快速原型技术在新产品快速开发中的应用研究

本文介绍了快速原型技术在产品的设计评估与审核、产品的功能试验、与客户及订购商的交流及快速模具制造方面的应用与案例,在企业的新产品快速开发中,该项技术是加快产品的研发周期、提高企业市场竞争能力的关键使能技术之一.     

基于STL模型的RP数据前置处理ASP工具集研究及应用

提出一种基于STL模型的RP数据前置处理ASP解决方法，建立了ASP工具集的功能模型和体系结构；以STL文件的缺陷检查与模块修补为例，阐述了ASP工具集的具体开发过程，开发的ASP工具集已集成到RPM网络化服务集成系统中。应用结果表明，基于STL模型的RP数据前置处理ASP工具集提供了一个有效的使能工具，在为协同制造企业和RP用户提供统一的前置数据处理和工艺选择服务的同时，可提供数据前置处理软件的维护、管理和升级服务，能有效地支持RPM网络化制造的实施。     

快速成形制造中零件制作方向优化ASP工具研究与开发

对快速成形零件制作方向优化问题进行了研究 ,分析了零件制作方向对零件制作质量和制作效率的影响机理 ,针对快速成形制作过程中的变形、台阶效应、过固化现象以及制作时间问题 ,提出了快速成形零件制作方向优化的准则 ,建立了制作方向优化多目标函数 ,提出了采用遗传算法对目标函数进行求解的具体方法。采用SunJ2EE结构体系开发了零件制作方向优化的ASP工具 ,并将该工具成功应用于RP&M网络化服务集成系统中。     

光固化快速成型中零件非水平下表面的支撑设计规则研究

激光固化快速成型制造中,支撑结构设计的优劣极大影响原型的制作精度。首先通过分析非水平下表面的分层制作过程,研究了其翘曲变形的机理。利用可仿真成型过程中层间力学行为的有限元计算模型,对层间悬臂量与翘曲变形量的关系进行了有限元计算仿真与试验验证。针对激光成型过程中零件需要支撑的非水平下表面,从激光固化快速成型制造中支撑结构的作用出发,以成型精度为设计目标,通过有限元计算仿真、试验验证等手段研究提出了针对零件中非水平下表面的支撑结构形式、布局及支撑间距等支撑设计规则。通过试验验证,按该规则对零件的非水平下表面进行支撑结构设计,可有效地保证激光固化快速成型的制作质量。     

剪切稀化对径向滑动轴承润滑特性的影响

为研究润滑油的剪切稀化效应对径向滑动轴承性能的影响,考虑剪切稀化、紊流、质量守恒边界建立了轴承的热流体动力学润滑分析模型,采用有限元法求解了其润滑性能,通过对比理论与试验结果验证了理论分析模型的正确性,分析了不同转速、载荷和进油温度下剪切稀化对轴承润滑性能的影响规律(油膜厚度、油膜压力、温升、功耗、流量等),探讨了温度计算模型对剪切稀化效应的适用性。结果发现,剪切稀化效应对轴承润滑特性具有重要影响,其作用强弱与载荷和转速等条件强烈相关;轻载工况剪切稀化对轴承润滑特性体现为正面作用,重载工况体现为负面作用;发现温度计算模型对选用不当和定偏心计算是造成功耗等理论计算结果与试验之间存在较大偏差的两个主要原因。最后给出了工程上选用具有剪切稀化效应润滑油的适用工况与条件。     

自适应参数驱动的装配界面形状主动设计方法

应力分布均匀程度是衡量精密机电产品装配精度和性能稳定性的重要指标,均匀的应力分布也是当前精密机电产品装配过程所追求的目标之一。形状设计是改善装配界面接触应力分布的重要途径,针对当前基于应力分布的装配界面形状主动设计方法中初始参数取值难以确定,且相关参数对优化过程计算效率、数值计算稳定性影响较大的问题,提出了一种根据优化过程中接触应力分布均匀程度变化信息来调节优化参数的自适应参数计算方法。并以典型单螺栓连接结构为设计对象,对比了采用自适应参数设计方法与采用固定参数设计方法分别进行装配界面形状主动设计后的结果。理论分析结果表明：该方法可以很好地解决基于应力分布的装配界面形状主动设计方法中初始参数难以确定的问题,同时提高了优化效果、计算效率和优化过程中的数值计算稳定性。     

基于电磁轴承单元的铣削力在线测量方法

利用电磁轴承单元实现了铣削力的在线测量.首先,将电磁轴承安装于主轴前端,构建电磁-滚动轴承混合支承主轴系统;然后,建立主轴系统的有限元模型,在开环和闭环控制方式下进行铣削力在线测量的理论推导;最后,利用Matlab进行仿真分析,验证了铣削力在线测量的可行性.     

考虑界面端应力奇异性的螺栓连接支承面接触压力计算模型

将螺栓连接支承面接触问题简化为集中载荷和力矩耦合作用的有限刚度平头压模接触问题,利用BOGY特征值方程,分析双材料界面端应力奇异性发生的几何条件;依据GLADWELL接触力学理论,构建集中载荷和力矩耦合作用下平头压模接触压力计算模型,利用此模型分析螺栓预紧力、装配间隙和被连接件材料对螺栓连接支承面接触压力分布的影响规律。结果表明：在规定预紧力范围、装配等级和常用被连接件材料下,螺栓连接支承面不会发生退让接触,而界面端部出现明显的应力奇异性,其中预紧力变化对界面端应力奇异性强度影响不明显,但装配间隙和被连接件材料的变化对界面端应力奇异性强度影响显著;当被连接件材料弹性模量大于螺栓材料时,支承面内侧应力奇异性强度大于外侧,反之内侧应力奇异性强度明显小于外侧。此外,以平头压模为算例,采用有限元法验证了构建模型的准确性。     

面向复杂结构零件的逆向测量规划技术

提出了一种复杂结构零件的逆向测量规划技术.基于功能-结构的层次映射,研究了复杂结构零件的元特征解耦机理,提取基本测量单元.构建包含精度特性、特征复杂度等元特征属性的信息模型及包含测量精度等的测量方法信息模型.建立元特征和测量方法匹配评价影响因素集,研究特征属性的关系模型.在此基础上,通过定性评价和模糊定量评价两个步骤得到匹配优度量化值,实现了测量方法的定量化最优选择.然后,对分散的元特征进行组合,优化整个测量过程.最后,采用此方法对汽车发动机气缸盖进行了快速逆向测量,并重构了计算机辅助设计模型.实验结果表明,该方法可以提高复杂结构零件的逆向设计效率与质量.