基于激光选区熔化的航空发动机喷嘴减重设计及制造技术研究

航空发动机喷嘴是影响燃烧性能的关键部件,其组件众多、结构复杂,尤其内部流道加工困难,导致制造周期长、成本高。然而,作为非主承力件的喷嘴非常适用于激光选区熔化制造技术(SLM),这得益于激光选区熔化加工精度高,自由成形能力强,材料组织致密度高。基于SLM可实现自由制造的技术优势,首先对喷嘴的壳体组件进行了一体化设计,并进行了受力分析和拓扑优化,然后采用SLM打印了成形件,经过测量,可获得13.5%的轻量化效果,打印误差小于0.2mm,满足局部精加工的余量要求,随炉试件力学性能达到传统铸锻件水平。SLM简化了喷嘴的加工工序,缩短了制造周期,流道成形精度高,达到了减轻重量和改善性能的目的。     

拓扑优化与增材制造结合:一种设计与制造一体化方法

被誉为"第三次工业革命"的增材制造技术通过材料层层累加的方式实现结构的制备,这种独特的制造方式实现了高度复杂结构的自由"生长"成形,极大地拓宽了设计"空间",为新型结构及材料的制备提供了强大的工具。制造工艺的飞速发展往往需要设计技术的快速跟进,拓扑优化方法因其不依赖初始构型及工程师经验,可获得完全意想不到的创新构型,已成为结构创新设计的重要工具。因此,将拓扑优化(先进设计技术)与增材制造(先进制造技术)融合,发展面向增材制造的创新设计技术具有广阔的前景。从面向增材制造的优质结构构型设计以及考虑增材制造工艺约束的拓扑优化设计方法两个方面,介绍了现阶段基于拓扑优化方法所建立的结构创新设计理论,并指出未来研究的趋势。     

虚拟制造技术在飞机设计与制造中的应用

虚拟制造技术可以在产品设计阶段对产品的整个生命周期进行建模、仿真和优化,从而更加高效、经济、灵活地组织生产,达到了缩短产品研发周期、降低研发成本、优化产品质量和提高生产效率的目的。介绍了虚拟制造技术的含义、特点及国内外应用概况;综述了虚拟制造技术在航空制造业的应用,包括飞机虚拟设计、零件虚拟制造、部件虚拟装配和生产线规划等方面应用的成功案例,从而展示应用虚拟制造技术的意义;最后,总结了虚拟现实技术在飞机设计与制造过程中被广泛应用的发展现状,并且展望了虚拟制造技术的发展及应用前景。     

新型不锈钢导管连接卡箍的研制

卡箍在飞机上的应用较为广泛,卡箍的质量问题也会影响飞行的安全。新型不锈钢导管连接卡箍可降低应力腐蚀的产生,可减少燃油、空调系统的故障,能够满足军机的使用需求。本文介绍了这种卡箍的结构特点,制造工艺和气密、振动、弯曲疲劳、压力循环、耐压、破坏压力和低温密封试验的试验过程。     

应用CAD／CAM技术提高摩托车设计制造水平

分析了南飞公司当前ＣＡＤ／ＣＡＭ资源条件，应用情况和技术队伍状况，介绍了开展摩托车ＣＡＤ／ＣＡＭ应用技术的情况、应用目标以及推动该项应用技术的措施。     

从机载雷达的发展看精密制造技术

本文重点论述了现代机载雷达与精密制造技术的关系,并提出了今后发展机载雷达制造技术的意见。     

金属切削数据库系统的设计

本文首先研究设计了金属切削数据库系统的总体构成,该系统包含从切削数据的采集、管理、优化到切削加工专家系统的多方面功能。并根据实际加工需要定义了各功能的具体内容和用途,分析了各功能块之间的信息传递关系。其次,在分析切削数据之间联系的基础上,设计了金属切削数据的实体模型(E—R图)。然后,用关系数据模型描述了切削数据实体之间、属性之间的联系,通过棋式分解设计了规范化的离散型金属切削数据库的结构。该结构包含切削用量数据库、刀具几何形状数据库、切削液数据库和单位切削功率数据库,由此组成的金属切削数据库避免了插入、删除异常,减少了数据冗余,提高了存贮和存取效率。     

微纳卫星相机主承力构件轻量化设计与增材制造

针对20kg微纳遥感卫星相机主承力构件的轻量化需求,以转接环、次镜环和主背板三个主承力构件为研究对象,开展面向选区激光熔化增材制造技术的结构设计与制造关键技术研究。结果表明,设计的0.5mm折边结构具有良好的抗压缩和扭转等力学性能,在实现轻量化的同时,可显著提升构件的支撑强度。通过45°斜壁与微桁架结构,实现无辅助支撑增材制造。从能量输入、结构微调及加快热传导三个方面入手,有效解决了打印过程尖角变形难题。最终获得了质量分别为89g、87g和546g的三个轻量化主承力构件。搭载原理样机开展系统装调与地面力学试验,通过了8G重力加速度测试,实现了卫星相机大型复杂结构主承力构件的高承载和轻量化制造。     

MANDATE标准在飞机制造过程信息集成中的应用分析

针对长期困扰我国航空制造业的设计向制造信息传递中数据的完整性问题、生产过程中资源数据表达和使用的一致性问题,以及与时间相关的生产过程中物料状态的描述问题等,分析了MANDATE标准中的资源信息概念模型和流程监控与制造数据交换模型,给出了符合MANDATE标准的制造过程信息集成思路和方法,并提出了系统开发建议。     

飞行器智能柔性工装无线控制系统

用于飞行器大型薄壁件加工的智能柔性工装系统由数十个甚至上百个定位/支撑单元构成,每一单元又是复杂的机、电、液、气一体化系统,需在运动中与外界实时通信获取上位机指令同时反馈内部状态信息。对于这种由众多运动子系统构成的复杂大系统的网络化控制需求,若采用传统的有线控制方案不仅成本高而且难以实现,而本文提出的无线通信与有线网络相结合的网络化分布式递阶控制系统却为解决这一难题提供了新的途径。重点介绍了该系统的总体结构和无线主控子系统、网络化协调控制子系统、分布式执行控制子系统等核心环节的硬件电路和软件实现技术,并给出了相关问题的解决方案。实验结果表明,该系统具有较高的稳定性、可靠性和鲁棒性,有效解决了大规模运动通信和分布式控制问题,可很好满足项目的总体要求。