飞机制造互换协调方案的设计与评价

论述CAD/CAM技术在互换协调技术中的应用,重点讨论采用CAD进行飞机外形数学建模和CAM数控加工解决飞机制造中互换协调问题.详细分析了CAACS-TA(计算机辅助飞机制造协调系统设计与公差分配)专家系统知识库中协调方案的设计原则和决策方法,在优选多个协调方案时给出了量化的评价算法.该算法在作者开发CAACS-TA系统中很好地应用于协调方案的设计与评价之中.     

水上飞机浮筒外形设计的微机系统

本文介绍了一个水上飞机浮简外形设计的微机系统FCDS。浮筒外形是一张须满足流体静、动力等性能要求的复杂的三维曲面。FCDS以性能优良的库模型作为外形曲面生成的基础,使曲面的进一步设计有了一定的流体性能上的保证。系统用非均匀有理B样条来作曲线曲面的拟合和交互设计。不仅继承了普通多项式非均匀B样条重节点、重顶点等设计技巧,而且增加了形状调节的能力,同时可将二次曲线曲面统一在三次有理式中。系统提供了用穗坂卫法直接光顺空间曲线和曲面的功能,可对浮筒外形进行光顺处理,提供直接用于制造的数据。文中还对FCDS这类专业曲面CAD系统的设计构思、结构组成作了探讨。系统设计的通用性构思,使FCDS稍作修改即可用于其他飞机部件的外形设计。     

二维图形的集合运算算法研究

二维图的并、交、差等集合运算是二维图形的设计、图形消隐处理，零件的三维造型及数控加工编程中刀具轨迹生成等的重要基础，文中借助于ACIS几何平台，提出了在线架、曲面和实体集成数据环境下，将二维线架图形转换为实体的数据结构，利用实体的布尔运算实现二维图形的集合运算的算法，避免了传统的集合运算中需的线段求交、裁剪、交点的有效性判断等，降低了算法的复杂度，从而提高了算法的可靠性。该算法已在南京航空航天大学CAD／CAM工种研究中心开发的CAD／CAM系统中实现。     

高超声速飞行器参数化几何建模方法与外形优化

飞行器几何建模是进行外形优化设计的基础,针对尺寸和形状驱动的飞行器外形参数化几何建模要求,采用类型函数/形状函数变换技术,建立面向族的参数曲面,通过调整少量尺寸参数或类型函数/形状函数控制参数,可以衍生出多种设计构型,且相互转换十分便捷。相比现有CAD和二次曲线建模方法,在模型简化和设计变量数量有效控制方面具有优势。升力体和乘波体两种典型布局飞行器的外形建模与应用表明方法简单、有效、适应性强,可以满足飞行器概念设计阶段外形优化的要求。     

3-D Spidergon:一种延时优化的通用三维片上网络拓扑生成方法

提出一种基于Spidergon的通用三维拓扑结构及其拓扑生成方法.该方法在三维拓扑结构原型基础上,通过该拓扑的延时模型建立拓扑结构和延时时间的关系,并以此确定最小化延时时间条件下的拓扑结构.同时设计了针对该结构的自适应路由算法.该算法以纵向路由为优先方向,通过自适应寻找源节点和目的节点的等效最短路径提高网络吞吐量.仿真结果表明,同等规模的3-D Spidergon 与3-D mesh结构相比,在网络近似饱和的情况下,该拓扑的延时时间比3-D mesh低17％,吞吐量高16.7％.     

复杂组合曲线的设计与拟合——重节点B样条法

本文在非均匀B样条的基础上,采用重节点方法设计和拟合复杂组合曲线。对于各种不同的重节点情况,解决了反求特征多边形顶点时线性方程组的降秩问题,并建立了统一表达式。由于考虑到使用中可能遇到的各种情况,程序通用性强,使用方便,能快速地拟合、设计、修改复杂组合曲线,为计算机辅助几何设计与绘图中应用B样条提供了一种具有较大灵活性的方法。     

柔性夹具CAD系统研究

本文论述了柔性制造系统或制造单元中的柔性夹具计算机辅助设计系统的基本原理与方法。柔性夹具系统的建立是以成组技术中零件相似性理论为依据。CAD系统软件的开发是以柔性夹具系统硬件设计为基础,该系统在IBM PC微型计算机上实现。这个夹具CAD系统将用来设计在柔性制造单元内的加工中心机床上加工的33种壳体零件用的柔性夹具。夹具设计人员根据待加工零件的要求和所作的工艺分析,便能用此系统输入原始数据,系统就会提示设计人员选择和设计夹具元件、定位精度分析、计算夹紧力。此外,该系统能生成夹具元件图形,并能借助图形输入板菜单在显示屏幕上拼装夹具装配图,在屏幕上修改图形直到满意为止。装配图可由绘图机绘制输出。     

基于实体的三轴数控精加工研究

在获得了零件几何信息和加工参数信息后，实体精加工算法能够自动计算零件在某一个加工方向上所有可加工曲面的球头刀精加工刀具轨迹。采用虚过渡的处理方法，计算实体的曲面等距模型。提出了利用贯穿线对交线进行规整处理，高效地获得无干涉的精加工刀具轨迹。基于实体的数控精加工编程丰富了数控精加工编程方式，降低了数控编程的操作复杂程序度，减少了产生错误的可能性，具有工程实用性。     

数控编程系统中通用后置处理技术研究

后置处理是数控编程系统中的重要组成部分,它是将产品设计结果转化成实际生产不可缺少的环节.本文结合超人CAD/CAM集成系统的开发工作,对通用后置处理技术作了总体分析,并对其结构、程序及其功能的实现进行了具体描述.所研制的通用后置处理系统采用了交互式图形界面技术,便于使用和修改,为通用后置处理系统的实用化、通用化、商品化打下了基础.     

复杂曲面微细切削加工技术

介绍一种用于微细零件加工的加工系统,该系统最小数控运动分辨率为1um,能利用CAD／CAM技术实现三维复杂曲面微细零件的数控加工。在对直径为5mm,表面高底差为1mm的复杂曲面进行切削加工实验,加工后得到的表面粗糙度为Rz0．082um。     

并行集成式工艺设计系统的研究

计算机辅助工艺设计（ＣＡＰＰ）在计算机集成制造（ＣＩＭ）中起着关键的作用，并行工程既是ＣＩＭＳ从信息集成到功能集成的主要方法，又是这类复杂系统的全局优化方法。本文基于并行工程思想，研究和探讨了并行集成式工艺设计模型，它是一个实用化ＣＡＰＰ系统的新模型，不仅能利用设计信息进行初步工艺设计，而且能根据车间环境的状态，充分利用制造工艺和车间环境的柔性产生优化的工艺方案。它是采用分层工艺规划的方法来实现的。系统模型由三个层次组成，即初步规划层，决策层和详细规划层。文中最后还讨论了实现并行集成式工艺设计系统的关键技术。     

数控加工中复杂轮廓环的等距干涉处理

复杂轮廓环的等距算法是ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中重要的基本算法之一,该算法的完善与否决定着ＣＡＤ／ＣＡＭ系统的基本性能,许多研究人员针对这个问题提出了一若干有益的解决方案,但这睦算法的结果并不是特别理想,本文针对数控加工中复杂轮廓环的等距问题,提出了一种有效的环原始等距,原始等距后的环的自交处理算法,其基本思想是对复杂累廓环经原始等距的过渡后形成的复杂网状环进行拓扑关系的规整和判断,从而生成正确的等距结     

裁剪曲面的参数线加工算法研究

结合开发国产化软件的实践，详细论述了ＣＡＤ／ＣＡＭ技术中有关裁剪曲面的描述及加工自动编程算法的研究。从曲面造型及加工编程的通用性角度出发，将曲面的三维几何信息映射到二维参数域上，用二维拓扑信息环来描述裁剪曲面，把各种裁剪曲面的加工编程统一为一种具有拓扑信息环的广义曲面加工编程。同时，采用环形刀计算刀位信息，可方便地推广至球头刀或平底刀的加工编程。根据预先设定的残留高度及插补误差，在编程中对刀切点和刀位点的计算进行有效控制，保证了加工编程的精度要求。从而用较简单的方法实现了对任意裁剪曲面的加工自动编程     

自由曲面三轴粗加工刀具轨迹的计算方法

在复杂自由曲面类零件的加工过程中，粗加工往往要占去大部分的时间。本文从提高加工稳定性及加工效率的角度出发，提出了一个复杂多曲面数控粗加工的算法，即采用分层切削法，通过平面／曲在求交技术和交线环的等距，自交，集全等基本运算，按“端点 五最短距离优先剖面线算法”规划每一切削层的刀具轨迹。     

裁剪NURBS组合曲面的数控加工算法研究

从工程应用角度出发，结合国产化ＣＡＤ／ＣＡＭ系统开发的需要，提出了一种裁剪ＮＵＲＢＳ组合曲面精加工平截面刀具轨迹的生成算法。在裁剪ＮＵＲＢＳ曲面等距面的生成、平面与裁剪ＮＵＲＢＳ曲面等距面的求交等几何操作算法的基础上计算刀具轨迹；并通过交线的排序和优化进行干涉检查与消除，解决了组合曲面加工编程中曲面之间存在的断开，裂缝，局部搭接现象的刀轨生成问题。     

线切割上下异型面加工工件描述新方法

在高速走丝电火花线切割机上实现上下异型面切割是国内首创的锥度切割新技术,其中如何描述上下异型直纹曲面工件是上下异型面切割的关键之一。本文详细论述了适用于上下异型面切割的上下面独立编程方法,其原理就是用轨迹合成算法使两个独立的二维程序合成为一个四维联动的线性程序。在文[3]中,作者曾介绍了两种轨迹合成算法,但它们具有加工程序段数多和分割计算误差大的缺点。本文介绍的最少分割段数法是一种新的轨迹合成算法,使用该方法进行轨迹合成计算,既可以获得最少的加工程序段数,又可以保证分割计算精度。     

自由曲面型腔粗加工刀轨生成算法研究

在运用环切方式进行型腔类零件的分层加工时,预钻孔位置和刀具运动轨迹规划直接影响编程的繁简及切削效率。文中提出了一种型腔环切刀轨生成算法,使得在一个连通加工区域里只需抬刀一次,保证在相邻等距环的过渡时不发生干涉。预钻孔的位置可在加工区域里灵活选择,取消了对预钻也位置的限制。该文设计并实现了切除等距环尖角处未加工到的残留区域算法。算例表明,文中提出的方法易于实现,结果稳定、可靠。     

飞机初步设计中的响应面方法

通过对最优试验设计理论中响应面方法(Response Surface Methodology)的研究,提出一种可用于飞机总体设计阶段方案优选和参数分析的新方法。以某型无人驾驶飞机为例,描述了该方法的具体实施过程。实例表明,该方法具有满意的精度和较高的经济性。