基于关键装配特性的离散化夹具概念设计算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51465045
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    45.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

From the viewpoint of both automated design and engineering application, the mapping relationship from key workpiece assembly characteristics to fixture configuration scheme is deep investigated by converting equivalently workpiece fixturing into workpiece-fixture system assembling. First of all, through constructing the quantitative description of the determination index as well as the hierarchical structure model of locating reference selection, the analytic hierarchy process method of selecting the locating reference is discussed. Secondly, according to the relationship between the the workpiece practical constraints, which are supplied by the locating point scheme, and the workpiece machining requirments, the inherent law between the workpiece motion status and the locating determination is investigated to establish the motion constraint algorithm for arranging the locating points on the selected locating references. Thirdly, the rubber band principle is studied to equivalently turn the arbitrary contact between workpiece and fixture elements into the point contact. By analyzing either the fixturing stability or the workpiece deformation at all mesh notes of clamping surface and at every variation of clamping force magnitude with the given step length, the iterative planning method is explored to determine the placement of clamping force. The reverse increment degression method can further be established to find the critical magnitude of clamping force. Finally, the decomposition of a clamping sequence into the hostorical application steps of clamping forces is revealed. Thus, the force super-ellipsoid volume increment of the rigid workpiece and minimum total complementary energy increment of the elastic workpiece between two adjacent clamping steps can be calculated. A relay shift algorithm is constructed to select the clamping sequence. The successful accomplishment of above stated creative suggestions can systematically build up the discrete algorithm for the conceptual fixture design. It can not only supply the basic theory and methodology for automated fixture design, but also provide the technical support for the fixturing scheme of workpieces with complex surfaces.
从自动化设计与工程应用的角度出发,通过将工件装夹等效为工件-夹具的系统装配,研究工件关键装配特性到夹具结构方案的映射关系。通过构造定位基准选择的层次结构模型及其决策指标的定量描述,研究选择定位基准的层次分析方法;根据定位点方案对工件的实际约束与加工要求的关系,揭示工件运动状态与定位确定性之间的内在规律,构建布局定位点的运动约束法;研究工件与夹具之间任意接触等效为点接触的橡皮筋原理,通过分析夹紧表面网格节点处与夹紧力大小按步长发生变化时的装夹稳定性与工件变形,寻求确定夹紧点的递推设计算法,建立搜索临界夹紧力大小的反向增量递减法;通过夹紧顺序分解为夹紧力作用步骤的历史过程,分析相邻夹紧步骤间刚性工件的力超椭球体积增量与柔性工件的最小总余能增量,构建规划夹紧顺序的接力切换法。从而构建系统的离散化夹具概念设计算法,拓展与完善自动化夹具设计的基础理论与方法,为复杂工件装夹方案的合理设计提供技术支持。

结项摘要

装夹布局离散型规划方法的内容主要包括下列四个方面:.(1)定位点布局规划方法 .通过构建定位基准选择的层次结构模型,利用标度法构造相邻两层的判断矩阵。反复验证判断矩阵的一致性,通过后特征矢量即为层权矢量。通过层权矢量的逐层相乘,所获得的组合权矢量即为定位基准选择的决策指标。综合定位确定性的总体数目条件、局部数目条件以及定位基准的决策方法,构建定位方案的迭代规划算法。.(2)夹紧点布局规划方法 .通过提出装夹稳定性的判断依据及其解算方法,实现工件“稳不稳”的定量描述;定义超椭球体积为装夹稳定量度,用以描述工件装夹时“有多稳”的问题;引入离散化思想,构建了以使装夹稳定量度达到最大为目标的复杂工件装夹布局规划模型,根据每一代的装夹稳定性,定义个体的适应度评价函数,提出装夹布局规划模型的遗传算法求解技术。.(3)单个夹紧力的变向增量递减算法.通过构建力的存在性分析模型及其求解方法,实现夹紧力是否有解的判断。再由力的可行性分析模型及其判断标准,实现给定的夹紧力是否合理的判断。考虑夹紧力的取值范围,以一定步长正向从最小值开始取值,根据当前值与上一次取值之间可行性的差异,确定下一次取值的步长及其方向,直至步长的绝对值在阈值范围之内。.(4)多重夹紧力的变向增量递减算法.针对仅有一个夹紧力的装夹布局,离散化夹紧表面为夹紧点后,起始于第一个网格节点,在具有力封闭的前提下,以一定步长选取相邻的两个夹紧力,根据力可行的差异确定步长系数的递减性,步长递减至阈值范围之内获得第一个夹紧点处的夹紧力,反复迭代计算直至最后一个网格节点,构建“1-夹紧力”的迭代规划算法。将多重夹紧力转化为一个极径和多个极角的描述方法,通过逐个离散化极角为微角,然后在每个微角处调用“1-夹紧力”设计算法形成“n-夹紧力”的迭代规划算法。.此外,在该项基金资助下,课题组对残余应力的产生机理、加工变形随应力释放的演变机制作了初步研究。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
A unified approach to multi-fixturing layout planning for thin-walled workpiece
薄壁工件多夹具布局规划的统一方法
  • DOI:
    10.1177/0954405415585240
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART B-JOURNAL OF ENGINEERING MANUFACTURE
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Qin Guohua;Wang Zikun;Rong Yiming;Li Qiang
  • 通讯作者:
    Li Qiang
高速切削钛合金TC4的表面粗糙度预测与控制方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    光学精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张运建;秦国华;侯源君;赵洋洋;谢文斌
  • 通讯作者:
    谢文斌
Mechanical lifting process of liquid steel metallurgy collision system
钢液冶金碰撞系统机械提升过程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    International Journal of Cotrol and Automation
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu Tiejun
  • 通讯作者:
    Wu Tiejun
基于力的存在性与可行性的夹紧力变向增量递减规划算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦国华;王华敏;叶海潮;吴竹溪
  • 通讯作者:
    吴竹溪
基于工件稳定性的全区域夹紧力变向迭代规划算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    兵工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦国华;孙烁;王华敏;左敦稳;吴铁军;鲁宇明
  • 通讯作者:
    鲁宇明

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其他文献

基于动力学与遗传算法的工件位置偏离预测与控制方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦国华;何志芬;王华敏;肖洁
  • 通讯作者:
    肖洁
基于材料非均匀性的铝厚板预拉伸残余应力的预测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦国华;林锋;左敦稳
  • 通讯作者:
    左敦稳
二氧化硫对小鼠不同组织器官的氧化损伤作用.
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟紫强;张波;秦国华
  • 通讯作者:
    秦国华
基于夹具实例信息的定位元件方案自动匹配算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦国华;侯源君;路冬
  • 通讯作者:
    路冬
基于最大公共子图挖掘和装夹性能分析的夹具耦合设计方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦国华;邱剑鹏;王华敏;吴铁军
  • 通讯作者:
    吴铁军

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

秦国华的其他基金

飞机结构件“残余应力-结构”的耦合加工变形预测及结构优化设计方法
  • 批准号:
    51765047
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
复杂零件多重装夹的性能模型、判断准则及设计算法
  • 批准号:
    51165039
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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