划课题 .这一课题是由我校博士生导师纪卓尚教授主持的大连理工大学与大连造船新厂组织的联合课题组应用数学力学理论方法和现代计算机技术 ,通过大型复杂船体曲面外板水火加工成形工艺的力学机理研究 ,又经过大量实验和实测 ,建立了船体钢板水火加工成形数据库系统 ,提出了水火弯加工中钢板局部收缩量与工艺参数关系的数学模型和工艺参…     

大型船舶外板自重成型工艺参数数值试验分析

为提高大型船舶外板成型加工生产效率,降低试验成本,在考虑大应变效应基础上,采用有限元方法建立了计算模型并经实船板自重成型试验验证.应用数值模型进行系列船体板自重成型数值试验,建立自重成型数据库.以鞍型板为例,分析工艺参数(如长度、宽度、厚度、半径)对钢板成型的影响规律,给出各工艺参数的影响曲线.参考梁理论计算鞍型板自重成型的公式,建立样本数据的回归模型,使回归模型具有一定的物理意义,从而达到较好的回归拟合效果,为编制船体外板自重成型预报系统打下较好的基础.     

基于整体挠度的船体板成形参数预报系统

为了弥补厚板和大曲率板的计算误差较大的缺憾,在局部变形的基础上以挠度的形式考虑整体变形,开发了基于整体挠度的船舶外板成形参数预报系统.在分析船舶外板成形特点和检测标准的基础上,提出了一种考虑整体挠度的水火弯板成形工艺预报优化算法.设计了系统的功能构架,系统提供了简单直接的可视化界面,可快捷地预报板件成形工艺参数.预报系统在某集装箱船外板成形中得到应用验证,结果证明预报系统可提供合理可靠的成形参数,提高成形效率,为将样板检测结果直接用于二次加工工艺参数预报提供了依据.     

水火弯板工艺参数优化设计

考虑曲面钢板成型所需的局部能量 ,应用改进的坐标轮换法 ,优化了焰道参数 ;结合曲面成型所需局部收缩量的理论计算结果 ,给出能量按板长方向的合理输入 ,并确定了最优加工方案 .     

基于曲率的自适应曲面数控磨削

利用等包络迹高度控制砂轮行走路径,实现了曲面的自适应数控成型磨削,以提高曲面的磨削效率.首先,根据曲面曲率建立自适应数控成型磨削的数控模式,然后,在比较等间距行走的数控磨削方式的基础上分析曲面曲率不同的成型磨削特征,最后,进行数控成型磨削试验和检测加工曲面的成形误差,验证该自适应数控成型磨削方法的有效性.分析结果表明,利用移动磨削点的包络成型磨削可以减小砂轮磨损对加工精度的影响.此外,等包络迹高度行走的数控磨削可以根据曲面曲率调节行走路经的间距,实现自适应磨削加工,提高曲面的加工效率,而且在加工曲率较大且提高加工精度时可以较大幅度地减少砂轮行走步数.试验结果表明,当等包络迹高度小至1μm时可以形成光顺的加工曲面,在100mm×40mm范围内形状误差PV值可以达到0.285mm.     

复杂螺旋曲面铣削加工的几何特性分析

针对现有加工方法受加工曲面复杂性影响的局限性 ,通过引进刀具的侧倾角参数 ,讨论了一般位置下的成型盘铣刀加工螺旋曲面的铣削加工法 ,分析了刀具与工件作共轭运动时的接触点轨迹的几何特性 ,并给出了一般位置下的成型盘铣刀加工的计算公式和成型刀加工中产生干涉的一个判别方法。从而扩大了成型盘铣刀加工螺旋曲面的种类 ,避免刀具与工件的干涉现象 ,克服了现有成型刀加工方法的局限性 ;同时为五坐标数控加工螺旋曲面提供了合理的接触点轨迹 ,提高螺旋曲面加工的精度。并通过实例说明了这一方法的合理性和有效性。     

板材激光成形的全工艺曲面模拟生成方法

为快速模拟板材激光热成形全工艺变形过程,分析了板材激光成形的基本特征与加工特性,提出曲面几何学的方法与局部成形数据相互结合的曲面生成算法--几何参数法.该算法和数学模型通过VB程序实现,进行各种复杂曲面的成形模拟.模拟计算结果表明,所提出方法用于整个激光成形过程的模拟是可行的,且大大减少了模拟时间,为加工现场工艺实时辅助打下基础.     

基于冗余自由度的数控加工轨迹运动分解

为降低曲面数控加工中机床运动轴的冲击,提出了采用具有冗余自由度的数控机床实现复杂曲面高速进给加工的思路,通过增加数控机床冗余自由度运动轴,以分解冲击较大机床轴的运动.本文对冗余自由度下机床各轴之间的运动分解原理进行分析,给出了冗余自由度下合成加工轨迹的计算和误差确定方法,并以计算实例验证了所提出思路和方法的有效性.     

基于UG和Vericut复杂曲面零件设计与加工

为了有效提高复杂曲面零件的加工质量和加工效率,该文首先分析复杂曲面零件数控加工的难点,接着以QQ公仔模型为例,论述了UG和Vericut软件在数控加工中应用过程,包括曲面造型、工艺安排、仿真加工、实体切削验证,结合3轴联动FANUC数控加工中心实现了实际的数控加工。通过实践表明,该方法提高了复杂表面零件表面加工质量,能缩短产品设计与制造时间,提高了生产效率。     

整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工编程

大扭曲叶型带冠整体涡轮叶盘结构复杂,五坐标数控电火花加工中成型电极与加工工件极易发生干涉,成型电极进给轨迹复杂.针对上述问题,采用逆向搜索算法搜索成型电极进给轨迹.利用通道内相邻叶盆曲面、叶背曲面设计成型电极,由逆向搜索算法平移和旋转成型电极,再进行干涉检测;若无法得到合理加工轨迹,可减小成型电极厚度,重复该过程,直至成型电极安全退出,同时得到成型电极最优厚度.控制成型电极平移及旋转步长,生成密度合理的NC加工轨迹.系统验证表明,生成的NC加工轨迹优化、密度合理,成型电极厚度优化.     

面向自动数控编程的零件加工特征建模技术

从提高数控编程效率的实际出发,在改进传统的加工特征模型的基础上,提出了一种新的加工特征模型.该模型除具备一般加工特征模型的基本特性外,还包含工艺决策知识、数控程序模板等其他相关应用信息.通过该模型的使用,在设计数控工艺时就能依据特征的复杂程度,以模块化的方式分别采用检索式、变异式和智能创成型等设计方法辅助进行数控程序的生成,从而实现了数控程序的模块化设计,提高了数控工艺设计的柔性和自适应能力,为数控工艺的标准化、模块化和参数化奠定了基础.该方法在一个模型系统中得到了验征.     

换热器板片波纹结构辊压成形工艺设计

不锈钢换热板片的形状参数较为复杂,考虑到传统冲压成形工艺制备效率低、缺陷多等问题,提出了一种辊压成形和冲压工艺相结合的加工方法,基于冲压工艺及冷弯成形工艺中的弯曲理论,对板片波纹结构的辊压工艺参数进行了数学建模和优化设计.研究结果表明:换热器板片波纹结构可采用制备效率高的辊压工艺单道次成形,通过量化研究变形回弹,板片各物理参数加工精度基本满足技术标准.     

复杂曲面电火花切割 多轴联动加工运动学的建立

分析了能实现复杂曲面加工的各种电火花线切割加工系统的组成、运动参数、运动形式和运动规律。     

基于在机测量的复杂曲面侧铣加工误差补偿研究

叶片类薄壁零件的加工误差测量与补偿,一直以来都是其精密加工的关键和难点。为了提高复杂曲面零件的加工效率与加工精度,采用基于在机测量的复杂曲面侧铣加工误差补偿方法。在复杂曲面零件侧铣加工后,测量并分析实际测点与设计曲面采样点间的误差。通过调整加工刀位实现复杂曲面侧铣加工的误差补偿。以一个叶片的侧铣加工与误差测量为实例,经侧铣加工、在线检测、误差分析、侧铣加工刀位调整、再加工测量等环节,通过实例零件的加工误差在机检测与调整刀位后的误差实验结果的比较,实例零件的加工精度有较大提高,验证了上述方法的有效性。     

船体外板几何造型技术研究

利用计算机对船体外板几何造型进行研究，采用三维线框图表示模式，控制、分析计算和输出船体外板的三维形体；重点在于应用此方法进行船体外板样板、样箱的计算及结构显示，以图寻找外板放样完全自动化方法。其理论对外板自动加工成型，外板加工机器人检测、模拟、船型质量的激光检测有一定的参考价值。     

中小型游艇复杂曲面的成型优化研究

为解决游艇制造中手工粘覆成形工艺造成的配合精度差的问题,本文对大型复杂曲面样件成型方法进行了探索,提出模块化的设计思想,在设计阶段就对配合方法和配合精度加以控制,用以解决造型与空间的单元设计通用性等难题,探索适合数控加工的新型工艺办法和技术标准。     

活塞裙部异形表面加工系统动态精度的研究

活塞裙部异形曲面即中凸变椭圆型面的加工,是活塞制造的关键问题之一.本文针对该活塞的结构,从研究加工系统及切削过程的动特性着手,找到了影响相对动态误差的主要因素.通过理论分析,模拟试验以及自动数据处理表明:采用硬靠模加工技术,选择最佳工艺参数,结合误差补偿原理,在某高转速时,其相对动态误差最小,以实现活塞裙部异形曲面的高精度、高效率车削加工.本文就选择最佳工艺参数进行了研究,为解决活塞异形表面的加工以及修正靠模曲线提供了依据.     

基于碳纳米球掩膜工艺的大功率T/R组件散热用金属流道冷板

由于金属流道液冷板仍存在加工工艺复杂、换热性能差等问题,提出了一种基于碳纳米球掩膜工艺的金属流道冷板的加工方法,并据此实现了某型号大功率T/R组件用金属流道冷板的成型.通过数值模拟及实验的方法研究了该金属流道冷板的流动特性和换热性能.当T/R组件热耗为500 W,流量为3.5 L/min时,功放器件最高壳温的仿真、实测结果分别为38.7℃和43.7℃.结果表明:所成型的金属流道冷板加工工艺简单、易实现,流动、换热性能好,适应各类大功率电子元器件/组件的散热需求.