3D打印成型方向和分层厚度的优化

根据3D打印工艺特点和STL文件的几何特性,建立零件成型质量和成型效率与零件成型方向、分层厚度的函数关系及多目标优化模型,采用非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ进行优化求解,得到非劣Pareto解集,解决了3D打印中成型质量和成型效率的权衡选择问题,实现成型方向和分层厚度的智能选择。通过实例验证了研究结果的可靠性。     

基于黑板推理与分层规划的模糊工艺决策模型

基于工艺过程分层规划的原理，将复杂的加工工艺排序分层次进行求解，应用面向对象的技术构造了工艺决策过程的分层结构和支持CAPP系统决策过程的黑板推理模型、知识源模型和控制黑板控制模型。根据领域黑板装裁的零件特征信息与工艺决策信息，通过模糊综合匹配，优选出各层次子任务的工艺决策规则、数据和函数对各层子任务进行求解即得当前零件的工艺设计结果。     

电子束3D打印模型处理对钛合金零件成形精度的影响

模型处理是影响3D打印钛合金零件成形精度的关键因素之一。以电子束3D打印几种典型形状TC4钛合金零件为研究对象,通过对成形零件进行精度检测,分析其在模型处理过程中引起误差的来源,提出了几项改进措施:对于圆柱体轴类零件,将模型精度设置提高到0.02 mm,可有效提高零件的成形精度;对于点阵多孔零件,提高STL数据的精度并优化切层算法,保持切层前后模型原貌是解决该问题的途径;对于针状细圆柱零件,将相同零件按照同一方向摆放,可以减少摆放角度对偏差的随机性影响;对于异形件,应在满足成形精度的前提下合理布局并减少支撑;对于薄壁零件,增加支撑密度能够有效提高零件悬空部分的成形精度。     

大厚度金属功能零件LOM技术的层厚分析

为了解决金属功能零件分层实体制造中的成型精度和强度问题,提出了基于大厚度切片的金属功能零件分层制造的概念.即在一定的成型精度条件下,通过综合优化分层和正反两面切削,最大限度地提高每一层板允许的厚度,并归整为若干种标准化厚度,以有效提高零件的强度和加工效率,获得具有较高精度和强度的金属功能零件.因此,分析了大厚度切片的金属功能零件分层制造中提高分层板厚度的方法层厚的标准化问题.     

基于曲面分层的大型螺旋桨GMA增材制造

为了实现曲面复杂零件的高精度高效率增材制造,开发了高适应性的曲面分层算法.采用从空间角加权法向方向平移三角网格控制点的策略,生成与初始分层曲面等距的曲面簇,与模型求交运算,从而获得了每层曲面切片轮廓.在此基础上,使用基于体素化和曲面积分思想的曲面等距路径规划算法,获得了分层曲面上的等距轮廓偏置路径,保证了零件曲面轮廓的成形精度并进行了试验验证. 试验采用六轴机器人与旋倾变位机作为运动机构,使用熔化极气体保护电弧(gas metal arc,GMA)增材制造方法,在一个外径为0.2 m的圆柱金属管上,实际堆敷了直径1 m的扭转棱形螺旋桨.经过扫描检测和模型比对,得到桨叶的成形尺寸标准偏差为1.1 mm,最大偏差在3.0 mm以下.结果表明,对于特定曲面零件如螺旋桨的增材制造,曲面分层算法可以提高成形的效率和表面质量.     

弧焊机器人柔性再制造中破损零件模型的分层算法

针对弧焊机器人分层/堆积成形方法实现破损零件的再制造,深入研究了破损零件模型的分层切片算法.考虑到零件破损形式的多样性、随机性,采用任意平面对破损零件STL模型(standard template library)分层切片的策略.为了省去建立拓扑信息及三角面片排序的时间,采取直接分层的方法.首先推导出了任意平面与STL模型的求交算法,然后将每层交点排序,由三次B样条拟合生成切片曲线,最后采用VC++6.0结合OpenGL实现了该分层算法.典型零件的分层实例验证了该算法的可行性,为机器人柔性再制造后续的机器人路径规划奠定基础.     

单点渐进成形装置研制

单点渐进成形是一种基于分层逐步成形的原理,每一层采用局部塑性变形,最终达到产品目标形状的先进工艺.在加工小型板材三维零件时只需要简单工装即可实现成形,但对于中、大型覆盖件则需要精度高的装置以保证工件的成形质量.利用数控铣床提供的X、Y、Z方向移动定位等功能,开发制造了适于数控铣床的单点渐进成形加工的专用装置.通过大量实...     

基于覆膜砂激光快速成型的无模快速铸造方法研究

用激光扫描覆膜砂,当激光功率足够大时,覆膜砂的树脂膜会发生过烧和炭化而失去粘结作用。利用此特点,本文提出一种以激光扫描零件轮廓边界为基础的直接生成铸型的方法:用大功率激光逐层扫描出零件各层的轮廓边,相当于在覆膜砂上扫描出目标模型与砂型的分割面,对砂箱整体进行加热固化后,可得到三维的目标模型和砂型。本文给出了由此方法实现快速铸造的工艺方案,并进一步实现了金属零件的快速铸造。该方法有别于SLS工艺的面域扫描,具有分层简单、成型时间短、速度快、成型件强度高的特点,实现了铸造零件CAD/CAM的计算机集成制造,对缩短新产品开发周期和降低成本具有重要的意义。     

3D打印熔滴沉积与传统制造相结合技术发展前景

3D打印熔滴沉积增材制造技术,是一种以离散的二维分层模型文件为基础,将金属粉末或金属丝熔化,通过逐层堆积的方式来成形零件的技术。对于形状复杂的连接件而言,中间的连接部分可以采用3D打印技术,实现3D打印与传统制造的有机合成技术,可以大大提高零部件的集成度,简化产品设计,是未来发展的趋势所在。     

激光快速成形金属薄壁零件的三维瞬态温度场数值模拟

利用ANSYS有限元软件中的‘生死单元’技术，建立了与激光快速成形过程一致的三维瞬态薄壁零件温度场计算模型。通过该计算模型，可以掌握成形过程中薄壁零件温度场随时间的变化规律。计算结果表明，金属薄壁零件中，与x方向温度梯度相比，y方向温度梯度占绝对优势，因此在薄壁零件冷却过程中，热量散失主要方向为y方向。激光功率越高，y方向温度梯度也越大，因此形成的枝晶组织就越细长。     

一种新型的电火花加工工艺模型优化方法

电火花加工过程中,由于工艺参数与加工效果间的高度非线性,导致难以建立精确的数学模型.针对这种情况,文章分析了电火花加工工艺的特点及其复杂性,提出了基于微粒群优化算法的电火花加工工艺选择模型,该模型能模拟熟练操作者的决策过程.测试结果表明,该模型能真实反映机床本身的工艺特点,模型预测值和实际测量值相差较小,能实现在给定加工要求下电加工参数的自动选择.     

Value creation and decision-making in sustainable society

Manufacturing exists to create value. However, historically, discussion of economic issues in manufacturing primarily emphasizes cost. It is becoming more difficult to understand and control values of products and services in response to rapid globalization and networking. This paper presents a discussion of the nature of value considering a history of axiology, design problems of artifacts, social dilemmas, network externalities, and sustainability. Promising academic methodologies are presented herein with emphasis on transdisciplinary and synthetic approaches. Value creation models based on Emergent Synthesis and co-creative decision-making are presented. This paper involves some important study examples of service and production toward sustainable value creation in society.     

基于STEP-NC的车削工艺在线规划系统的研究

基于STEP—NC基本思想，提出了由离线规划、在线规划、实时规划组成的工艺规划分层模式，并将数控系统内的在线规划问题划分为工艺路线验证与优化、工步工艺参数优化、刀轨规划与仿真三部分。以基于知识的CAPP技术为基础，讨论了工艺路线验证与优化方案，建立了面向STEP—NC车削数据模型的工艺在线规划系统并加以实践。     

基于遗传算法的飞剪剪切机构多目标模糊优化

根据飞剪剪切机构的工作特点,综合考虑连杆运动轨迹、速度和位置角,建立多目标优化模型.在各目标的取值空间内,利用模糊理论构建线性型隶属函数,根据各模糊目标的隶属函数建立综合评价函数.在数值方法上应用求解精度高的遗传算法.具体算例的优化结果与相关文献比较,在各项技术指标上都得到改善.     

采用FPILP的过滤器优化配置研究

以典型单回路液压系统为研究对象,在考虑诸多模糊参数的情况下,建立基于模糊参数的整数线性规划(FPILP)方法的液压系统过滤器配置决策模型,并将FPILP方法所求得的结果与确定性及区间参数规划方法进行对比和分析。仿真研究表明,在污染物侵入/产生率水平为重度时模糊优化能够有效降低系统成本最优值;同时,吸油路和回油路过滤器均能够以较低成本降低系统污染度,在污染物侵入/产生率较高时必须将吸油路过滤器和回油路过滤器同时使用才可使系统总成本值达到最低,并获得最长的过滤器更换周期。     

响应曲面法优化气体淬火过程中的工艺参数

以轴对称问题气体淬火过程为研究对象,提出了阶段换热系数模型,进行了五因子三水平Box-Behnken实验设计．根据实验设计结果,将设计的变量水平代入本文开发的淬火过程有限元分析软件进行计算,用逐步回归法和响应曲面方法对实验结果进行拟合,建立了拟合变形程度、表面单元平均等效残余应力、等效残余应力标准差、平均表面硬度和表面硬度标准差的响应曲面公式．以变形程度为目标,建立了相应的优化目标函数,用Lagrange乘子法对优化目标函数进行了带上下限及约束函数的非线性优化．优化后,五项目标中的四项得到了有利的结果,使用优化后工艺参数进行气体淬火,可以提高零件的淬火质量．     

自由曲面数控加工走刀方向的优化研究

走刀方向对数控加工的效率有重要影响，尤其对于多曲面拼接自由曲面不规则轮廓区域的数控加工。针对现有自由曲面数控加工过程走刀方向优化研究存在的问题，提出了基于曲面数控加工区域划分的走刀方向优化策略，建立了简化的刀具轨迹计算模型和加工时间模型，并用实例加以验证，取得了满意的效果。     

基于改进遗传算法零件加工工序优化研究

针对复杂零件加工特征多、加工工艺多样等问题,提出一种基于改进遗传算法的零件加工工序优化方法。该方法利用三维工步矩阵实现制造信息存储和表达,建立工步约束矩阵作为约束条件,以花费成本最低作为目标建立加工工序优化的数学模型;对基因进行分层编码,针对不同的决策层选择对应的交叉、变异算子,引入选择层编码实现加工车间加工方式和制造资源的动态决策;以箱体零件为例进行验证。结果表明：改进后的遗传算法提高了种群质量,加快了算法收敛的速度,得到了符合工序约束的加工序列,验证了改进方法的有效性。     

基于近似替代模型的多工位高速锻造预锻模具优化

多工位高速锻造是一种节能减耗的先进成形技术,与传统的单工位多工序锻造有较大区别,不合适的预锻工位模具设计在生产中会造成载荷过大、锻件充填质量差、折叠等问题。文章提出了基于近似替代模型的多工位高速锻造预锻模具优化设计方法,采用拉丁超立方抽样方法构造初始样本点集,应用有限元软件获得响应值,并应用Kriging模型和BP神经网络模型建立真实问题的替代模型,来近似拟合预锻工位模具形状与成形载荷、成形质量之间的关系,并结合基于惩罚函数法的遗传算法求得最优解。以3工位高速锻造问题为例,经过优化取得了良好的效果,与初始设计相比,成形质量显著提高,成形载荷下降了40%左右。     

外啮合齿轮泵内泄漏理论模型的建立及参数优化

以CBZb2系列齿轮泵为研究对象,建立内泄漏的理论模型;在容积效率试验结果的基础上,对所建立的理论模型经复合形法参数寻优而得优化数学模型.针对两模型编写仿真程序和参数优化程序,同时对两模型精度进行评价,指出各自的适用范围.