基于事物特性表的CAx/PDM系统的集成研究

为支持事物特性表技术在产品设计、工艺、制造、测量等阶段的应用,深入研究了基于事物特性表的计算机辅助技术系统与产品数据管理系统的集成关键技术,提出了一种统一的基于事物特性表的集成产品信息模型和计算机辅助技术／产品数据管理系统集成框架,并在此基础上构建了集成平台。最后,以汽轮机转子为应用对象,对系统进行了应用验证。     

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。     

基于轻量化模型的CAD/CAPP系统集成技术研究

针对当前计算机辅助设计、计算机辅助工艺设计系统间三维模型信息的集成和共享问题,提出了一种基于轻量化三维模型的信息集成方法。建立了基于轻量化模型的工艺信息模型。提出了基于轻量化模型的制造特征提取方法,通过设计轻量化模型几何信息提取和判断相邻表面间邻接关系的算法,建立了轻量化模型的边界表示(B-rep)模型,然后将边界表示模型与预先定义的形状特征模板进行比较,从而识别出零件的制造特征。最后通过一个实例验证了制造特征提取方法的可行性和有效性。     

计算机辅助集成设计技术的发展

产品数据管理系统(PDM)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助工艺规划(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)等现代设计制造技术应用日益广泛,相互之间需要信息共享与交换,以实现计算机辅助设计和制造的系统集成.本文介绍了上述技术产生背景和发展历程,阐述了它们的概念、发展现状及相互之间的集成关系,并指出了计算机辅助集成设计的发展方向.     

基于STEP和STEP-NC的CAD/CAPP/CAM/CNC系统集成技术研究

针对当前CAx系统间难以实现产品信息交换和共享的问题,提出了一种基于产品模型数据交换标准和数据接口标准的信息集成方法;建立了一个计算机辅助设计／计算机辅助制造／计算机数字控制系统集成模型,采用产品模型数据交换标准和数据接口标准中性文件形式描述产品信息,各系统之间通过中性文件实现信息的交换和共享;深入研究了工艺信息建模、STEP AP203文件到AP224文件的转换及自动特征识别等关键集成技术。     

复杂近净成形产品CAD模型多视域转换平台

鉴于传统特征识别技术在实现复杂近净成形产品计算机辅助设计模型与其他应用系统间信息共享与集成中遇到的困难,提出了基于全局曲率分析的特征识别算法以及面向多应用领域的层次化几何抽象表达方式。根据产品几何模型中曲面曲率分析的结果,对曲面进行分类和分割以获得与原计算机辅助设计模型相对应的曲率域表示层,并进一步从中识别出独立于应用领域的凸凹特征表示层。通过将不同抽象程度的产品模型表达方式和面向特定领域的知识、规则和算法进行融合,为不同应用领域提供所需的产品信息模型,最终实现产品计算机辅助设计模型在下游各应用系统间的信息共享与集成,并以钣金成形与注塑成形领域中的两个实例,验证了该方法的可行性和有效性。     

计算机辅助图解法及其应用

讨论了计算机辅助图解几何问题的方法及其在工程设计和制造领域中的典型应用，与传统图象法相比，这一方法具有求解迅速，精确和直观等特点。     

基于UG／CAM的滚子链链轮齿形的加工

UG／CAM是UG的计算机制造模块,与UG的CAD模块紧密地结合在一起,它具有二维几何图形设计、三维曲面设计、刀具路径模拟、加工实体模拟等功能,并提供良好的人机交互,从而实现了从产品的几何设计到加工制造的CAD／CAM一体化。随着现代机械工业的发展,计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）已显示出巨大的潜力,并广泛用于产品设计和机械制造中,使用CAD／CAM产生的NC程序代码可以代替传统的手工编程,运用CAD／CAM进行零件的设计和加工制造,可为企业提高设计质量,缩短生产周期,降低产品成本,从而取得良好的经济效益。     

基于计算几何的曲面造型方法研究

以Pro/Engineer和UGNX为代表的计算机辅助设计和辅助制造软件,在制造行业已经成为产品设计和产品制造工程师的重要工具。这些CAD/CAM软件都必须能够胜任曲面造型的功能,它是产品三维设计的必然前提,因此曲面造型成为计算机辅助几何设计和计算机图形学的一项研究重要内容,而计算几何正是对曲面造型进行研究的数学方法。通过对曲面造型和计算几何的相关概念的介绍,详细阐述了基于计算几何方法建立曲面参数曲线的各种数学建模过程。这些数学建模方法能为各种CAD/CAM系统实现曲面功能提供理论指导。     

C3P技术的研究现状和发展方向

对基于产品数据管理系统(PDM)的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)集成技术产生的背景、含义、概念以及发展历程进行了简要介绍，接着阐述了主要使用技术、工具和现状，并指出了其发展方向。     

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.     

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.     

一种区域公差约束的叶片模型配准方法

针对航空发动机涡轮叶片几何形状检测中的模型配准定位问题,依据叶片型面区域公差设计的特点,提出一种区域公差约束的叶片模型配准方法,尽可能把模型配准控制点集约束在公差带以内。在迭代最近点配准方法的目标函数的基础上,附加区域公差约束条件,建立区域公差约束的叶片模型配准目标函数,并给出了基于遗传算法叶片模型约束配准求解方法。使用叶片的仿真与实测数据进行了模型配准实验,结果表明,所提出的方法能显著减少配准控制点集的超差点数目。     

金属板材数控渐进成形支撑CAD模型自动生成

为满足金属板材数控渐进成形中支撑制作的需要,提出一种从板材件的计算机辅助设计模型自动生成支撑计算机辅助设计模型的方法。采用STL数据模型,根据板材件曲面曲率的变化和成形过程中板材的减薄规律,计算出成形过程中板材厚度的变化量,通过对STL模型进行不等距偏置,生成了能够自适应板材厚度变化、并能保证挤压工具头与支撑之间合理间距的支撑计算机辅助设计模型。最后,给出了支撑计算机辅助设计模型生成实例。     

面向大批量定制的计算机辅助制造系统研究

为了满足大批量定制企业快速响应客户个性化的需求,将大批量定制相似性原理、重用性原理和整体性用于计算机辅助制造系统中,提出了面向大批量定制企业计算机辅助制造的基本特征和体系架构.在该体系架构中,利用基于相似性原理的主模型和事物特性表技术来实现数控程序快速成型;用产品数据管理实现加工信息的统一管理和高度重用;利用产品数据管理和分布式数控的集成来实现对车间加工的任务分配、管理和快速加工;对其中的关键技术进行了研究,提出了相应的解决方案,并成功地运用于企业生产.     

基于图元的三维离散元法边界建模方法

为实现由三维计算机辅助设计模型（三维计算机辅助设计软件设计图）建立边界的三维离散元法分析模型,提出一种基于图元的三维离散元法边界建模方法及实边界图元和虚边界图元的概念。在此基础上,建立了圆形平面、圆锥面和圆柱面等二十余种三维图元与球体颗粒的接触检测、接触点求解,以及接触叠合量的计算方法,并通过几个实例,验证了该边界建模方法的正确性和有效性,为设计阶段的计算机辅助设计模型进行机械部件工作过程的仿真分析奠定了基础。     

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.     

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。     

微电脑辅助解一维尺寸链——给定线性尺寸公差

列出—维尺寸链各种解算方法的数学模型。讨论介绍解算一维尺寸链通用软件的编制并借助微电脑给定线性尺寸公差的方法,最后列举三个解算实例;证明用微电脑辅助解一维尺寸链是给定线性尺寸公差的一种快速、精确的方法。在ＣＡＤ、ＣＡＭ、ＦＭＳ和ＣＩＭＳ中有重要的应用价值。     

CAPP发展现状及展望综述

CAPP(Computer Aided Process Planning)计算机辅助工艺设计是在计算机广泛应用到社会上各行各业的情况下,逐渐发展起来的一项机械工艺设计技术,它是计算机辅助设计和计算机辅助制造(CAM)之间连接的通道。本文介绍了CAPP技术的历史、发展现状,以及对将来发展方向的展望。