基于CimatronE型腔模具设计制造一体化解决方案的应用

近年来,随着模具工业的迅速发展,复杂的模具仅靠二维视图已不能清晰地表达和处理。而计算机数据处理能力的不断提升,使得不少CAD/CAM软件先后开发或集成了较为成熟的三维模具设计模块。于是很多企业采用了多种CAD/CAM软件共同使用的工作模式,即用一款三维软件创建成型零件的3D造型,用另一款二维软件绘制表达模具结构,并将此作为和模具现场制造环节的沟通手段,另外再用第三款编程软件做零部件的NC编程。     

汽车覆盖件模具设计方法研究

针对汽车覆盖件模具设计特点,应用特征参数化设计和特征组优化装配技术进行覆盖件拉延模型面设计,借助板料成形数值模拟方法验证了拉延模型面设计的合理性,最后以拉延模型面三维数学模型为设计依据,进行面向装配、自顶向下的模具结构建模,并实现了覆盖件模具结构的基于实例的设计。     

模具CAD/CAM系统的结构和开发

模具CAD/CAM系统使模具设计和制造成为完整的信息流通过程。本文以CAD系统为基础 ,针对切边冲孔模的结构设计特点 ,提出了一种以Pro/ENGINEER为开发平台的三维切边冲孔模CAD系统结构 ,并简要描述了模具CAD/CAM系统的主要功能模块和结构     

大型复合材料箱体成型模具设计

文 摘 为了制造合格的大型复合材料箱体，本文制定了箱体成型模具的设计和制造方案。某复合材料箱体属于大型长轴类产品，其成型模具挠曲变形及脱模力大。模具主体采用通长轴、周向辐板、轴向筋板和蒙皮组合的结构形式。模具通过无缝钢管、模具骨架及蒙皮形成的三维网状结构有效保证模具刚度，通过带斜度工作平面及变圆角设计大大降低脱模力，通过在顶出端使用更厚的钢板提升其在脱模时的可靠性。仿真结果表明，简支工况下模具最大应力值为42.9MPa，最大变形量为0.51mm；脱模工况下模具最大应力值为188.6MPa，最大变形量为0.5mm。根据模具结构制定了分别组焊、整体装配的加工工艺路线并完成了模具制造。仿真及模具实际使用结果表明，该模具满足复合材料箱体的生产需求。     

广义螺旋运动与复杂回转刀具几何建模

 针对现代机械加工中广泛使用的复杂回转刀具,如模具铣刀、旋转锉、球形滚刀等,提出了任意回转面上的点和线的广义螺旋运动概念,并运用这一概念分别建立了复杂回转刀具广义螺旋线模型和广义螺旋面模型。该模型适用于任意回转刀具,克服了传统的螺旋运动概念和螺旋线、螺旋面理论只是针对圆柱形回转刀具的缺点。最后以球头刀具前刀面几何建模为例说明广义螺旋运动概念和复杂回转刀具几何建模方法的具体应用。     

结构光三维测量技术在模具设计与制造过程中的应用

结构光三维测量技术作为一种快速、便携、高精度的三维测量技术,在汽车、航空、模具、医疗及康复工程、家用电器、工业设计、工艺品制作以及儿童玩具等领域均得到了广泛的应用并得到了用户的一致认可,已成为一种成熟的三维数据获取和质量评价与控制的手段.     

单推力航天器交会对接轨迹规划及跟踪控制

针对单推力航天器交会对接问题，提出一种轨迹规划及跟踪算法。首先，考虑到追踪航天器只沿本体X轴安装推力器，且推力方向固定，为了实现从起始位置转移至期望位置并满足姿态要求，基于三维螺旋线设计两阶段转移轨迹，根据初末位置以及末端速度方向要求，求解螺旋线参数。该螺旋线可以保证在初末速度方向固定情况下，曲率积分最小。其次，为了降低轨迹跟踪难度并减小初始时刻的位置跟踪控制力，需要将转移轨迹初始速度与追踪星X轴重合。传统螺旋线无法满足该约束条件。本文对传统螺旋线进行改进，提出一种旋转螺旋线轨迹设计方法。通过引入姿态旋转矩阵，将螺旋线在三维空间旋转，在不改变曲线形状的前提下满足初末位置及速度方向要求。然后，为了跟踪转移轨迹以及跟踪期望推力方向，提出基于CLF（Control Lyapunov Function）的滑模控制策略，当追踪星X轴与期望推力方向夹角较大时，采用CLF，保证最优性；当姿态误差收敛至滑模面附近时，切换为滑模控制，以提升系统鲁棒性。最后，通过仿真验证旋转螺旋线相比于传统螺旋线的优势。     

基于对象知识的级进模三维零件库设计

在模具设计制造方面,现有的研究成果有参数化法生成模具零部件、模具标准件库设计等,在级进模产品设计过程中,相关方面的研究却很少,所以设计初级进模三维零件库软件系统对于提高级进模数字化设计效率有重要意义。随着制造业信息化的发展,UG、Pro/E等具有参数化功能的三维CAD软件已广泛应用于模具产品的设计和制造中,这对提高模具的设计质量和效率起到了重要的促进作用。模具产品具有多类别、小批     

凸曲面拼接模具铣削过程三维有限元仿真研究

覆盖件模具具有形状复杂、材料硬度高和多硬度拼接等特点,在加工过程中易出现刀具载荷不稳定、温度过高和易发生剧烈磨损等问题,从而降低模具的表面质量和刀具的使用寿命。为揭示铣削机理,建立了凸曲面拼接模具铣削过程三维有限元仿真模型,采用三维有限元仿真的方法来对凸曲面拼接模具铣削过程进行研究。首先通过准静态试验、霍普金森压杆试验拟合出材料的本构参数,以此保证仿真结果的准确性;然后建立凸曲面拼接模具铣削过程三维热力耦合仿真模型;最后通过仿真结果研究了凸曲面拼接模具铣削过程力和温度的变化特性。研究结果为航空航天产品的模具铣削技术及刀具结构设计提供理论支持。     

基于NX软件的橡胶模具三维参数化设计与开发

介绍了基于NX软件的橡胶模具三维参数化建模技术与方法,根据模具的装配关系区分各类参数,在NX软件中建立三维参数化的零件模型,利用其Expression工具将参数与模型结合起来,建立实体模型与其尺寸参数之间的关系,实现模具尺寸随胶圈产品尺寸及收缩率的变化而变化,从而自动生成符合要求的模具模型及工程图,极大地提高了工作效率。     

基于3D打印的舵面可调实用化飞机风洞模型的设计与试验

飞机风洞试验模型的设计和加工是风洞试验的重要环节,对飞机研制的周期和成本具有重要的影响。为提高飞机研制的效率,基于3D打印技术提出了实用化飞机风洞模型的设计和制造方法。采用3D打印加工树脂气动外壳和机加工金属强化骨架的复合结构方案,设计并测试了某型号飞机的低速全机测力模型。提出了变角片和旋转轴-定位销两种舵面偏角方案,设计了内嵌金属套筒用以降低因装拆磨损带来的树脂精度损失。采用计算流体力学与计算结构力学（CFD/CSD）分析技术,对模型的设计进行了强度校核。加工装配的复合模型在FD-09低速风洞进行了吹风试验。试验结果显示：带舵面偏角的复合模型在迎角α=8°和风速V=70 m/s条件下安全,其气动数据与金属模型吻合良好,具有实用性。相比金属模型,树脂-金属复合模型的加工周期和成本大幅降低,可有效响应飞机设计工作者对模型快速设计和加工的需求,有助于提高飞机设计效率。     

基于模型的装备维修性设计控制技术

伴随数字化设计方法日趋成熟,飞机装备维修性设计面临如何与三维数字化设计环境下功能性能设计同步的难题。对比分析了数字化环境维修性设计与传统维修性设计的主要差别,提出了基于飞机装备数字化设计环境维修性设计流程,研究了维修性设计参数的表达模型以及维修性参数信息在三维设计数字环境中的转化、集成与利用方式。基于图论和网络节点框图,提出了一种以节点网络图、单节点维修时间模型、维修过程时间模型为表征的飞机装备维修性设计与控制方法。经实例验证,提出的这套基于数字模型的维修性设计技术,对装备在数字化设计环境下同步开展维修性设计具有一定的工程指导价值。     

基于AutoCAD由三维模型生成二维投影的方法

基于AutoCAD2002由三维模型生成二维投影,是计算机辅助设计和绘图的一种有效方法,通过实例介绍一种方法可以实现从三维到二维的转换。此方法利用图纸空间的浮动视口把三维模型对不同方向用Solprof命令生成三视图及轴测图的轮廓图,把生成的轮廓图剪切于一个新文档中进行编辑,进而方便地得到三维模型实体的三视图、剖视图及轴测图等二维投影。用这种方法绘图,所得的二维投影符合真正的投影关系,因此不易产生投影错误,这为生产实践和教学带来方便。     

精铸空心涡轮叶片模具虚拟修模方法

针对精铸空心涡轮叶片的精确控形问题,开展模具型腔优化设计中的虚拟修模技术研究.以某型号空心涡轮叶片为研究对象,采用数值模拟的方法,通过使用ProCAST软件对有限元模型进行计算,获得空心涡轮叶片的精铸位移场,基于位移场的反变形虚拟修模方法对模具型腔进行优化设计.经修模后的模具型腔仿真验证及模具型腔型号鉴定,结果表明,按...     

基于CATIA二次开发的渐开线直齿轮参数化设计

实现了在CATIA二次开发平台上渐开线直齿圆柱齿轮的参数化三维造型.首先在屏幕对话框中输入齿轮的参数,然后程序对设计计算、数据处理、图形绘制等进行综合处理,最后在CATIA中生成齿轮的三维模型.     

跨音速单转子压气机三维湍流流场的数值计算

用有限体积表示的三维雷诺平均N-S方程显式格式的时间推进法, 对一个单转子压气机的三维湍流流场进行了计算。方法中应用了Baldwin-Lomax湍流模型。这个单转子压气机是第39届国际燃气轮机会议作为考核三维流场数值方法的盲题。计算结果与实验实测的结果进行了比较, 证明本文提出的方法可以用来验证叶轮机械气动设计。      

复合材料模具模块化、规范化、数字化快速设计研究

复合材料构件成型模具规范化敏捷设计技术是飞机数字化制造的关键技术之一。根据复合材料热压罐固化成型模具的特点,分析了模具的结构特征、设计规范以及参数化设计的可行性,提出了复合材料固化成型模具模块化和参数设计的算法,在CATIA环境下开发实现了完整的复合材料固化模具设计的功能,并进行了实例化验证,为复合材料构件模具设计提供了一个有效的方法。     

基于MBD的关联设计技术在飞机研制中的应用

MBD技术可以保证产品全生命周期过程中数据源的唯一性,实现上下游数据的无缝对接,有效提高产品设计效率。主要研究MBD的表达方式及关联设计中骨架模型的建立方法,阐述骨架模型的工作原理。结合飞机型号研制,首先进行总体骨架、接口骨架、部段骨架和部件骨架模型的定义,进而实现设计内部各专业“自顶向下”的关联设计,并以MBD数据集作为飞机研制过程中的唯一数据源,工艺、工装、检验人员在MBD数据集基础上开展并行协同的关联设计,有效地改善团队之间的沟通,使设计更改变得简单、快速,减少了设计错误,缩短了产品的研制周期,提高了设计质量。     

基于逆向工程的转子发动机关键件设计

基于逆向工程的再设计是现代设计的一种有效而快速的方法,本文利用三坐标测量机和激光扫描仪对某型转子发动机关键部件进行扫描,通过Geomagic和CATIA软件处理点云数据,并建立了转子发动机关键部件的三维模型,通过与理论数据进行对比分析,表明此模型较好地模拟了真实部件,对缩短转子发动机的研发周期,降低产品成本具有重大意义。     

数字孪生技术在飞机设计验证中的应用

随着工业4.0技术的发展,数字孪生技术正在不断渗透到工业生产和新产品研发的各个领域,并为新产品研发带来综合性能整体优化、研发成本降低、研制周期缩短等优势,是提升新产品市场竞争力的重要手段。在现代民用飞机研发过程中,从型号需求、初步定义、详细设计、生产试制、试飞取证和运营维护等产品全生命周期内,都可以利用数字孪生技术,实现虚拟和物理的无缝对接,尤其在飞机设计验证方面,更可以做到更优、更广、更快、更省。然而,在我国民用飞机研制项目中,还未形成数字孪生应用体系。本文通过对飞机架构模型设计、多模型构架集成以及模型参数辨识和验证几个方面,对数字孪生技术在飞机设计验证过程中的应用技术进行了探讨。经研究发现,数字孪生技术对飞机型号研制各阶段的设计验证,尤其是集成试验验证提供了重要的指导作用和技术支持,为民用飞机适航验证和运维服务提供了更快、更经济、更强有力的支持与保障。