数字化产品设计制造工程

CAD技术的发展过程大致可分为三个阶段:首先使用计算机(软件)完成各种复杂的设计计算.第二阶段开始用CAD软件作为工具,设计基于二维投影图的工程图纸,使设计员能摆脱绘制设计图的繁重劳动,集中精力进行创造性的设计思维.目前CAD可应用于建立产品的三维模型,完成产品数字定义,形成产品数据集,并用作制造产品的依据.     

复合材料三维编织工艺计算机辅助设计

复合材料三维编织技术经过近几年的发展，得到了显著的提高。本文论述运用计算机进行三维四步法编织工艺辅助设计，主要包括编织挂纱核子运动分析、织物结构模型和工艺计算三部分，文章分别从设计原理、设计思想、程序流程三方面进行说明。经使用证明，所开发的CAD软件具有实用性、合理性和高可靠性等优点。     

叶片精锻模具三维一体化设计

针对航空发动机叶片精锻模具型面复杂、精度要求高的特点，采用先进的计算机CAD技术，建立叶片主模型、精锻模具设计要素及自定义特征库，利用三维CAD软件，完成一体化设计，提高了设计质量和效率，大大缩短了设计周期。     

飞机装配智能化设计的应用研究

飞机工艺装备的设计与制造一直是飞机生产过程中的瓶颈环节,本文从设计角度出发结合当前智能CAD技术、传统CAD技术的应用特长,分析了实现装配工装智能化设计要解决的问题、方法、途径。在飞机生产中,装配工艺装备的设计、制造周期存整个生产准备中最长,因此它实际上决定了整个生产工艺准备周期。从国内各飞机制造厂的情况来看,在接受新机研制或改型任务时,工装的设计与制造多采用厂际分工协作的办法,通过扩大平行工作面来缩短生产准备周期。因此,如何采用、发展新的设计技术,新的工艺方法来提高工装设计、制造的快速反应能力,…     

飞机零部件产品的三维工艺设计

我国航空制造业数字化技术的发展历程,主要是围绕着设计、制造和生产管理3个主线方向推进.典型模式一般是产品设计以CAD/CAE/PDM等系统为主线,制造以CAD/CAPP/PDM等系统为主线,生产管理以MES/ERP/CRM/SCM等系统为主线.近10年来,我国航空制造业在上述3方面的数字化建设上取得了巨大的成绩. 近年来基于二维(图纸)信息表达与传递方式正在被基于模型的设计方式所取代,产品设计已经全面采用基于模型的设计,使几何信息和非几何信息全部表达在三维模型上,不再需要进行二维非几何信息的补充表述.但是生产制造方面却显不足,主要是由于产品三维设计与二维化制造的不匹配所致.由于三维工艺设计技术的开发和应用远落后于三维产品设计技术,使得三维工艺设计成为产品制造的瓶颈.     

基于UG的压气机叶片参数化设计方法研究

航空发动机压气机叶片设计是反复迭代的过程,每次修改都需要重新进行三维建模,极大地延长了设计周期。为解决压气机叶片设计效率低的问题,并快速设计出气动性能好的叶片,本文基于CAD设计软件UG,采用二次开发的方法,构建压气机叶片参数化三维模型,将压气机叶片的气动几何参数与叶片几何三维模型相互关联。当气动设计参数发生改变时,几何三维模型随之改变,叶片的气动性能也相应改变,极大地提高了设计效率。     

压气机转子叶片弯曲对其气动性能的影响

本文针对在压气机转子设计中采用弯曲叶片和常规叶片作了计算分析,并进行了三维粘性计算校核。在理论分析的基础上,初步摸索了一些弯曲叶片设计的技术特点,分析了反弯曲叶片的气动特征。     

MBD技术在飞机研制中的应用及其给质量监督工作带来的挑战和思考

MBD技术的概念 MBD(Model Based Definition)技术即基于模型定义,是目前波音推行的新一代产品定义方法.该技术将三维设计信息、三维制造信息和产品管理信息共同定义到产品的三维数字化模型中,在取消二维图纸工程定义的情况下,实现产品特征描述、共享,满足了数字化制造信息直接传递的需求,有效地解决了设计、制造、使用维护一体化的难题,实现了CAD和CAM高度集成.MBD技术使用以三维数字化模型为核心的设计制造信息传递模式,设计单位不再向生产单位传递二维图纸,而是传递三维的数字模型,生产单位将三维的数字化模型作为依据,开展加工装配、测量和检验等工作.     

涡轮叶片的UG建模和Patran/Nastran有限元应力分析

基于CAD软件Unigraphics进行了某涡轮叶片的三维建模,提供一种精确建立复杂模型的思路,针对构线、建面、修面等不同的建模阶段提出几种可供选择的方法,对于使用其他三维建模软件的读者亦具参考价值。将模型导入Patran/Nastran有限元分析系统进行应力分析,为后续寿命预测工作做好准备。     

刀具智能CAD开发和应用

本文介绍了刀具智能CAD的主要内容及目前在公司的科研生产中的应用情况以及今后的发展前景，刀具智能CAD系统主要包括刀具设计，知识库管理，用户管理和其它辅助功能四个部分，该系统目前已在我公司的科研生产中发挥重要作用，用于多品种的工具设计，解决了目前公司机型多，工具设计任务多，设计周期短，急件多，而设计人员少的难题。     

喷管流场数值仿真CFD／Nozzle软件包设计

ＣＦＤ／Ｎｏｚｚｌｅ软件包是一套专门的二维轴对称跨音速喷管流场计算机辅助设计分析工具。它采用高度集成化的操作环境，将网格生成、数值计算、图形显示全部过程集于一体。具有西文环境下的全中文用户界面，操作环境同时提供详尽的彩色图文方式下的中文提示。数值方法稳健，兼具源程序开放与编译连接自动化特点。叙述了ＣＦＤ／Ｎｏｚｚｌｅ软件包设计思想和实现方式，并给出了流场计算、参数分析、功能扩充几方面的应用实例。     

基于时间推进的通流计算方法:现状及展望

为探究基于时间推进的通流方法在叶轮机械设计分析中的应用潜力,报告了国内外相关研究现状,详细阐述了该方法在应用过程中的若干关键问题,包括:叶片堵塞的几何描述、叶片力的模拟、叶片前后缘间断问题的处理和激波的捕获等,并对不同模型进行了比较。总结可知,相比传统通流方法,该方法具有捕捉激波,适应堵塞,流场模拟更为精细以及计算扩展性良好等诸多优点,在先进航空发动机或燃气轮机的部件设计和分析、整机稳态、过渡态性能模拟中,都具有相当的优势与应用潜力;同时尽管该方法的研究取得了很大进展,但在上述若干关键问题上仍有提高空间。通过进一步的发展与完善,该方法有望成为叶轮机械设计和分析的标准工具。     

自适应中心变异差分进化算法及其在涡轮叶型优化设计中的应用

为了更好地求解多维复杂函数优化问题,提出了自适应中心变异差分进化算法(SCDE),并以低温火箭发动机多级氧涡轮叶片的高精度气动型面优化设计为例进行了验证.使用商业软件进行三维叶片几何造型和单通道流场分析,计算得到涡轮效率作为优化设计评价指标.最终得到了合理的优化结果,涡轮效率相比初始设计提高了5.25%.      

弹用发动机整体式叶轮CAD/CAM的研究

为了解决弹用发动机整体式叶轮的数控加工编程,开发了一个专用的弹用发动机整体式叶轮CAD／CAM的应用软件，软件包含叶片CAD造型，叶片刀心轨迹生成，基面的生成，后置处理，自动干涉检查及转角自动设置和刀轨图形显示等功能，提出了一种新的整体式叶轮加工自动干涉检查计算方法，输入叶片设计数据，可生成叶片造型的曲面数据和数控加工NC代码，应用软件完成了某型号产品压气机叶轮的CAD／CAM的工作，试验结果验证了软件的功能和实用性。     

冷冲模CAD／CAM软件的二次开发

南飞公司购置的经二次开发的冷冲模ＣＡＤ／ＣＡＭ应用软件,是辅助绘图、设计、制造集成系统,采用美国ＡＵＴＯ ＤＥＳＫ公司的ＡＵＴＯ ＣＡＤ软件作为绘图工具,将其与辅助设计和制造部分集成在一个菜单内。本文介绍了软件二次开发的技术难点和开发后所达到的功能及技术指标。     

航空发动机叶片大曲率型面测量方法研究

大扭角、大曲率等复杂空间曲面叶型是航空发动机叶片发展的趋势,而传统的测量方法已经不能满足这种新型叶片的测量需要。多次的测量比对数据显示,利用CAD模型引导测量并评价的方法不但降低了叶片测量在等高方面的要求,而且消除了投影计算方法中带来的计算误差,更加快速、准确地反映了叶片的真实加工质量。     

用流函数方法求解叶轮机械三维气动设计问题

将三维流动中定义于任意曲线坐标系上的两个流函数φ(x~1,x~2,x~3)和ψ(x~1,x~2,x~3)反演为x~1=x~1(φ,x~2,x~3)及ψ=ψ(φ,x~2,x~3)形式。在反演后的坐标系(φ,x~2,x~3)上导出三维流体动力学主控方程(坐标流函数方程)。该方程对于给定叶片厚度和叶片表面某气动参数(压强、速度等)分布,计算叶型坐标的问题(半反问题)易于求解。在求解差分方程时采用对x~1和ψ联立求解可得到较好的收敛性。通过算例计算表明该方法可给出满意的三维叶型坐标。     

结冰风洞液态水含量测量装置设计与实现

结冰风洞与常规风洞的重要区别就是结冰风洞能够模拟真实大气结冰云雾环境,研究飞行器的结冰特性,因此结冰云雾参数的模拟是结冰风洞主要而且关键的能力。液态水含量是结冰风洞云雾参数中一项重要参数,其准确测量是结冰试验开展的基本前提。冰刀法测量液态水含量在国内外被广泛认可,且冰刀装置作为风洞校测基本手段,写入了结冰风洞校准规范。针对结冰风洞中用于液态水含量测量的冰刀装置,根据其测量原理制定了试验方案;提出了整套装置设计的技术指标并指出其中的技术难点;对总体结构进行了设计,并对关键受力部件进行了强度、刚度分析;进行了关键技术研究,包括冰刀液态水收集系数计算和驱动控制系统设计等;最后将设计出的冰刀装置在结冰风洞中进行了试验验证。试验结果表明：冰刀装置设计合理,液态水收集效果良好,实现了结冰风洞液态水含量的测量标定,且防护罩开闭迅速,实现了结冰时间的精确控制,满足技术指标要求。     

涡轮冷却叶片参数化造型与网格自动生成

为提高涡轮叶片的数值计算效率,开发出基于参数控制的涡轮叶片模型软件。可实现叶片模型重构、计算域分区、结构化网格生成过程的自动完成和参数化控制,使得叶片的造型和网格生成过程简单化;对生成网格进行数值模拟计算,计算结果表明:生成网格在满足叶片数值计算精度的前提下,工作量大大减少,网格生成效率极大提高;在模型调整时,只需更改相应参数即可快速更新模型,缩短模型的生成周期,提高设计工作的可重用性。     

周向平均方法在某风扇/增压级分析中的应用简

 通过对三维（3D）Navier-Stokes方程进行周向平均,得到了通流模型的控制方程,对其采用时间推进有限体积方法进行数值求解。为实现风扇/增压级在设计初期的快速性能评估,考察了周向平均方法在风扇/增压级分析中的准确性。分别利用NUMECA三维数值模拟软件和周向平均通流模型（CAM）对某高通流风扇/增压级进行了性能分析,从对比结果来看,周向平均通流模型在近设计点给出了与三维数值模拟十分接近的特性参数,最大误差不超过2.0%。在风扇转子中,由于周向平均通流模型能捕获通道激波,其物理本质与三维平均结果有所区别,因此径向参数分布与三维有所差异。而在亚声速流动下的增压级及外涵道各叶片排出口参数的径向分布与三维数值模拟结果都能很好地吻合。