基于背板的双面数控渐进成形方法

为了解决双面数控渐进成形中板材件无支撑悬空区域存在变形的问题,提出一种背板辅助的双面数控渐进成形方法。该方法以背板对板材的支撑作用,抑制板材件非成形区的非理想变形,进而提高成形质量。研究了面向复杂板材件基于背板的双面数控渐进成形策略和对于一个给定待成形板材件标准模板库模型自动生成所需背板计算机辅助设计模型的算法。该算法根据板材件类型的不同,通过提取待成形板材件标准模板库模型的特征轮廓,采用顶点偏置方法生成出背板计算机辅助设计模型,并采用数值模拟和实际成形实验对所提背板辅助双面数控渐进成形方法进行了验证和评估。有限元分析和实验结果表明,双面数控渐进成形中背板的使用能够有效提高成形件的成形质量,具有可行性和可应用性。     

带有通气孔的数控渐进反向成形支撑自动生成

为解决数控渐进反向成形过程中板材与支撑之间形成密闭空腔,腔内空气不断被压缩而产生的对板材的反作用力影响板材件成形质量和成形精度问题,提出一种可由待成形板材件的CAD模型自动生成带有通气孔特征的支撑体三角网格模型的方法。给出了计算支撑体空腔体积与空腔内压强的算法、自动识别复杂板材件凹部数量与位置的算法,及其在合适的位置生成通气孔进而生成带有通气孔的支撑体三角网格模型的算法。应用实例表明,所提算法能够自动生成带有通气孔的支撑体。成形实验表明,板材件成形过程中密闭空间的形成会导致成形件鼓包变形甚至破裂,而带有通气孔的支撑体能够有效地解决上述问题。     

一种基于STEP的CAD模型直接分层方法

提出了一种基于产品模型数据交换标准的3维计算机辅助设计实体模型直接分层方法,零件的原始计算机辅助设计模型以产品模型数据交换标准中性文件的格式输入分层系统,系统提取其几何拓扑信息并重建计算机内部几何模型。用户选择零件的制作方向并指定分层厚度后,系统自动对计算机辅助设计模型进行直接分层,分层结果可直接送到各种快速成型系统加工。基于产品模型数据交换标准的计算机辅助设计模型直接分层不依赖任何特定的计算机辅助设计系统,通用性、灵活性好,而且产品模型数据交换标准文件的数据量大大小于STL文件,有利于网络化设计与制造环境下的数据传输与交换。     

面向金属板材数控渐进分区分阶段成形的分区算法研究

金属板材数控渐进分区分阶段成形中的一个重要环节是需要对待成形模型、成形轨迹和支撑进行分区处理。为金属板材数控渐进分区分阶段成形工艺,综合考虑挤压工具长度、可用支撑坯料厚度、板材件的深度以及挤压工具与工件之间的干涉等因素,提出了将不等距分层和中间面逼近法相结合的挤压工具与工件之间干涉检查算法和分区位置确定算法,给出了根据分区位置将待成形件模型、成形轨迹和支撑进行相应分区处理的算法,并通过算法应用实例和分区分阶段成形仿真验证了上述算法的可行性。     

基于STL模型的双面数控渐进成形干涉检查与修正

针对双面数控渐进成形中工具头与板材之间容易发生干涉的问题, 提出了基于STL模型的工具头与板材干涉检查与修正方法。对于主工具头，采用等距面生成无干涉的成形轨迹，以避免干涉；对于副工具头，将干涉类型分为工具头与板材非成形特征区的干涉和工具头与板材成形特征区的干涉两种类型，并通过判断副工具头刀位点与支撑面的位置关系来确定是否发生干涉。算法应用实例和成形实验结果表明，所提出的算法能够避免干涉，进而生成无干涉的工具头运动轨迹。     

基于工业计算机断层成像技术的三维CAD模型重构方法

为解决复杂形状产品的三维计算机辅助设计模型的重构难题,提出了一种基于工业计算机断层成像技术的三维计算机辅助设计模型的重构方法.首先用工业计算机断层成像技术对产品进行扫描,得到产品切片图像,然后通过切片图像获取体数据;在采用高斯滤波对体数据进行预处理后,使用移动立方体算法重建三维表面,并用顶点删除法和二次误差测度算法简化三维表面;在采用Laplacian算法平滑三维表面后,将三维表面模型保存为STL格式的文件;最后,将STL格式的文件导入到UG中,重构出产品的三维计算机辅助设计模型.实际应用验证了该方法的有效性和正确性.     

加工螺旋槽成形铣刀的计算机辅助设计

讨论了加工螺旋槽的成形铣刀的计算机辅助设计问题。通过采用Pro／E技术,利用Pro／Toolkit开发工具开发了一个基于VC＋＋环境下的计算机辅助设计系统。设计者只需输入所加工螺旋槽工件的法端截形和成形铣刀的结构参数,系统就会自动生成成形铣刀的三维模型。     

基于STL模型垂直切片的支撑自动生成算法研究

针对光固化等快速成形工艺中须对零件加支撑的需求，本文提出一种新的支撑自动生成算法。该算法基于STL模型提取零件的悬吊点、下棱线、待支撑下表面的轮廓线等待支撑区域的关键特征，根据它们在形平面的投影特征来优化布置分层基准线并进行垂直切片，应用所提出的基于垂直截面轮廓内待支撑边生成支撑多边形的算法，生成相应的变厚度薄壁形支撑。实际应用表明，该算法能够对成形零件的待支撑区域自动添加准确有效的支撑。     

金属板料单点渐进成形自适应螺旋线轨迹生成研究

等高线成形轨迹是现行板料渐进成形的主要加工方式。针对等高线成形方式易产生局部凹陷或破裂等问题,提出了一种基于STereo Lithography(STL)三角面片法向矢量的自适应螺旋线轨迹的生成算法。利用顶点偏置法偏置STL三角面片模型,对偏置后的模型采用自适应分层算法求取分层面与模型的交点,得到与XY平面平行的系列轮廓线,并将各层轮廓线离散成等数点,再对相邻轮廓上点的插值得到自适应螺旋线轨迹。算法实例表明,螺旋线成形轨迹能缩短成形时间,可避免等高线成形中刀位点集中造成的质量缺陷等问题。此外,双成角成形件不同区域表面粗糙度的一致性,说明自适应螺旋线轨迹在变成形角成形件上能避免等高线成形件表面粗糙度的多样性,在统一变成形角成形件表面粗糙上具有广阔的运用前景。     

板材无模多点成形技术

无模多点成形是由可调整高度的基本体群随意形成各种曲面形状进行板材三维曲面成形的先进制造技术。板材无模多点成形设备是以计算机辅助设计、辅助制造、辅助测试(CAD/CAM/CAT)技术为主要手段的柔性锻压设备。它利用计算机控制基本体的高度来形成所需要的曲面形状,不用模具实现板材的自动无模成形,而且,利用分段多点成形法可以实现用小设备成形大型件。     

应用于CAD/CAM的基于点的几何模型

常规几何模型通常难以胜任一些复杂曲面产品的计算机辅助设计／计算机辅助制造问题，为此，提出了应用于计算机辅助设计／计算机辅助制造的基于点的几何模型概念，给出了基于点的几何模型的定义及其计算机辅助设计／计算机辅助制造应用流程，研究了基于点的几何模型的几何特性、计算机辅助设计方法、计算机辅助制造方法及其计算机辅助设计／计算机辅助制造系统开发方法。在鞋楦计算机辅助设计／计算机辅助制造中的应用表明，基于点的几何模型有常规几何模型所没有的特性，能够实现某些特殊产品的计算机辅助设计／计算机辅助制造。     

大型天线结构CAD/CAE集成建模技术研究

以大型天线结构为研究对象,提出并实现了一种CAD/CAE集成建模方法.首先在参数化零件的CAD模型上添加分析特征,然后基于带分析特征的参数化零件构建产品的CAD模型,再从CAD模型中提取分析特征并在CAE环境下重构其几何模型,最后应用基于分析特征的网格,自动划分技术快速建立天线整机的有限元网格模型.实例证明该方法可以显著提高复杂产品CAE建模的速度、准确性和一致性.     

特种轴承参数化CAD/CAPP集成系统研究

通过分析MGA,MGB,MGC和MGD四大系列非标特种轴承的产品及工艺设计过程,建立了涵盖各类轴承产品和工艺设计的参数化模型,研究了计算机集成制造系统环境下用.Net开发基于Web的特种轴承参数化计算机辅助设计/计算机辅助工艺设计系统的实现策略,详细讨论了参数化绘图、设计计算、公差/工艺设计及计算机辅助设计与计算机辅助工艺设计的集成等模块的关键技术.最后,以MGA1型轴承的设计为例,验证了系统的有效性.     

Direct generation of die surfaces from measured data points based on springback compensation

Reverse engineering is an approach for constructing a CAD model from a physical part through dimensional measurement and surface model. For sheetmetal parts, when removed from dies after forming, are subject to springback due the resultant in-plane forces and moments throughout the sheet at the end of the forming processing. Therefore, springback should be compensated for integrating reverse engineering into the system of forming sheet metal with a complex surface. However, CAD modelling from measured points data is a roadblock to the automation of the duplication procedure. The difficulties here arise from surfaces fitting to measured points, which is well-known to be time-consuming. To avoid the roadblock, based on the convex hull property of B-spline, a new strategy for direct generation of die shapes from digitized points with springback compensation is presented in this paper. The proposed algorithm has been applied to a part of complicated geometry with good results.     

面向MC的CAD/PDM集成及其关键技术研究

为了更好地支持面向大规模定制(MassCustomization,MC)的产品开发和设计,对CAD(ComputerAidedDesign)系统与PDM(ProductDataManagement)系统集成的关键技术进行了深入研究。以零件数据集成为核心,讨论了CAD系统与PDM系统集成的零件族数据模型、数据映射逻辑以及系统集成的框架模式,并对主要功能接口进行了研究开发,包括编码模块接口、创建事物特性表接口和零件模型注册接口。最后,用实例对这些原理进行了验证。     

Dimensional errors of rollers in the stream of variation modeling in cold roll forming process of quadrate steel tube

In the cold roll forming process, the sheet metal strip is gradually bent into a desired profile by successive roller stations. During this process the roller locating errors of each roller station are introduced, transformed and accumulated until the sheet metal is bent into the final desired profile, which does influence the product’s dimension quality, affect the end-welding of quadrate steel tube, and elongate the costly error-and-trial phase in ramp-up. This paper introduces procedures for expressing the influence of roller locating errors in the forming process of quadrate steel tube, which is based on the formulation of the stream of variation (SOV) model of roller dimensional errors using the CAD/CAPP parameters of the cold roll forming process. The SOV model is utilized to reveal the variation propagation in the manufacturing process. The modeling process is experimentally validated in a two-station forming process.     

面向大批量定制设计的CAD系统与PDM系统的集成研究

为了更好地支持面向大批量定制的设计技术,基于事物特性表技术,深入研究了计算机辅助设计系统与产品数据管理系统集成的关键技术。在接口集成方式下,采用3层系统集成框架对计算机辅助设计系统、产品数据管理系统和事物特性表进行了集成,提出了系统集成的逻辑数据结构,研究了系统集成的几个主要功能接口——计算机辅助设计模型注册到产品数据管理系统、创建事物特性表和变型设计接口。最后,用实例对这些原理进行了验证。     

面向3维CAD的PDM系统的研究与实现

针对3维计算机辅助设计存在的问题,提出了面向3维计算机辅助设计的产品数据管理系统整体结构,其重点是实体约束和关联管理。通过对约束和关联进行语法定义,设计关系类记录约束和关联信息,支持了设计过程中相关设计对象的同步更新,提供了对设计过程和知识管理的支持。其他集成点包括计算机辅助设计格式转换平台、3维模型信息提取与交互以及3维模型与2维图纸的关联管理。在实现方法上,计算机辅助设计格式转换平台借助ACIS实现,提供计算机辅助设计通用浏览器和HSF格式浏览器;3维模型信息提取与交互通过计算机辅助设计提供的应用程序接口进行开发,并把数据管理操作菜单嵌入到计算机辅助设计系统内;3维模型与2维图纸的关联管理通过对模型和图纸进行同步检人和检出操作,解决3维模型与2维图纸的一致性。面向3维计算机辅助设计的产品数据管理系统已经实现并得到实际应用。     

计算机仿真中板料冲压成形压边力的优化

通过运用板料拉伸、压缩失稳理论和有限元计算方法，提出了新的起皱临界应力计算方法，对板料冲压成形中各处的稳定性进行数值化描述，从而确定冲压工艺的合理性，并优化压迫力，有效地防止拉裂和起皱的发生，解决了工程分析中的一个难题。通过实例的计算对比，表明该方法是正确有效的。     

Principles and apparatus of multi-point forming for sheet metal

As a flexible forming method for sheet metal part, multi-point forming (MPF) technology is discussed in the paper. It employs two reconfigurable element groups to approximate the continuous upper and lower solid dies. With the technique, rapid fabrication of 3D sheet metal part is realized. The principles of multi-point die forming (MPDF) and multi-point press forming (MPPF) are described and then the rules to determine the size of the element are given. For any spatial shape surface to be formed, all elements’ height can be calculated through the contacting point calculation equation. On the computer control, the shape of the two element groups can be adjusted by serial adjusting mode or parallel adjusting mode. MPDF apparatus that includes CAD software, computer control system, two element groups, hydraulic press and laser CMM is developed. Following the given MPF procedure, 3D sheet metal part was formed without failure. Due to the rapid change characteristics of the two element groups, several special MPF forming techniques that are impossible in conventional sheet forming have been investigated in detail. By flexible blank holder technique, thin sheet MPDF is realized. With sectional MPF, large size sheet would be formed on small scale MPF apparatus. Through closed loop MPF, spring-back would be compensated cycle by cycle, and large deformation part is obtained with incremental MPDF successfully.