计算机辅助飞机制造协调路线图设计研究

为了实现飞机制造协调路线的数字化表达,建立飞机制造协调路线规划和容差设计之间的数字化桥梁,对计算机辅助飞机制造协调路线图设计进行研究。通过对飞机制造协调过程进行分析,定义了协调路线图图符,并将计算机辅助飞机制造协调路线图设计流程简化为4个部分：确定协调类型、添加协调图符、确定协调关系、图符自动布局。以此为基础,建立基于UML的协调路线图设计方案,采用树结构对协调路线图进行存储,并提出了图符自动布局算法。据此开发了计算机辅助飞机制造协调路线图设计系统,在实用中取得了良好的效果。     

飞机制造中数字化标准工装的定义与应用

在分析传统协调方法的基础上,提出了飞机制造中的新型协调方法——数字化标准工装的定义与应用。该方法基于数字化设计制造技术和数字化测量系统,取代实物标准工装,使飞机零件工装及装配工装的设计制造发生了质的变化,可很好地满足飞机各协调部位的协调准确度要求、显著减少制造周期和制造成本。在有些协调部位可显著缩短协调路线,提高协调准确度。通过数字化标准工装的应用实例显示了其优越性,在零件制造中采取独立制造原则,可极大改善飞机的可维护性,是飞机制造中一个切实可行的方法。     

基于文本描述的装配体零件尺寸自动协调

参数化特征方法已经在零件设计中得到了较为广泛的应用。当把这种方法应用于装配体的设计时,必须涉及零部件尺寸约束的描述表示与求解。本文以文本描述的方法表示零部件间的尺寸驱动关系,实现了装配体零部件尺寸的自动协调。     

装配工艺尺寸链的自动生成

针对装配工艺尺寸链的特性,运用Foxpro对各种类型的装配尺寸链进行计算,并输出装配尺寸链简图,这种方法方便、快捷、准确,在教学和生产实际中都有实用价值。     

基于功能语义的三维尺寸模型自动生成

从功能语义出发，将尺寸分为定形尺寸，定位尺寸，总体尺寸。利用模式库的知识，生成零件的定形尺寸；根据基本体自由度的约束情况，再结合零件的自由度个数，生成零件的实际定位尺寸；接着根据总体尺寸的功能语义生成总体尺寸，从而得到相应的尺寸模型；最后，对尺寸进行相关调整，得到完整、合理的三维尺寸标注解。     

三维装配尺寸链的自动生成

提出了一种基于CAD模型的三维装配尺寸链自动生成方法。该方法从定义装配性能特征入手,首先对CAD装配模型进行深层次的解析及预处理,以获取隐含在模型内部的公差分析所需信息。然后利用图论理论,通过构建特征-尺寸邻接矩阵、特征-装配约束关系邻接矩阵、装配关系传递图等,将装配体中参与装配的零件和特征以及其之间的装配约束关系、尺寸及形状等信息的传递过程以图的形式进行表达。最后将三维尺寸链分为显式和隐式两类,对于显式尺寸链,由装配关系传递图搜索连通通路可直接获取尺寸链图和方程:对于隐式尺寸链,提出了尺寸方向差异度的概念、封闭环方向优先的搜索策略以及构建过渡尺寸链的方法,最终可获取尺寸链图和方程。该方法已在自主开发的三维装配尺寸链自动生成系统中得到了验证。     

基于数学定义的平面尺寸公差数学模型

先以自由度变动为变量,给出了基于自由度变动的平面数学表示方法,接着根据平面在零件中方位的不同而隐含确定的自由度不同,对其进行分类,详细研究了不同类平面的不同尺寸 约束模式。从公差的数学定义出发,系统地推导了广义的尺寸公差数学模型,准确完整地表 示出了尺寸公差的语义。最后给出了其在公差分析中的应用实例。     

飞机制造中关键特性的定义与管理

针对我国飞机制造中互换协调问题这个难点,提出了基于并行工程的关键特性定义与管理过程的计划-执行-检查-处理循环。该方法贯穿于飞机设计制造全过程,从产品制造需求定义顶级关键特性开始,在并行工程早期阶段依据制造树进行关键特性的分解传递,建立完整的关键特性树,为每个工位建立完善的标准工艺,在制造中执行标准工艺,对关键特性进行统计过程控制,并通过计划-执行-检查-处理循环的七个步骤完善标准工艺,达到在制造阶段控制关键特性并使之稳定的目的,从而较好地解决互换协调问题。最后通过方向舵与后缘舱实例对该方法进行了说明。     

基于装配数据库的尺寸链自动生成

根据装配体中各零件间的相互关系，找出他们之间的配合要素，建立一个合适的数据结构对各零件进行描述，并以此为建立装配数据库，从封闭环的始要素开始，按照深度优化搜索算法，在装配数据库中搜索各组成环，直到找到封闭环的末要素为止，并确定出各组成环增减性，最后生成尺寸链。     

基于元胞遗传算法的多无人机编队集结路径规划

针对多无人机编队集结路径规划问题,提出了基于元胞遗传算法的单机航迹规划方法,设置了基于时间约束的速度代价,在此基础上,提出了基于时间协同和防碰撞的多机编队集结策略。仿真结果表明,算法搜索成功率高、稳定性好,得到的多条路径满足无人机性能约束、时间协同性和安全性要求。     

基于功能表面的尺寸公差设计自动化的研究

依据产品概念结构设计中的公差进化模型和算法,结合由功能表面组成的功能模式研究了尺寸公差设计。给出了搜索局部尺寸链和全局尺寸链的方法,实现了概念设计阶段的尺寸公差设计的自动化,为以后的详细设计提供了参考。     

基于禁忌制造特征动态调整的STEP-NC工艺路线蚁群优化方法

针对STEP-NC制造特征的加工工艺路线生成与优化问题,提出了一种以机床、夹具及刀具更换率最低为目标函数的禁忌制造特征动态更新的工艺路线蚁群优化方法。首先,根据加工工艺对制造特征进行分解,将工艺路线优化问题转化为对制造特征的排序;然后根据制造特征在加工过程中存在的加工遮挡关系以及刚性工艺性约束,提出禁忌制造特征动态更新的工艺路线生成方法;最后将禁忌制造特征动态更新方法与Ant-Cycle模型的蚁群算法相结合,求解制造特征工艺路线的优化问题。实例应用表明,提出的方法能较好解决加工工艺路线优化过程中的刚性约束处理问题。     

一种基于配合特征面的三维装配尺寸链自动生成方法

由于目前尺寸链自动生成存在着人机交互过多,实用性不强,并且主要集中在二维的情况。提出了一种以图论为基础,基于UG的三维空间尺寸链自动生成的方法。通过人机交互对装配体进行自由度的约束,使用UG/OPEN API函数对零件模型进行信息提取;利用图论理论,构建尺寸公差、形位公差和装配邻接表,建立了公差图结构。在此基础上,提出了基于特征面要素的搜索算法,该算法减少了不必要的人机交互,真正意义上实现了三维空间尺寸链的自动生成。通过实例验证了该算法,证明有效。     

基于PIC的航空电源相序检测器的设计

在不改变连接设备原有硬件的情况下,采用单片机PIC12F675为控制核心,设计了一套具有保护和故障指示功能的115V/400Hz航空三相交流电源相序检测器,分析了电路的结构组成以及工作原理,给出了相应的软件流程,同时在multi-sim11.0中建立相应的仿真模型进行仿真验证。     

降维处理的多指标人机系统方案评价方法

为解决人机系统方案评价中指标众多、权重难于确定等问题,提出一种基于降维处理的多指标人机系统方案评价方法。该方法利用投影寻踪法构造投影函数,在无需确定指标权重的情况下,按照最优投影方向将高维指标数据投影到一维,通过比较一维投影值可获得最优设计方案,实现了高维指标数据的降维处理。同时,针对最优投影方向搜寻速度较慢、全局收敛性难以保证等问题,引入实数编码加速遗传算法,以投影值的标准差与局部密度的乘积为目标函数,投影向量为优化变量,搜寻最优投影方向,可快速获得评价结果。最后,以钻机的方案评价为例,对提出的方法进行了验证。     

基于PLC的全自动洗衣机变频调速控制系统

以西门子PLC S7-200为控制核心,以安川F7变频器为执行装置,实现全自动洗衣机的变频调速控制,比以往的定频调速控制系统有着很多的优势。着重进行PLC硬件接口设计,采用梯形图进行软件编程,实现了系统的自动化。实践证明,系统具有低噪音、脱水率高等优点,可以满足高层次的洗衣要求。     

基于三维成形极限应力图的AA6061挤压管材成形性能分析

为解决AA6061挤压管材成形性能极差的问题,建立了“固溶水淬+颗粒介质胀形+人工时效”的铝合金管件成形工艺流程。研究了固溶水淬和人工时效工艺参数对材料性能影响规律,并建立了考虑厚向应力的三维成形极限应力图;建立了管件颗粒介质胀形有限元仿真模型,分析管件变形特征质点的运动轨迹和应力应变状态,并应用理论成形极限图对管件破裂失稳点和胀形极限进行分析和预判。四方截面管件胀形工艺试验结果表明,颗粒介质胀形工艺与合适的热处理工艺相结合能够有效地解决AA6061挤压管材的成形问题;考虑厚向应力的三维成形极限应力图可作为铝合金管件胀形工艺方案制定的破裂失稳判据。