基于NX锅炉三维设计系统主框架的开发
这是一篇关于工业锅炉,NX二次开发,标准件库,ODBC,BOM的论文, 主要内容为工业锅炉是重要的热能动力设备,广泛应用于工厂动力、建筑采暖、民用生活等领域,需求量巨大。随着锅炉智能工业化的不断深入,锅炉设计需求与设计软件之间的矛盾日益加深,行业中出现了标准件和常用件重复设计、管路图绘制繁琐等问题。市面上的通用CAD软件已无法满足锅炉设计与制造的特殊需求,扩展优化设计软件功能,开发适用于锅炉行业的专用CAD工具势在必行。本文通过分析国内外CAD二次开发技术发展现状和NX二次开发方法,根据锅炉行业调研和企业具体需求,基于NX 10.0软件与Visual Studio 2012编程平台,综合运用NX/Open API、MenuScprit、Block UI Styler等开发工具,结合ODBC数据库访问技术,开发了一系列针对锅炉行业专用设计工具。本文对NX二次开发技术进行了阐述,主要介绍了三种本文涉及的NX二次开发工具:NX/Open API、Blcok UIStyler与MenuScript,并对NX完整开发流程进行了详细说明;对NX二次开发中的外部数据访问技术进行了研究,采用NX/Open API与ODBC技术相结合的方法,完善了课题组锅炉钢结构用型钢库,完成了锅炉法兰标准件库的开发;基于NX二次开发完成锅炉管路常用符号库的开发,确保绘制管路原理图的同时实现元器件规格明细表自动生成,提高了制图效率;结合典型变形件设计特点,完成了锅炉对流管束部件的程式开发,提取主要结构参数,实现部件自动参数化建模;研究了NX二次开发BOM系统的开发形式,依据企业需求,根据设计所得NX装配树结构,设计遍历算法实现大型多级装配下BOM表的自动生成。上述锅炉系列设计工具利用MenuScript、Block UI Styler技术无缝集合于NX系统,形成完整框架并保持与系统风格统一,方便用户使用。锅炉三维设计系统主框架的开发有效解决了标准件与常用变形件重复设计、锅炉管路图绘制难、BOM表制作费时费力等问题,大幅度提高了锅炉设计效率,降低了企业制造成本。课题具备完整NX开发过程,涉及NX二次开发中的建模、制图、装配等关键技术,并将数据库访问技术与NX程序开发相结合,为三维设计在锅炉行业更全面的应用奠定了基础,也为其他行业NX二次开发提供了经验参考。
基于NX的弧面凸轮减速机构参数化建模及加工方法研究
这是一篇关于弧面凸轮减速机构,参数化设计,NX二次开发,非等径加工,加工仿真的论文, 主要内容为弧面凸轮减速机构是一种新型传动机构,主动件与从动件之间为滚动摩擦,主要实现空间交错轴传动,具有传动精度高,运动平稳,传动链短,工作效率高等优点,广泛应用于高端机床四轴及五轴数控转台上。但是,该机构设计过程复杂,设计标准尚不完备,并且其核心部件弧面凸轮具有空间不可展复杂螺旋曲面,导致其制造难度大,制造水平受到一定的制约。鉴于此,本文以机构工作廓面方程为基础,基于NX二次开发平台开发出一套弧面凸轮减速机构CAD系统,为实现机构的参数化设计和规范机构设计流程提供了一种方法;并对弧面凸轮加工方法和虚拟加工仿真技术展开分析研究,建立弧面凸轮多轴数控加工工艺,实现弧面凸轮的加工仿真,此对弧面凸轮实现快捷、高效、高质量开发生产具有重要现实意义。论文主要研究内容如下:第一、不同滚子类型弧面凸轮减速机构工作廓面方程的推导。依据空间啮合原理和旋转变换张量法推导了圆柱滚子、圆锥滚子、球锥滚子、鼓形滚子和球滚子5种典型类型的滚子工作廓面方程和对应滚子类型的弧面凸轮工作廓面方程。第二、不同滚子类型弧面凸轮减速机构参数化设计系统开发。利用NX二次开发工具开发人机交互设计菜单和对话框,结合NX Open API和Visual Studio编译环境,开发异型滚子弧面凸轮减速机构参数化建模系统,并根据机构中各部件之间的装配约束关系,开发了自动装配功能。第三、弧面凸轮等径加工与非等径加工方法分析。分析了弧面凸轮等径加工方式和三种非等径加工方式,并对三种非等径加工方法的加工效率和加工精度进行比较,就刀位中点偏置非等径加工方法展开理论研究,推导出弧面凸轮实际加工廓面方程,分析了加工理论误差。第四、弧面凸轮加工仿真及实际加工应用。分析了弧面凸轮生产加工工艺,根据加工工艺路线采用非等径加工方法在NX CAM模块中对弧面凸轮铣削加工进行刀路规划、模拟仿真加工和仿真结果分析等前处理,选择弧面凸轮加工机床,搭建弧面凸轮加工后处理器生成加工G代码,并对弧面凸轮实际加工应用。
基于特征模块化的汽车变速箱快速变型方法及实例研究
这是一篇关于汽车变速箱,变型设计,特征模块化,参数化,NX二次开发的论文, 主要内容为企业在进行新产品设计时,往往是参考原有产品结构和参数来设计符合新设计要求的产品。但是,在传统产品设计与建模中修改产品结构和参数就意味着要对产品重新进行设计和计算,以及重新建模。这无疑会耗费企业大量人力、时间,不利于企业产品生产效率的提高。变型设计是在原有产品结构和功能基本不改变的前提下,通过修改参数和配置来获得新产品的设计方法。对产品进行变型设计,能够有效提高产品结构和参数的重用效率,从而提高产品设计效率。因此,为了提高汽车变速箱的设计效率,缩短其产品生产周期,故需对汽车变速箱的变型设计进行研究。目前国内外针对汽车变速箱的变型设计研究还较为欠缺,并且由于其结构复杂、特征繁多,存在变型较为困难,变型通用性、变型稳定性不强等问题。因此,本文为了提高汽车变速箱的设计效率,实现汽车变速箱的快速变型以及提高变型的通用性和稳定性,对汽车变速箱的快速变型方法进行了研究,阐述了一套基于特征模块化的汽车变速箱快速变型方法。主要研究内容如下:(1)对汽车变速箱的特征模块划分进行了研究,提出了一种基于Fast Unfolding算法的汽车变速箱特征模块划分方法,该方法不仅实现了多特征复杂结构的汽车变速箱的模块划分,还提高了其模块划分的效率和精准性。主要研究工作有:(1)对汽车变速箱的特征分解树构建进行了研究,通过特征简化、特征集再构建及特征分解等构建了变速箱的特征分解树,获取了变速箱的具体特征信息;(2)对汽车变速箱特征之间的相关性进行了分析,给出了特征相关性准则且对其进行了量化,为特征相似矩阵表的构建奠定基础;(3)对Fast Unfolding算法应用于变速箱特征模块划分的可行性进行了分析,给出了基于该算法进行汽车变速箱特征聚类的具体实现方法步骤;(4)结合变速箱实例,对该特征模块划分方法进行了实例演示,表明方法的可行性与有效性。(2)对汽车变速箱的参数化变型进行了研究,提出了一种基于特征模块草图的汽车变速箱参数化变型模板分析构建方法。该方法不仅成功实现了汽车变速箱的参数化变型,还提高了汽车变速箱参数化变型模板的分析与构建效率,提高了变型模板的通用性、变型机理的直观性。主要研究工作有:(1)基于特征模块划分结果,分析了每个模块内外特征结构简化后的草图中的参数、约束关系,并对其进行表达,构建了特征模块草图;(2)基于特征模块全参草图,分析了每个模块内外特征的变型参数类型和变型参数函数关联,构建了零件变型参数明细表和参数传递图,为模板的构建奠定基础;(3)基于分析构建出来的特征模块草图及变型参数明细表,对参数化变型模板的具体构建实现进行了探讨,分析了其建模软件技术基础和建模思路,结合变速箱实例进行了模板具体构建实现的方法步骤演示。(3)对汽车变速箱的快速变型系统搭建进行了研究,提出了一种基于变型参数约束的汽车变速箱快速变型系统搭建方法,该方法不仅成功实现了汽车变速箱的快速变型,还增强了汽车变速箱变型时的操作交互性、变型的通用性以及变型的稳定性。主要研究工作有:(1)对汽车变速箱的变型参数变型范围进行了分析,通过分析变型失败产生的原因给出变型参数的约束范围,提高变型的稳定性;(2)基于二次开发方技术对变速箱快速变型系统的搭建进行了研究,探讨了开发方式如何选择、开发环境如何搭建、开发流程步骤为何等具体实现问题,给出了相应的方法步骤;(3)对要搭建的参数化变型系统的算法流程进行了研究,设计了系统的主体算法流程,给出其方法步骤;(4)对二次开发中的API函数进行了研究,阐述了在本次开发中主要用到的API函数,并设计了通过这些函数来实现参数更改的算法流程;(5)结合某汽车变速箱实例,进行了整个方法的实例步骤操作演示,验证了该方法的可行性、有效性,并基于C++语言对该系统进行了具体的编程与调试工作,实现了相应的系统功能。(4)对该汽车变速箱快速变型方法进行了某实例应用研究,结合另一汽车变速箱实例验证了该方法的有效性和可靠性。主要研究工作为:(1)对此变速箱进行了基于Fast Unfolding算法的特征精准模块划分,通过获取变速箱的各个特征,并对其基该算法按照相关性准则来进行聚类,结果表明该方法有效可靠,能够快速获得划分效果较好的模块划分方案,划分效率高,且划分是每个特征与特征之间进行划分,划分精准性高;(2)对此变速箱进行了基于特征模块草图的参数化变型模板的分析构建,通过构建的特征模块草图、参数明细表等方便高效地实现了变型模板的构建,结果表明该方法有效可靠,基于草图提高了模板的分析和构建效率,并且构建的图表还可以作为变型机理存储到系统中,提高模板的通用性;(3)对此变速箱进行了基于变型参数约束的快速变型设计系统搭建,通过变型参数约束与二次开发技术结合,开发了该系统并进行了功能演示,演示结果表明该方法提供了友好的交互操作界面,交互简单易懂,变型稳定性及变型通用性有效提高。
基于NX的弧面凸轮减速机构参数化建模及加工方法研究
这是一篇关于弧面凸轮减速机构,参数化设计,NX二次开发,非等径加工,加工仿真的论文, 主要内容为弧面凸轮减速机构是一种新型传动机构,主动件与从动件之间为滚动摩擦,主要实现空间交错轴传动,具有传动精度高,运动平稳,传动链短,工作效率高等优点,广泛应用于高端机床四轴及五轴数控转台上。但是,该机构设计过程复杂,设计标准尚不完备,并且其核心部件弧面凸轮具有空间不可展复杂螺旋曲面,导致其制造难度大,制造水平受到一定的制约。鉴于此,本文以机构工作廓面方程为基础,基于NX二次开发平台开发出一套弧面凸轮减速机构CAD系统,为实现机构的参数化设计和规范机构设计流程提供了一种方法;并对弧面凸轮加工方法和虚拟加工仿真技术展开分析研究,建立弧面凸轮多轴数控加工工艺,实现弧面凸轮的加工仿真,此对弧面凸轮实现快捷、高效、高质量开发生产具有重要现实意义。论文主要研究内容如下:第一、不同滚子类型弧面凸轮减速机构工作廓面方程的推导。依据空间啮合原理和旋转变换张量法推导了圆柱滚子、圆锥滚子、球锥滚子、鼓形滚子和球滚子5种典型类型的滚子工作廓面方程和对应滚子类型的弧面凸轮工作廓面方程。第二、不同滚子类型弧面凸轮减速机构参数化设计系统开发。利用NX二次开发工具开发人机交互设计菜单和对话框,结合NX Open API和Visual Studio编译环境,开发异型滚子弧面凸轮减速机构参数化建模系统,并根据机构中各部件之间的装配约束关系,开发了自动装配功能。第三、弧面凸轮等径加工与非等径加工方法分析。分析了弧面凸轮等径加工方式和三种非等径加工方式,并对三种非等径加工方法的加工效率和加工精度进行比较,就刀位中点偏置非等径加工方法展开理论研究,推导出弧面凸轮实际加工廓面方程,分析了加工理论误差。第四、弧面凸轮加工仿真及实际加工应用。分析了弧面凸轮生产加工工艺,根据加工工艺路线采用非等径加工方法在NX CAM模块中对弧面凸轮铣削加工进行刀路规划、模拟仿真加工和仿真结果分析等前处理,选择弧面凸轮加工机床,搭建弧面凸轮加工后处理器生成加工G代码,并对弧面凸轮实际加工应用。
基于NX的热冲压模具镶块冷却水道的快速设计系统研究
这是一篇关于热冲压模具,冷却水道,NX二次开发,模块化设计的论文, 主要内容为汽车轻量化是全球汽车发展的趋势,热冲压技术是目前实现车身轻量化的重要且有效的途径,其生产的高强度钢板有质量轻、强度高的优点。热冲压模具的冷却效果直接关系到成形件的强度,性能的均匀性和生产效率,模具的冷却水道设计更是热冲压模具设计的重中之重。在实际设计中,设计人员为了满足冷却水道的设计要求,需要对每一根水道的布置进行人为设计,这不论对设计者的经验还是精力都是很大的挑战。本文根据模块化设计的思想和热冲压模具设计的特点,将模具设计的最小单位模具镶块划分出不同的类型,根据不同的模具镶块类型进行不同的冷却水道快速设计,模具镶块大致分为三种类型:直通型模具镶块,变截面凹型模具镶块和变截面凸型模具镶块。本文根据热冲压模具冷却水道的设计方式,研究了不同镶块上的冷却水道孔设计、冷却水道参考线的随形生成和冷却水道的拟合开设。通过模具镶块端面圆角特征识别判断模具端面凹凸性,依照三角形水道孔布置法和获取的水道孔参数在端面进行水道孔的快速分布设计,通过从特定水道孔中心做射线的方式识别模具镶块工作型面走势以判断镶块的类型。对不同的模具镶块,将布置好的冷却水道孔对应正确的出口面,利用生成临时水道线和分割平面的方式进行冷却水道线的随形生成。通过直线拟合的最小二乘法和弯管流动损失条件,判断冷却水道线是否需要拟合分段,使用参数化设计方法对干涉冷却水道参考线进行修改,最后开设冷却水道,实现不同模具镶块冷却水道的快速设计生成。由于热冲压模具多用UG/NX设计,故基于UG/NX平台和vs2017通过二次开发,结合以上设计思路,开发了一种快捷的高强度钢热冲压模具镶块冷却水道的快速设计系统,有效的提高了设计效率和质量。
航空发动机结构件切削数据库系统构建与参数加载方法研究
这是一篇关于航空发动机结构件,切削参数,数据库,混合推理,NX二次开发的论文, 主要内容为在航空发动机结构件数控加工过程中,合理地确定切削加工参数,对提高生产效率、加工精度和表面质量,降低生产成本有着重要的意义。目前,航空发动机结构件数控加工参数主要由工艺人员查询切削参数手册,经验试切或根据加工工艺经验给出,但通过这些方法获取的切削参数针对性不强,准确性不高,无法充分发挥数控加工机床、加工刀具的切削性能,提高加工效率。为实现航空发动机结构件高效数控加工,从而提高加工质量,本文通过分析航空发动机结构件的加工工艺,提炼出影响切削加工参数选择的主要因素,据此建立适用于航空发动机结构件加工的切削参数数据库系统理论模型,提出了一种基于规则混合推理的切削参数加载方法,推荐切削参数;并设计了切削参数目标优化模型,可选择性地对加载推荐的切削参数进行优化,实现了切削参数的自动加载与优化。首先,本文基于航空发动机结构件制造工艺过程对切削数据库系统进行数据、功能、安全需求分析,明确数据库存储数据对象、实现目标与功能模块。在此基础之上,对切削数据系统进行模型设计,绘制出各数据E-R模型,设计数据表结构及字段信息。最终确定系统总体架构与使用流程。其次,通过分析航空发动机结构件的加工工艺,考虑实际加工条件与影响切削加工参数的主要因素,采用产生式知识规则表示方法,设计切削加工参数知识规则,建立适用于航空发动机结构件加工的切削参数知识规则库,提出一种基于规则的切削参数混合推理算法,实现根据用户输入,智能推理切削参数。然后,在推理获得切削参数的基础上,根据实际加工过程,构建切削参数目标优化模型,确定优化变量、优化目标、约束条件。基于遗传算法求解优化后的切削用量,对推理的切削参数做进一步优化。最后,数据库系统采用B/S软件架构模型,以MySQL作为数据库服务器,NX软件作为客户端,利用NX二次开发技术,将数据库系统与加工软件NX相集成,完成系统界面、功能设计与开发,并以航空发动机典型结构件对开式机匣为案例,演示开发的系统使用方法及流程,验证系统功能的有效性。从案例中可以看出,通过使用开发的数据库系统,实现了航空发动机结构件数控加工过程中切削参数的智能推理与优化,有效减轻工艺人员设计负担,提高零件加工效率。
翼型零件曲面型腔高效铣削技术研究
这是一篇关于摆线特征,切削力模型,平稳切削,刀具轨迹规划,NX二次开发的论文, 主要内容为翼型零件是航空航天装备中重要且典型的零部件,飞机的机翼便属于该类零件,流线型外表面和曲面型腔是该类零件的主要特征。该类零件的曲面型腔材料去除率高,其加工效率制约着零件生产效率。本文根据相关企业加工该类零件效率较低问题,对其曲面型腔的高效铣削技术展开研究。首先建立了侧刃与球头同时参切的球头刀切削力模型,描述同时参切的切削力;随后基于摆线铣削切削力变化平稳、高转速、高进给的特征,提出了曲面型腔粗加工刀具轨迹规划算法,以提高粗加工效率;然后设计了大切削带宽的复合刀具,以提高型腔底面精加工效率。最后,基于NX开发了翼型零件曲面型腔自动编程软件模块。本文主要工作如下:(1)侧刃与球头同时参切的球头刀切削力建模。球头刀加工型腔时,轴向切削深度较大,侧刃和球头刃均参与切削。所以基于Altintas微元切削力模型分别建立了球头刀侧刃和球头刃的切削力模型,辨识并验证了两部分切削力系数;基于这两个切削力系数,建立了考虑侧刃参切的球头刀切削力模型,并验证了准确性,为后续轨迹规划控制参数的选择和切削参数的选择提供依据。(2)基于摆线特征的翼型零件曲面型腔粗加工刀具轨迹规划。利用Hermiter插值提出了基于摆线特征的刀具轨规划算法原型,建立了对应的啮合包角计算方法,并对轨迹包角进行了计算与分析,验证了包角变化即切削力变化的平稳性。然后,基于型腔轮廓偏置和双重摆线算法提出了含圆角、凸起的型腔侧壁轨迹规划算法,避免了局部切削力过大;最后,基于切削力模型封装了指定切削力限制下轴向切深和进给速度选取的函数,指导了完整的曲面型腔轨迹规划和切削参数确定。(3)翼型零件型腔底面高效精加工复合刀具设计。首先分析确定了刀具底刃半径,设计了复合刀具轮廓,并与同柄径球头刀对比,验证了加工效率的提高。随后基于刀具回转面特性,建立了刀具刃线方程;基于刀具刃线上游动坐标系,建立了刀具前后刀面的参数化模型;以参数化模型建立了三维刀具模型,并阐述了基于NX的建模方法,为回转刀具的参数化设计与建模提供了参考。(4)翼型零件曲面型腔高效铣削轨迹规划模块开发。利用C++语言基于Visual Studio 2017和NX 10.0开发了规范的自动编程软件模块和交互界面,嵌入了本文提出的刀具轨迹规划算法。实现通过简单的几何体拾取、轨迹控制参数和切削参数输入,便可生成曲面型腔加工刀具轨迹加工中心能够使用的NC文件的功能。(5)翼型零件曲面型腔粗加工实验。取翼型零件一个典型曲面型腔分别利用本文算法和传统行切法进行了对比加工实验,验证了本文算法提高效率的有效性;对一个缩比的翼型零件的全部型腔进行了加工仿真,验证本文算法的通用性。
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