基于改进脊线法的超冗余机器臂逆运动学求解

针对传统机器人尺寸大、自由度少,无法在狭窄空间内作业的问题,设计了一种基于新型球形关节串联而成超冗余机械臂,每个球形关节具有两个正交旋转自由度。因超冗余机械臂自由度数远多于传统机器人,无法用D-H法对其进行逆运动学求解,本文考虑机械臂运动过程中障碍物的影响,对脊线法进行改进,提出基于改进脊线法的超冗余机械臂逆运动学求解算法,利用Matlab对空间脊线及超冗余机械臂逆运动学进行数值仿真。研究结果表明,该算法考虑了障碍物的影响,改进了超冗余机械臂逆运动学脊线法,保证了超冗余机械臂的灵活性。     

基于组合优化算法的6R机器人逆运动学求解

针对逆运动学求解存在的多解、精度低及通用性差等问题,提出了一种适用于各类6R工业机器人求逆解的组合优化算法。根据经典D-H法建立了机器人运动学模型,以最小化位姿误差为目标,结合运动平稳性原则构造了逆解问题的目标函数,以线性加权和法设计了适应度函数。通过混沌映射初始化种群、收敛因子非线性更新、自适应惯性权重位置调整及引入模拟退火策略等4种措施得到了一种改进的鲸鱼优化算法,并用于逆运动学求解。组合算法将鲸鱼算法求解的结果作为初始值,再利用Newton-Raphson数值法迭代出满足精度要求的运动学逆解。仿真试验结果表明：改进后的鲸鱼算法求解性能得到了较大提高,相比于直接利用鲸鱼算法进行逆运动学求解,组合优化算法具有求解速度快、稳定性好、精度高的特点,证明了该算法求逆的可行性与有效性。     

并行设计思想在开发CAPP中的应用

探讨并行设计环境下基于特征模型的工艺设计过程,提出通过关联特征的约束推理和特征分组,实现加工工艺方案优化的方法,分析引起产品制造问题的原因,提供产品设计上的改进意见,或对设计知识规则进行更新,实现产品设计与工艺设计的双向动态控制和并行求解。     

FASTAMP在汽车覆盖件及其工艺设计中的应用

基于改进的有限元逆算法和动力显式算法开发了面向覆盖件设计与模具工艺设计的快速辅助分析软件FASTAMP。该软件计算精度高、计算速度快，适合于分析覆盖件设计过程中可能存在的各种潜在缺陷，优化冲压工艺和模具设计，改变了传统的产品与工艺设计过程中，主要依靠简单的解析理论，依靠经验和类比的设计方法，可大幅度提高覆盖件与模具设计制造的效率，降低生产成本，缩短开发周期，提高产品质量。     

基于改进步长果蝇算法的冗余机器人逆运动学求解

为提高果蝇算法(FOA)在冗余机器人逆运动学求解中的精度,对其进行改进,提出改进步长果蝇算法(CSFOA)并用于冗余机器人逆运动学求解中.CSFOA将FOA中的固定步长变更为混沌步长,从而增强了算法的寻优能力,可以获得更优的冗余机器人逆运动学解的求解精度.实验结果表明,CSFOA在求解精度、求解速度和算法稳定性等方面相比于其它一些方法具有明显的优势,可有效用于冗余机器人的逆运动学求解中.     

基于RBF神经网络的机械手逆运动学求解

针对用于求运动学逆解的代数法存在计算量大、求解精度低等问题,提出了一种将RBF神经网络与正交最小二乘法相结合的求解方法。根据RBF神经网络的非线性局部逼近能力及快速学习能力,确定了进行运动学逆解所要的RBF神经网络参数,利用正交最小二乘算法对RBF神经网络进行稳定性训练,并设计了其逆运动学求解的算法流程图。运用MATLAB软件对该算法进行仿真分析,结果表明采用该方法能有效减少人工计算量且具有较高求解精度。     

基于混合的多目标遗传算法的多目标流水车间逆调度问题求解方法*

将逆优化理论与方法引入车间调度领域,探讨近年来车间调度领域出现的一种新方法“逆调度”。研究多目标流水车间逆调度问题,建立考虑调度效率和调度稳定性的数学模型,综合考虑了加工参数改变量、系统改变量以及完工时间和等目标。提出一种基于混合的多目标遗传算法(Hybrid multi-objective genetic algorithm, HMGA)的求解方法,将多种策略进行混合以提高算法性能,主要包括快速非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm II, NSGAII)中的快速非支配排序方法、两种多样性保持策略、混合的精英保留策略,以及改进的局部搜索策略等。通过实例测试与方差分析(Analysis of variance, ANOVA),验证了该算法的有效性。     

埃特金算法在改进虚功准则法中的应用

针对结构优化设计过程中考虑结构自重和惯性载荷的改进虚功准则方程组,提出高自动化的改进埃特金算法求解策略。通过传统虚功准则方程组的缺陷分析,提出该方程组改进措施,并分析改进埃特金迭代算法在求解结构优化问题中的优势。根据改进虚功准则方程组多元非线性特点,分析改进埃特金迭代算法对其求解的合理性,并证明该算法的加速性及其收敛阶,提出改进虚功准则方程组的埃特金求解方法。通过桁架结构优化算例验证了改进埃特金算法的优越性。     

车身功能尺寸驱动产品工艺设计

功能尺寸是为满足产品设计要求、工艺设计要求、制造过程控制要求等各种产品目标或过程目标而制定的一组相同功能的测点之间的相对位置尺寸要求。在设计阶段提出功能尺寸要求,明确产品设计以及工艺设计目标,驱动产品以及工艺设计;同时在监控过程中简化数据分析,更准确、更快速、更直观地分析出质量缺陷的根本原因,从而明确改进方向和确定改进方案。     

基于特征加工元的复杂箱体类零件工艺路线优化

针对工艺设计过程中工艺路线的优化问题,通过分析复杂箱体类零件特征,并将其细分为加工元,在考虑优化过程中存在的问题和相关工艺约束的基础上,将工艺路线的优化转化为加工元的优先排序。以机床、夹具和刀具变换次数最少建立目标优化模型,利用改进的遗传算法进行求解,避免了遗传算法“早熟”的缺陷。以某型号缸体为研究对象验证该改进算法的有效性,结果表明该算法具有很好的收敛性。     

基于UG的复杂板料件多工步展开模拟

简要介绍了有限元逆算法,论述了复杂板料件数值成形模拟技术中多工步展开的几个关键技术问题。并在UG平台下,应用有限元逆算法的求解器FASTAMP,对系统模块进行架构,实现了复杂板料件多工步展开的模拟。该模拟结果为某些模具CAD/CAE软件提供复杂板料件成形的中间工步,使之完成后续工艺模拟处理。     

One step positive approach for sheet metal forming simulation based on quasi-conjugate-gradient method

In one step inverse finite element approach, an initial blank shape is normally predicted from the final deformed shape. The final deformed shape needs to be trimmed into a final part after stamping, the trimmed area, therefore, needs to be compensated manually before using one step inverse approach, which causes low efficiency and in consistency with the real situation. To solve this problem, one step positive approach is proposed to simulate the sheet metal stamping process. Firstly the spatial initial solution of one step positive method is preliminarily obtained by using the mapping relationship and area coordinates, then based on the deformation theory the iterative solving is carried out in three-dimensional coordinate system by using quasi-conjugate-gradient method. During iterative process the contact judgment method is introduced to ensure that the nodes on the spatial initial solution are not separated from die surface. The predicted results of sheet metal forming process that include the shape and thickness of the stamped part can be obtained after the iterative solving process. The validity of the proposed approach is verified by comparing the predicted results obtained through the proposed approach with those obtained through the module of one step inverse approach in Autoform and the real stamped part. In one step positive method, the stamped shape of regular sheet can be calculated fast and effectively. During the iterative solution, the quasi-conjugate-gradient method is proposed to take the place of solving system of equations, and it can improve the stability and precision of the algorithm.     

基于有限元逆算法的拉深筋工艺设计和优化

汽车覆盖件拉深成形中，一般通过设置适当的拉深筋控制成形过程中的板料塑性流动规律来提高覆盖件成形质量。针对覆盖件工艺设计需求，提出一种基于有限元逆算法的拉深筋工艺优化算法。该算法以灵敏度优化方法为基础，考虑了板料的成形度、破裂和起皱等成形缺陷。在板料成形模拟FASTAMP系统中，开发了拉深筋优化模块，并以实际覆盖件为例，验证了该算法能快速准确地模拟等效拉深筋力的布置情况以及优化板料的成形性。     

板料成形反向模拟精度修正法

传统的板料成形反向模拟法(Traditional inverse analysis method, TIAM)没有考虑变形历史对成形过程的影响,使得反向模拟法计算的应力值与实际情况有较大偏差。金属在流经凹模圆角时受到强烈的弯曲—反弯曲作用,并且凹模圆角处往往是应力集中的区域,能否较为准确地描述该区域变形历史,关系到反向模拟法应力/应变计算精度。针对反向模拟法无法准确预测成形零件应力分布的缺点,提出一种快速搜索流经凹模圆角区域单元的方法,对该部分单元进行应力修正。采用一种高效的多步加载应力应变本构关系模型,避免了增量有限元法应力应变更新算法的复杂性,同时充分考虑了凹模圆角对金属变形历史的影响。NUMISHEET’93 U形件弯曲的标准考题中,通过与增量有限元分析软件ABAQUS/Standard计算结果的比较,验证了采用所提出的多步加载本构关系模型可以有效地反映变形历史的影响,获得更为接近真实情况的应力分布。     

基于有限元逆算法的板料成形模拟拉深筋的灵敏度优化

基于有限元逆算法和灵敏度优化的BFGS （Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno）算法，提出一种以成形极限曲线和起皱极限曲线作为目标函数，优化拉深成形中的拉深筋位置和大小的拉深筋灵敏度优化算法。优化算法综合考虑冲压件成形过程中起皱和破裂对成形性的影响因素，比只考虑板厚变化更能准确地反映板料的成形性，而且基于逆算法的灵敏度优化算法计算速度很快，可以应用于大型复杂冲压件的工艺参数优化过程模拟。通过两个典型的零件验证了该算法的优化结果符合实际工艺。     

基于RP/RT/RE技术的金属板料冲压成形回弹误差补偿系统

针对冲压件回弹误差，建立了基于RP／RT／RE技术的三维复杂形状板料冲压成形回弹误差精度闭环控制系统。以回弹误差为控制目标，以线性控制系统、空间Fourier变换和频域传递函数为理论基础，基于模具实验迭代，建立了模具回弹误差补偿修正算法，并首次将该算法应用于三维复杂形状板料冲压模具制造过程。工程实例表明，该系统对于三雏自由曲面板料冲压模具制造具有良好的工程实用价值，特别能对冲压件回弹误差进行有效补偿。     

卫星天线冲压成形仿真分析

针对用金属板材通过冲压成形制造卫星天线的方法中,冲压卸载后的回弹计算不精确,并且很难预示出能达到规定产品尺寸的最佳模面构形的情况,提出了一种回弹逆向补偿法,该方法成功地解决了这一问题.实际生产证明了该方法的可靠性,这对于其他冲压件模具设计具有普遍的指导意义.     

薄板成形中变压边力优化设计方法

变压边力的最大优点是可以根据成形过程不同阶段的变形特点来设置不同压边力 ,从而可以充分利用板料的成形性能 ,然而如何设计变压边力的形式及大小一直未成定论。T Ohata提出的基于网格法和单纯形法的混合算法在求解约束问题时存在解的可行性和有效性问题 ,针对这种不足提出一种改进的混合优化算法 ,使之适合求解非线性约束优化问题 ,并将这种改进的优化算法与薄板成形数值仿真软件相结合 ,提出应用优化理论和数值仿真来确定薄板成形中的变压边力设计方法。将这种方法应用到一球头柱形杯零件的变压边力方案设计时 ,大大减小了零件局部最大减薄量 ,改善了零件的总体质量     

钣金冲模集成制造系统的产品信息建模

计算机集成制造是模具生产集成化和智能化的最高体现,建立钣金冲模产品信息模型是实现模具集成制造的基础。本文针对钣金冲模集成制造的功能模块,建立系统的功能模型,并给出结构化分析的 Ｉ Ｄ Ｂ Ｆ０ 图形表达;分解模具集成产品模型为制件模型、制件展开分析模型、工步设计模型、模具设计模型、零件设计模型、数控加工模型和模具装配仿真模型等,并用 Ｅ Ｘ Ｐ Ｒ Ｅ Ｓ Ｓ语言建立信息模型。     

Optimization of drawbead restraining forces and drawbead design in sheet metal forming process

This paper presents an optimization procedure of drawbead restraining forces in order to improve the sheet metal formability in deep drawing process. A simplified finite element method called inverse approach (IA) has been developed for sheet forming analysis with the consideration of the drawbead restraining forces. This IA is combined with a mathematical programming algorithm to optimize the restraining forces and then to design the drawbeads. The obtained optimization procedure is very efficient due to the simplified assumptions of the IA and the analytical sensitivity analysis. The Square cup of Numisheet’93 and the Renault Twingo dashpot cup are presented to demonstrate the usefulness of the proposed optimization procedure for industrial applications. Verifications of the obtained results have been carried out using a precise incremental commercial code OPTRIS^TM based on explicit dynamic approach to show the effectiveness of our approach.