航空发动机结构件切削数据库系统构建与参数加载方法研究
这是一篇关于航空发动机结构件,切削参数,数据库,混合推理,NX二次开发的论文, 主要内容为在航空发动机结构件数控加工过程中,合理地确定切削加工参数,对提高生产效率、加工精度和表面质量,降低生产成本有着重要的意义。目前,航空发动机结构件数控加工参数主要由工艺人员查询切削参数手册,经验试切或根据加工工艺经验给出,但通过这些方法获取的切削参数针对性不强,准确性不高,无法充分发挥数控加工机床、加工刀具的切削性能,提高加工效率。为实现航空发动机结构件高效数控加工,从而提高加工质量,本文通过分析航空发动机结构件的加工工艺,提炼出影响切削加工参数选择的主要因素,据此建立适用于航空发动机结构件加工的切削参数数据库系统理论模型,提出了一种基于规则混合推理的切削参数加载方法,推荐切削参数;并设计了切削参数目标优化模型,可选择性地对加载推荐的切削参数进行优化,实现了切削参数的自动加载与优化。首先,本文基于航空发动机结构件制造工艺过程对切削数据库系统进行数据、功能、安全需求分析,明确数据库存储数据对象、实现目标与功能模块。在此基础之上,对切削数据系统进行模型设计,绘制出各数据E-R模型,设计数据表结构及字段信息。最终确定系统总体架构与使用流程。其次,通过分析航空发动机结构件的加工工艺,考虑实际加工条件与影响切削加工参数的主要因素,采用产生式知识规则表示方法,设计切削加工参数知识规则,建立适用于航空发动机结构件加工的切削参数知识规则库,提出一种基于规则的切削参数混合推理算法,实现根据用户输入,智能推理切削参数。然后,在推理获得切削参数的基础上,根据实际加工过程,构建切削参数目标优化模型,确定优化变量、优化目标、约束条件。基于遗传算法求解优化后的切削用量,对推理的切削参数做进一步优化。最后,数据库系统采用B/S软件架构模型,以MySQL作为数据库服务器,NX软件作为客户端,利用NX二次开发技术,将数据库系统与加工软件NX相集成,完成系统界面、功能设计与开发,并以航空发动机典型结构件对开式机匣为案例,演示开发的系统使用方法及流程,验证系统功能的有效性。从案例中可以看出,通过使用开发的数据库系统,实现了航空发动机结构件数控加工过程中切削参数的智能推理与优化,有效减轻工艺人员设计负担,提高零件加工效率。
基于NX的弧面凸轮减速机构参数化建模及加工方法研究
这是一篇关于弧面凸轮减速机构,参数化设计,NX二次开发,非等径加工,加工仿真的论文, 主要内容为弧面凸轮减速机构是一种新型传动机构,主动件与从动件之间为滚动摩擦,主要实现空间交错轴传动,具有传动精度高,运动平稳,传动链短,工作效率高等优点,广泛应用于高端机床四轴及五轴数控转台上。但是,该机构设计过程复杂,设计标准尚不完备,并且其核心部件弧面凸轮具有空间不可展复杂螺旋曲面,导致其制造难度大,制造水平受到一定的制约。鉴于此,本文以机构工作廓面方程为基础,基于NX二次开发平台开发出一套弧面凸轮减速机构CAD系统,为实现机构的参数化设计和规范机构设计流程提供了一种方法;并对弧面凸轮加工方法和虚拟加工仿真技术展开分析研究,建立弧面凸轮多轴数控加工工艺,实现弧面凸轮的加工仿真,此对弧面凸轮实现快捷、高效、高质量开发生产具有重要现实意义。论文主要研究内容如下:第一、不同滚子类型弧面凸轮减速机构工作廓面方程的推导。依据空间啮合原理和旋转变换张量法推导了圆柱滚子、圆锥滚子、球锥滚子、鼓形滚子和球滚子5种典型类型的滚子工作廓面方程和对应滚子类型的弧面凸轮工作廓面方程。第二、不同滚子类型弧面凸轮减速机构参数化设计系统开发。利用NX二次开发工具开发人机交互设计菜单和对话框,结合NX Open API和Visual Studio编译环境,开发异型滚子弧面凸轮减速机构参数化建模系统,并根据机构中各部件之间的装配约束关系,开发了自动装配功能。第三、弧面凸轮等径加工与非等径加工方法分析。分析了弧面凸轮等径加工方式和三种非等径加工方式,并对三种非等径加工方法的加工效率和加工精度进行比较,就刀位中点偏置非等径加工方法展开理论研究,推导出弧面凸轮实际加工廓面方程,分析了加工理论误差。第四、弧面凸轮加工仿真及实际加工应用。分析了弧面凸轮生产加工工艺,根据加工工艺路线采用非等径加工方法在NX CAM模块中对弧面凸轮铣削加工进行刀路规划、模拟仿真加工和仿真结果分析等前处理,选择弧面凸轮加工机床,搭建弧面凸轮加工后处理器生成加工G代码,并对弧面凸轮实际加工应用。
基于参数化设计的重型液力自动变速器变矩器的性能研究及其优化
这是一篇关于重型液力自动变速器,液力变矩器,参数化设计,NX二次开发,流场分析,响应面优化的论文, 主要内容为重型液力自动变速器广泛应用于重型运输机械、工程机械等装备中,其技术壁垒高,设计难度大、开发周期长。目前,国内针对重型液力自动变速器的自主研究能力薄弱,缺乏理论支撑。为了突破重型液力自动变速器的核心技术,形成系统的设计理论以指导产品的开发与改型设计,本文对重型液力自动变速器变矩器展开了参数化设计方法、工作性能分析及其优化等研究工作。在系统性分析重型液力自动变速器传动系统和变矩器结构及其工作原理的基础上,针对该变矩器高功率、大扭矩的特点,提出了基于双椭圆弧的循环圆的参数化设计方法和基于B样条曲线的叶片的参数化设计方法。建立了变矩器设计参数及其几何模型参数之间的关系,通过改变设计参数可实现变矩器几何模型的形状控制。基于变矩器参数化的设计方法,开发变矩器的三维自动成型软件。根据参数化设计方法中的设计参数开发用户界面,建立接口程序以传递前端的参数值至软件后台。在软件中心调度式的程序结构中集成了参数检查、参数数学计算和三维成型等功能模块。在该自动成型软件中输入设计参数可立即得到变矩器的三维模型,极大地缩短了变矩器的开发周期。基于自动成型软件生成的变矩器三维模型,通过流场分析方法研究变矩器的性能。基于计算流体力学建立变矩器的流场分析模型,通过瞬态流场分析得到了变矩器的外特性参数,揭示了变矩器内流场的流动特性。分析流场求解结果发现变矩器的工作性能存在不足,内流场中存在局部高压、大范围涡流等不利于液力传动的情况,需要通过优化设计以提升变矩器的工作性能,改善其流场的流动特性。针对变矩器性能中存在的不足,对其进行优化设计。通过对循环圆及叶片的设计参数进行灵敏度分析,明确了不同参数对变矩器性能的影响程度,并区分出了显著影响因素。对双因素的耦合关系进行分析,揭示了设计参数内部的相互作用规律。在此基础上,建立了响应面模型以对变矩器进行优化设计。经优化后变矩器的起动变矩比提高了21.2%,最大泵轮扭矩系数提高了13.3%,优化前后最高效率均维持在86.7%附近。
基于NX的翻边刀块曲面自动化设计系统的研究与开发
这是一篇关于汽车覆盖件,NX二次开发,模面设计,翻边刀块,自动化设计的论文, 主要内容为翻边成形是汽车覆盖件成形中关键的工序,对覆盖件质量有着重要的影响。翻边刀块设计的工作量很大,传统方法主要依靠经验手工设计,设计效率低,质量无法保证。汽车覆盖件前期设计同步工程过程,需要一种快速的翻边刀块设计工具,辅助完成冲压成形全工序模拟,因此,开发一套翻边成形设计系统可以提高模具设计的质量与模具设计效率。根据刀块设计需求,将翻边成形的刀块分为Form、Wiper Flange、Form Flange三种刀块类型。为了降低功能之间的相互影响,对整个系统进行了详细的功能分解,得到六个功能模块。同时为了提高整个系统的设计效率,采用六个控制参数分别控制流程中每个模块的执行,最大限度的规避了刀块生成中的重复操作。曲面延伸后的形状受到原曲面形状影响较大,而构造的刀块曲面边界形状应当是规则的。如果在延伸后再进行曲面的调整,工作量大而且容易出错。基于以上问题,提出了一种基于分区的边界形状规则曲面延伸方法,该方法将整个延伸区域分为三个部分,分别利用构造截面线拟合曲面网格的方法与填充曲面的方式进行曲面构造,同时在延伸曲面的周围构造平面辅助确定截面线的长度。针对截面线出现的相互交叉以及与边界线交叉的问题,利用设置角度阈值的方法筛选不合格的截面线,然后利用旋转截面线的方式进行截面线的调整。针对截面线缺失以及曲面网格拟合曲面失败的问题,利用曲面填充的方式进行曲面构造。最终成功实现复杂曲面边界形状可控的延伸。基于NX11开发了翻边刀块曲面自动化设计系统。并通过大量的实例测试,验证了翻边刀块曲面自动化设计系统的正确性与可行性。与手工对比,提高设计效率约500%。同时对刀块曲面连续性进行分析,设计曲面均满足G0连续,达到后续进行CAE分析的质量要求。
基于NX的弧面凸轮减速机构参数化建模及加工方法研究
这是一篇关于弧面凸轮减速机构,参数化设计,NX二次开发,非等径加工,加工仿真的论文, 主要内容为弧面凸轮减速机构是一种新型传动机构,主动件与从动件之间为滚动摩擦,主要实现空间交错轴传动,具有传动精度高,运动平稳,传动链短,工作效率高等优点,广泛应用于高端机床四轴及五轴数控转台上。但是,该机构设计过程复杂,设计标准尚不完备,并且其核心部件弧面凸轮具有空间不可展复杂螺旋曲面,导致其制造难度大,制造水平受到一定的制约。鉴于此,本文以机构工作廓面方程为基础,基于NX二次开发平台开发出一套弧面凸轮减速机构CAD系统,为实现机构的参数化设计和规范机构设计流程提供了一种方法;并对弧面凸轮加工方法和虚拟加工仿真技术展开分析研究,建立弧面凸轮多轴数控加工工艺,实现弧面凸轮的加工仿真,此对弧面凸轮实现快捷、高效、高质量开发生产具有重要现实意义。论文主要研究内容如下:第一、不同滚子类型弧面凸轮减速机构工作廓面方程的推导。依据空间啮合原理和旋转变换张量法推导了圆柱滚子、圆锥滚子、球锥滚子、鼓形滚子和球滚子5种典型类型的滚子工作廓面方程和对应滚子类型的弧面凸轮工作廓面方程。第二、不同滚子类型弧面凸轮减速机构参数化设计系统开发。利用NX二次开发工具开发人机交互设计菜单和对话框,结合NX Open API和Visual Studio编译环境,开发异型滚子弧面凸轮减速机构参数化建模系统,并根据机构中各部件之间的装配约束关系,开发了自动装配功能。第三、弧面凸轮等径加工与非等径加工方法分析。分析了弧面凸轮等径加工方式和三种非等径加工方式,并对三种非等径加工方法的加工效率和加工精度进行比较,就刀位中点偏置非等径加工方法展开理论研究,推导出弧面凸轮实际加工廓面方程,分析了加工理论误差。第四、弧面凸轮加工仿真及实际加工应用。分析了弧面凸轮生产加工工艺,根据加工工艺路线采用非等径加工方法在NX CAM模块中对弧面凸轮铣削加工进行刀路规划、模拟仿真加工和仿真结果分析等前处理,选择弧面凸轮加工机床,搭建弧面凸轮加工后处理器生成加工G代码,并对弧面凸轮实际加工应用。
基于NX锅炉三维设计系统主框架的开发
这是一篇关于工业锅炉,NX二次开发,标准件库,ODBC,BOM的论文, 主要内容为工业锅炉是重要的热能动力设备,广泛应用于工厂动力、建筑采暖、民用生活等领域,需求量巨大。随着锅炉智能工业化的不断深入,锅炉设计需求与设计软件之间的矛盾日益加深,行业中出现了标准件和常用件重复设计、管路图绘制繁琐等问题。市面上的通用CAD软件已无法满足锅炉设计与制造的特殊需求,扩展优化设计软件功能,开发适用于锅炉行业的专用CAD工具势在必行。本文通过分析国内外CAD二次开发技术发展现状和NX二次开发方法,根据锅炉行业调研和企业具体需求,基于NX 10.0软件与Visual Studio 2012编程平台,综合运用NX/Open API、MenuScprit、Block UI Styler等开发工具,结合ODBC数据库访问技术,开发了一系列针对锅炉行业专用设计工具。本文对NX二次开发技术进行了阐述,主要介绍了三种本文涉及的NX二次开发工具:NX/Open API、Blcok UIStyler与MenuScript,并对NX完整开发流程进行了详细说明;对NX二次开发中的外部数据访问技术进行了研究,采用NX/Open API与ODBC技术相结合的方法,完善了课题组锅炉钢结构用型钢库,完成了锅炉法兰标准件库的开发;基于NX二次开发完成锅炉管路常用符号库的开发,确保绘制管路原理图的同时实现元器件规格明细表自动生成,提高了制图效率;结合典型变形件设计特点,完成了锅炉对流管束部件的程式开发,提取主要结构参数,实现部件自动参数化建模;研究了NX二次开发BOM系统的开发形式,依据企业需求,根据设计所得NX装配树结构,设计遍历算法实现大型多级装配下BOM表的自动生成。上述锅炉系列设计工具利用MenuScript、Block UI Styler技术无缝集合于NX系统,形成完整框架并保持与系统风格统一,方便用户使用。锅炉三维设计系统主框架的开发有效解决了标准件与常用变形件重复设计、锅炉管路图绘制难、BOM表制作费时费力等问题,大幅度提高了锅炉设计效率,降低了企业制造成本。课题具备完整NX开发过程,涉及NX二次开发中的建模、制图、装配等关键技术,并将数据库访问技术与NX程序开发相结合,为三维设计在锅炉行业更全面的应用奠定了基础,也为其他行业NX二次开发提供了经验参考。
基于特征模块化的汽车变速箱快速变型方法及实例研究
这是一篇关于汽车变速箱,变型设计,特征模块化,参数化,NX二次开发的论文, 主要内容为企业在进行新产品设计时,往往是参考原有产品结构和参数来设计符合新设计要求的产品。但是,在传统产品设计与建模中修改产品结构和参数就意味着要对产品重新进行设计和计算,以及重新建模。这无疑会耗费企业大量人力、时间,不利于企业产品生产效率的提高。变型设计是在原有产品结构和功能基本不改变的前提下,通过修改参数和配置来获得新产品的设计方法。对产品进行变型设计,能够有效提高产品结构和参数的重用效率,从而提高产品设计效率。因此,为了提高汽车变速箱的设计效率,缩短其产品生产周期,故需对汽车变速箱的变型设计进行研究。目前国内外针对汽车变速箱的变型设计研究还较为欠缺,并且由于其结构复杂、特征繁多,存在变型较为困难,变型通用性、变型稳定性不强等问题。因此,本文为了提高汽车变速箱的设计效率,实现汽车变速箱的快速变型以及提高变型的通用性和稳定性,对汽车变速箱的快速变型方法进行了研究,阐述了一套基于特征模块化的汽车变速箱快速变型方法。主要研究内容如下:(1)对汽车变速箱的特征模块划分进行了研究,提出了一种基于Fast Unfolding算法的汽车变速箱特征模块划分方法,该方法不仅实现了多特征复杂结构的汽车变速箱的模块划分,还提高了其模块划分的效率和精准性。主要研究工作有:(1)对汽车变速箱的特征分解树构建进行了研究,通过特征简化、特征集再构建及特征分解等构建了变速箱的特征分解树,获取了变速箱的具体特征信息;(2)对汽车变速箱特征之间的相关性进行了分析,给出了特征相关性准则且对其进行了量化,为特征相似矩阵表的构建奠定基础;(3)对Fast Unfolding算法应用于变速箱特征模块划分的可行性进行了分析,给出了基于该算法进行汽车变速箱特征聚类的具体实现方法步骤;(4)结合变速箱实例,对该特征模块划分方法进行了实例演示,表明方法的可行性与有效性。(2)对汽车变速箱的参数化变型进行了研究,提出了一种基于特征模块草图的汽车变速箱参数化变型模板分析构建方法。该方法不仅成功实现了汽车变速箱的参数化变型,还提高了汽车变速箱参数化变型模板的分析与构建效率,提高了变型模板的通用性、变型机理的直观性。主要研究工作有:(1)基于特征模块划分结果,分析了每个模块内外特征结构简化后的草图中的参数、约束关系,并对其进行表达,构建了特征模块草图;(2)基于特征模块全参草图,分析了每个模块内外特征的变型参数类型和变型参数函数关联,构建了零件变型参数明细表和参数传递图,为模板的构建奠定基础;(3)基于分析构建出来的特征模块草图及变型参数明细表,对参数化变型模板的具体构建实现进行了探讨,分析了其建模软件技术基础和建模思路,结合变速箱实例进行了模板具体构建实现的方法步骤演示。(3)对汽车变速箱的快速变型系统搭建进行了研究,提出了一种基于变型参数约束的汽车变速箱快速变型系统搭建方法,该方法不仅成功实现了汽车变速箱的快速变型,还增强了汽车变速箱变型时的操作交互性、变型的通用性以及变型的稳定性。主要研究工作有:(1)对汽车变速箱的变型参数变型范围进行了分析,通过分析变型失败产生的原因给出变型参数的约束范围,提高变型的稳定性;(2)基于二次开发方技术对变速箱快速变型系统的搭建进行了研究,探讨了开发方式如何选择、开发环境如何搭建、开发流程步骤为何等具体实现问题,给出了相应的方法步骤;(3)对要搭建的参数化变型系统的算法流程进行了研究,设计了系统的主体算法流程,给出其方法步骤;(4)对二次开发中的API函数进行了研究,阐述了在本次开发中主要用到的API函数,并设计了通过这些函数来实现参数更改的算法流程;(5)结合某汽车变速箱实例,进行了整个方法的实例步骤操作演示,验证了该方法的可行性、有效性,并基于C++语言对该系统进行了具体的编程与调试工作,实现了相应的系统功能。(4)对该汽车变速箱快速变型方法进行了某实例应用研究,结合另一汽车变速箱实例验证了该方法的有效性和可靠性。主要研究工作为:(1)对此变速箱进行了基于Fast Unfolding算法的特征精准模块划分,通过获取变速箱的各个特征,并对其基该算法按照相关性准则来进行聚类,结果表明该方法有效可靠,能够快速获得划分效果较好的模块划分方案,划分效率高,且划分是每个特征与特征之间进行划分,划分精准性高;(2)对此变速箱进行了基于特征模块草图的参数化变型模板的分析构建,通过构建的特征模块草图、参数明细表等方便高效地实现了变型模板的构建,结果表明该方法有效可靠,基于草图提高了模板的分析和构建效率,并且构建的图表还可以作为变型机理存储到系统中,提高模板的通用性;(3)对此变速箱进行了基于变型参数约束的快速变型设计系统搭建,通过变型参数约束与二次开发技术结合,开发了该系统并进行了功能演示,演示结果表明该方法提供了友好的交互操作界面,交互简单易懂,变型稳定性及变型通用性有效提高。
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