CFRP层合板制孔周期内轴向力分布规律研究

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber-reinforced polymers,CFRPs)制孔轴向力与多种损伤形式密切相关,描述整个制孔过程中以及钻头在任意旋转周期内轴向力的分布规律,对于揭示制孔损伤的产生与演化过程具有重要意义。介绍切削比功率的概念,用于描述单位时间内去除单位体积材料的效率;分别对主切削刃和横刃进行微元划分,利用钻削比功率对产生的局部微元力进行经验表示,计算各切削刃上任意位置切削微元的工作角度,构建局部微元力与整体钻削力的转换矩阵,进而建立切削比功率与轴向力的关系。最后,通过试验测量单向CFRP板制孔轴向力与扭矩,提取数据信息对切削比功率进行标定,实现了对钻头处于任意状态时轴向力的描述。利用所建立的轴向力模型研究了:单向铺层CFRP板制孔轴向力分布规律、孔周损伤产生的位置与轴向力分布的关系以及两向和多向铺层的制孔轴向力叠加效应。     

基于三维CAD的智能化工装设计与管理系统研究

工装设计与管理是现代企业加工中的一个重要环节。这里分析了工装设计的特点；设计了基于三维CAD系统的智能化工装设计与管理系统，阐述了系统的结构、功能工作流程以及与其它系统的信息集成，并以UG的三维软件为基础实现了原型系统。     

基于聚类分析法的典型工艺路线发现方法

为解决计算机辅助工艺设计系统从工艺数据中提取工艺知识的问题，提出了应用聚类分析法获取典型工艺路线的方法，建立了以矩阵表达工艺路线数据的数学模型。在工序编码的基础上，应用曼哈坦距离计算工序间的相似度。应用欧氏距离计算工艺路线间的相似度，并以相异度矩阵表示工艺路线的相异度。通过平均距离法计算工艺路线簇间的距离，并应用凝聚的层次聚类法进行工艺路线聚类。最后，通过工艺路线聚类粒度的确定方法确定聚类结果，并以轴套类零件典型工艺路线发现为例，验证了该方法的有效性。     

基于三维多相有限元的CFRP细观切削机理研究

为深入揭示碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic/polymer,CFRP)切削机理,针对目前宏观单相有限元方法无法直观体现纤维和基体的失效形式、切屑类型等问题,借助数值仿真方法建立了CFRP直角切削的三维多相有限元模型。测量刀具刀尖形貌,根据刀具和CFRP设计数据提取CFRP纤维、基体细观几何信息,建立直角切削细观几何模型;基于定义材料本构用户子程序(User subroutine to define material behavior,VUMAT)分别定义纤维和基体的材料本构(弹塑性、失效准则、损伤演化方式),对不同纤维方向角的三维多相CFRP直角切削模型进行仿真分析;设计直角切削试验对仿真结果进行对比验证。仿真结果直观地展示了基体和纤维的失效形式、切屑形成过程、不同情况下切削亚表面损伤深度,通过各种情况下切削力数据的分析,揭示了切削力随纤维方向角的变化规律,并通过试验验证了该有限元建模仿真方法的有效性。     

CFRP/Ti叠层结构钻孔过渡域表面粗糙度演化机理

碳纤维增强复合材料/钛合金(CFRP/Ti)叠层构件广泛应用于飞机结构,而其连接孔的表面粗糙度对连接可靠性具有重要影响.当钻头从CFRP侧钻入时,在CFRP过渡域的表面质量问题比较严重.为从钻削全过程控制表面粗糙度,研究了 CFRP过渡域表面粗糙度的演化过程,提出了钻孔周期内/间表面粗糙度演化的概念模型,建立了粗糙度变化因子指标RVFin和RVFbet.通过对比试验发现,在钻孔周期内,0°、45°和90°纤维方向上的表面粗糙度恶化,而135°纤维方向上的表面粗糙度改善,在钻孔周期间,四个角度上的表面粗糙度发生不同程度地恶化,RVFin和RVFbet的数值变化能够方便地反映表面粗糙度的变化趋势,为CFRP/Ti叠层钻孔表面质量评价的工程应用提供了理论基础和技术方法.     

典型工艺实例评估的多目标群决策方法

准典型工艺实例定义为工艺数据挖掘出的候选工艺实例,准典型工艺实例经过评估才能被确定是否为典型工艺实例。为了对准典型工艺实例进行评估,文章提出多目标群决策方法。文中定义了典型工艺实例的评估准则;针对其中的潜在作用准则,确定生产成本、生产效率、加工工艺性和产品质量4个评估目标,建立了典型实例评估的多目标群决策数学模型,采用群决策协调权法对准典型工艺实例进行排序,最优的实例即为典型工艺实例;以典型工艺路线为例,验证了评估方法的正确性和有效性。     

融合规则的典型工艺表示与工艺决策方法研究

为了简便有效地表示工艺知识,提高工艺决策的自动化程度和灵活性,文章提出了一种融合规则的典型工艺表示与工艺决策方法.该方法将与典型工艺相关的信息分为不变信息和可变信息,不变信息基于统一的典型工艺信息模型进行表示,而可变信息以产生式规则形式表示,并嵌入到典型工艺中.由于每个典型工艺都有与之密切相关的一套独立规则,规则的针对性很强,所以规则的总结、形成容易,便于实现工艺决策的自动化.文中以飞机结构件的数控加工工艺为例,对融合规则的典型工艺的表示、基于制造特征的产生式规则分类和工艺决策算法进行了详细讨论.该方法已在某飞机制造企业的CAPP系统中进行了实际应用,实现了工艺决策的自动化.应用表明这种工艺知识表示及其决策方法简单有效,规则维护扩充方便.     

支持ASP服务的CAPP系统快速可重构技术

在ASP(ApplicationServiceProvider)服务模式下,制造企业对CAPP系统的需求呈现多样性和多变性等特点,因此该文提出支持ASP服务的CAPP系统快速可重构技术,以具有可扩展和开放性特点的系统结构为基础,采用面向对象的方法进行CAPP系统的构件化设计,基于EJB组件技术实现构件的组件化,并提出通过对系统构件编码的方法来提高重构速度。以一个实例验证了CAPP系统快速重构技术的有效性。     

CFRP/Ti叠层构件钻孔工艺参数多目标优化方法

碳纤维增强复合材料/钛合金(CFRP/Ti)叠层构件以其优异性能广泛应用于航空航天领域。为保证孔同轴度和加工效率,通常采用同一参数对CFRP/Ti叠层构件进行一体钻孔。而CFRP和钛合金的材料属性和切削性能各异,一体钻孔会出现不同程度的CFRP撕裂、钛合金出口毛刺、孔径偏差等多种质量缺陷。由于工艺参数对各个质量缺陷的影响不同,甚至存在矛盾,难以找到合适的参数使得各质量缺陷均达到最小。为得到最优工艺参数,提高钻孔综合质量,对CFRP/Ti叠层构件钻孔工艺参数多目标优化方法进行了研究。根据实际工艺情况建立了CFRP/Ti叠层构件钻孔工艺参数多目标优化模型;结合钻孔工艺参数离散化的特点,基于帕累托占优原理构建了帕累托最优工艺参数集穷举搜索算法,并基于宽容分层序列法构建最优工艺参数决策算法;以T700-TDE85/Ti-6Al-4V叠层构件为对象,得到了最优工艺参数,验证了方法的可行性和有效性。     

基于PDM的协同工艺管理系统研究及实现

为了满足工艺信息系统对多用户协同工作与管理功能的需求，以PDM为集成平台，利用Web技术支持多任务与多用户的并行和异地协同工作及支持信息的并行传输和共享的特点，研究在协同环境下，基于XML的产品工艺数据的表达和存取方式，基于Web的工艺文件表达方式和管理技术，零件工艺设计的协同以及由此带来的新的工艺文件管理机制，详细论述了协同工艺管理系统的体系结构和关键实现技术。