锻造液压机是实现超大型零件快速锻造的重要装备。为了提升液压机锻造性能与可靠性,围绕数字孪生驱动的锻造液压机工作状态感知与虚实同步开展研究。通过分析锻造液压机工作状态实时感知与锻压风险预警的需求,构建了锻造液压机数字孪生框架,包含物理硬件层、感知控制层、孪生模型层和可视交互层。通过传感数据和仿真数据联合驱动液压机孪生体在线运行,基于孪生体实时仿真预警锻压风险,实现了锻压机锻造过程的可视化,提高了锻压机工作过程的可靠性,为锻造液压机生产过程数字孪生的实现提供了关键技术支撑。

为了深入分析产品形态与消费者情感需求之间的关系,从认知心理学的角度,探索性地提出一种“设计特征-形态美度-感性意象”的灰箱模型,进行产品形态多意象预测。首先运用形式美学法则与计算美学理论构建产品美度指标评价体系;然后利用灰熵关联分析方法计算美度指标对多意象的影响程度,筛选主要的美度指标,避免冗余信息输入对模型预测精度的影响;最后结合各意象相互联系的特点,以主要美度指标为输入,以多意象为输出,构建多输出最小二乘支持向量回归机预测模型。利用该模型对汽车前脸3个目标意象进行了预测,结果表明其预测精度较高。

组合体投影分析与构型设计是工程图学课程的基本内容之一,是工程师阅读工程图样和设计零件几何结构细节的基础。为此,通过一系列示例,提出一种基于等腰三角形、等腰直角三角形、正方形、圆形及方圆组合组成的全等几何图形作为两面投影,以棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、圆球和圆环等基本单元通过线面/形体分析法进行空间发散构思进而派生多种组合体及其第三面投影,并用CATIA软件建立对应的三维几何模型。该方法为拓展空间思维能力和几何构型设计提供了基本素材,增强了投影分析过程的逻辑性和趣味性。

在分析了云制造环境下的产品配置典型过程的基础上,总结了云制造环境下参与者及制造资源组织的特点,包括产品配置过程需要兼顾不同参与方的利益,以及在产品配置求解过程中需要覆盖不同制造服务实例的差异化属性的基础,提出了面向云制造的个性化产品配置技术框架,阐述了面向产品配置的云服务模型、基于关联规则挖掘的产品初步配置以及基于蚁群算法的产品完整配置3个关键问题的求解方法,为云制造环境下开展个性化产品配置提供了一种新的思路。在模型设计及方案求解过程中,以轮式装载机产品配置作为示例进行了阐述,验证了该方法的有效性和可行性。

结合云制造及大规模产品定制的特点,提出了一种云制造环境下大规模产品定制的组织模式以及相配套的需求转换模型.需求转换模型涵盖了完整的需求分解、重组和再分配过程,对其中的基于产品结构树的需求分解、基于相似性聚类的制造批次重组都进行了详细阐述,并构建了需求再分配的非线性规划模型,从而可以利用最优化方法实现制造需求寻优分配.最后,以轮式装载机产品定制为示例,论述了需求转换的详细过程,验证了方法的有效性和可行性.

为实现对自由曲线廓形误差的高效可靠评价,提出了一种结合多项式方程求根与实数编码遗传算法(RCGA)的评价方法。首先,根据最小二乘准则建立了廓形误差评价的优化模型;进而,通过构造多项式方程,并采用Halley迭代对方程求根,实现了点到自由曲线距离的高效计算;然后,采用RCGA完成了优化模型的求解,并与分割逼近法得到的结果进行了对比。结果表明,该方法高效可靠,相同条件下计算时间约为分割逼近法的5%,能够满足自由曲线廓形误差的评价。

针对可视化定制系统中如何实时自动装配和交互浏览的问题,提出一种基于SolidWorks二次开发自动装配的方法。用户在网页上确定定制方案后,服务器端和与服务器有固定联系的一台主机远程通讯,对SolidWorks二次开发后的自动装配程序安装在此主机上,服务器端远程启动主机上的自动装配程序,并接收装配完整的eDrawings文件,将三维模型反馈到网页上显示,用户可以在网页上实现虚拟交互浏览。该方法可以实现三维模型在多选择方案下的实时自动组装和网页上的虚拟交互。

以广泛应用的五金钳类工具为加工对象,以 STM32F103ZET6 为硬件电路的核心处理器,设计完成了一套自动化磨削装备人机交互操作系统,并根据该系统设计完成了机械磨削平台.该系统集成了一套基于嵌入式系统的五金钳类工具磨削加工的自动化装备,同时嵌入了弧面磨削的动态调节算法,可根据弧面尺寸和形状的不同,动态调节输入参数,自动计算出插补运动的路径,完成自动化磨削加工.调试结果显示,该系统运行平稳,差补准确.

针对现有三维图样技术在实际应用中存在的主要问题,提出了设计视图、模型与标注分区显示、集成标注等具体方法,解决了目前三维图样信息显示不清晰、无法满足复杂产品信息定义需求等关键问题。结合数字化环境下产品信息表达与数据一致性等需求,采用信息结构树保证了几何与非几何信息间的关联性。给出了三维图样系统的具体设计方案,以及相应可视化功能的具体实现方法,实现了基于ACIS与HOOPS联合平台的三维图样软件系统开发,在该系统中完成了典型零件的精度设计,验证了三维图样软件系统的实用性。

运梁车为桥梁施工重载运输设备,其走行系统由数十个轮胎组件组成,并通过液压悬挂均载结构与车架相连.在对运梁车进行结构有限元分析时,如何模拟液压悬挂均载结构的真实受力情况是建模的关键问题之一.为了解决此问题,文中在有限元建模时增加了多级均载梁结构,设定了合理约束,将多支点的运梁车结构建立为静定结构,保证了模型受力情况与实际情况完全相同.基于 ANSYS 软件的 APDL 语言建立了运梁车的有限元模型,详细介绍了建立均载梁结构模型的过程,完成了仿真计算,验证了该方法的可行性及正确性.