基于公差推理的零件聚类装夹规划方法研究

针对计算机辅助工艺设计中的装夹规划问题,提出一种面向制造特征的基于公差推理的装夹聚类规划方法.通过分析零件的制造过程,对加工单元进行定义,建立零件的装夹规划数学模型.随机生成装夹规划的初始解,计算加工单元之间的装夹相异度,通过进行反复迭代的聚类分析获取最少的装夹分组.基于公差的推理方法,获得加工单元的加工顺序约束关系,进行装夹的组间及组内排序,生成最优装夹规划方案.同时,基于CATIA设计平台实现了零件的装夹规划原型系统,通过实例对所提算法进行了验证.      

基于知识组件的夹具元件快速设计研究

针对夹具元件知识不能在设计过程中快速重用的问题,引入知识组件的概念,提出一种夹具元件知识组件建模方法. 对集参数、规则、实体模型和装配等信息于一体的知识组件模型进行定义,通过XML对模型进行表示和存储.基于知识组件模型,以松耦合的方式为夹具元件规格的确定、实体模型的语义建模和夹具元件装配等设计过程提供知识支持.实现设计知识无缝、快速地应用于夹具元件的设计过程.通过某飞机零件的夹具元件设计实例验证了所提模型和算法的有效性.      

基于时间序列的数控设备状态智能评判方法

针对因异构数控系统多样造成设备数据采集和状态评判困难的问题,设计一种通用的数据采集和设备状态智能评判方法. 首先由能耗信号采集器采集设备加工时的能耗信息并分析能耗特征. 采用加工仿真或预先采集的方法,收集各NC代码加工时设备主轴的能耗信息,进行信号变换形成标准能耗信息库. 然后检测数控设备的能耗信息并视为时间序列,应用时间序列的相关理论和方法对信号进行变换,采用基于编辑距离的相似性度量方法,将该时序信息和标准信息库中的信息进行比对,识别判断数控设备的加工工件类别和状态,并进行统计分析. 在此基础上,设计开发了数控设备状态智能采集系统,实现了设备数据的采集. 最后,通过实例验证该方法的可行性与可靠性.      

面向智能主模型的事物特性表扩展方法

针对常规事物特性表不能有效组织智能主模型中多视图、多层次产品信息和设计知识的问题,提出了事物特性表扩展方法.首先结合智能主模型信息需求对事物特性进行分析分类,然后从广度维扩展事物特性多视图内涵,以完整表达面向设计过程的产品特性;深度维扩展采用知识映射矩阵表达产品特性与设计知识的关联关系,为产品设计过程提供设计决策知识;粒度维扩展从产品、部件、零件等结构层次构建多层次事物特性表,满足智能主模型智能缩放产品结构,在早期设计阶段快速评估不同配置方案的需求.通过某枪管设计优化实例,验证了所提方法的有效性.      

基于误差传递模型的精密装配几何误差灵敏度分析

文中针对确定各零部件几何误差对装配精度的影响以及瓶颈装配工序等重要问题,分析了两零件装配时由于配合面表面形貌所导致的几何误差造成的零件位姿变动,确定单工序的配合误差.以此为基础,基于多体系统理论建立多工序装配过程误差传递模型,用矩阵微分法建立了几何误差对装配精度的灵敏度分析模型.该模型可以识别出多工序装配过程中对装配精度有较大影响的主要零部件几何误差,从而为精密装配精度分析以及控制提供基础,并通过实例验证了模型及分析方法的有效性.      

工-夹系统刚度计算及变形加工误差模型

研究切削加工过程中工件-夹具系统的刚度计算方法及变形加工误差.运用经典Hertz接触理论和有限元方法,基于切削加工中工件的准静态受力分析,提出工件-夹具系统刚度计算的新方法,建立了基于工件-夹具系统刚度的工件加工误差预报模型.该方法避免了有限元计算中接触分析的使用,无需多次非线性迭代计算,减少了计算时间.     

端铣加工表面误差预报模型

通过对工艺系统的受力分析,考虑整个工艺系统的受力变形对表面加工误差的影响,提出了端铣加工表面误差的静态预报模型.该模型可以对复杂表面形状零件的端铣加工表面误差进行预报.针对通用有限元程序计算耗时较长的特点,设计了一种适用于本系统的有限元计算新方法,缩短了计算时间.同时开发了端铣加工表面误差预报的软件,可应用于CAD/CAM/ CAE软件包.经实验验证,该模型预报结果和实测值有很好的一致性.     

面向大规模定制的制造规划信息建模技术

研究大规模定制环境下零件制造规划的生成方法.以系统信息建模工具为基础.利用面向对象的系统分析法描述制造过程中静态和动态的特征信息,分析从零件设计到NC代码生成的制造规划过程中各层信息、活动及其相关关系,提出了采用特征层、零件层和系统层的三层决策机制建立制造规划模型.实现了从制造资源能力到加工计划的计算机辅助生成,以实例证明了该方法的可行性.     

工件夹具系统装夹方案误差建模分析技术

研究夹具定位误差和工件加工精度之间的关系. 利用几何关系建立定位误差和工件空间方位变异之间的模型,实现已知定位误差的加工工件形位误差计算. 提出利用优化方法在满足工件形位公差条件下的定位误差分配算法,并讨论了该优化模型的简化计算. 实现了定位误差的合成与分配. 该方法可用于夹具制造设计精度的校验和零件的工艺验证. 零件实例验证了该分析方法的可行性.     

基于局部摩擦因数模型的切削力预测建模

基于局部摩擦因数模型分别建立前刀面摩擦区、切削刃钝圆区、后刀面摩擦区的受力预测模型,进而获得切削力预测值.以钨钼系高速钢（W6Mo5Cr4V2Al）刀具和20Cr2Ni4合金钢为研究对象建立直角切削实验,通过三向测力仪测量直角切削主切削力和切深抗力,并与预测切削力进行对比,数值基本吻合.分析了切削参数以及刀具前角对切削力大小的影响规律.结果表明切削力随切削速度和刀具前角的增加有减小的趋势,随着切削深度的增加明显增大.