检索结果-南通市图书馆

作者：张静东北大学

学位级别：硕士

由于磨前齿轮滚刀能够使齿轮产生一定量根切,所以被广泛用作高精度硬齿面齿轮的粗加工刀具。粗加工时齿轮根切过深或过浅都对齿轮的磨后性能不利,这就要求合理控制齿轮的齿根根切量。但齿轮刀具使用厂普遍反映,根据目前所采用的计算公... 详细信息

由于磨前齿轮滚刀能够使齿轮产生一定量根切,所以被广泛用作高精度硬齿面齿轮的粗加工刀具。粗加工时齿轮根切过深或过浅都对齿轮的磨后性能不利,这就要求合理控制齿轮的齿根根切量。但齿轮刀具使用厂普遍反映,根据目前所采用的计算公式设计的滚刀,往往加工不出所需要的齿轮根切量,所以有必要对磨前滚刀齿形进行优化设计。本文首先根据齿轮范成原理建立了磨前齿轮齿形的数学模型,利用磨前滚刀的齿形参数表示磨前齿轮的各段齿廓曲线的方程,包括主渐开线、辅助渐开线和齿根过渡曲线的方程,并推导出了根切圆半径和齿根过渡曲线曲率半径的计算公式。然后,针对双圆角磨前滚刀,根据生产中对凸角参数的要求,确定了磨前滚刀齿形参数优化的方法及其目标函数和约束方程,探讨了设计变量对其的影响规律,明确了优化设计的流程。利用Matlab软件的绘图和计算功能,演示整个优化设计过程,收到了良好的效果。最后,在UG软件中建立滚刀的齿条刀具和齿坯的模型,利用UG的二次开发进行滚齿加工的动态仿真,可以清晰的看到齿轮齿廓的形成和根切现象的产生。结果表明,使用Matlab进行廓线方程的计算和在UG中进行加工仿真得到的根切圆半径,与实际加工齿轮的根切值基本吻合,验证了理论计算的正确性。本文研究磨前滚刀加工齿轮的廓线方程和滚刀齿形的优化设计,有利于设计合理的滚刀齿形,可以减少甚至避免试切费用、缩短试制周期。

关键词：磨前滚刀凸角根切曲率半径

全断面隧道掘进机滚刀磨损实时监测系统的研究

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全断面隧道掘进机滚刀磨损实时监测系统的研究

作者：王飞东北大学

学位级别：硕士

随着我国现代化进程的推进,全断面隧道掘进机在道路交通、国防工程、水利水电和城市建设中得到了广泛的应用。滚刀作为全断面隧道掘进机主要的破岩工具,因刀具磨损而更换的刀圈数量达到80%,磨损实时监测是全断面隧道掘进机亟待解决的技... 详细信息

随着我国现代化进程的推进,全断面隧道掘进机在道路交通、国防工程、水利水电和城市建设中得到了广泛的应用。滚刀作为全断面隧道掘进机主要的破岩工具,因刀具磨损而更换的刀圈数量达到80%,磨损实时监测是全断面隧道掘进机亟待解决的技术难题。本文以电涡流传感器为监测工具、CC2530单片机采集数据、无线和有线相结合的方式传输数据以及C++语言开发上位机平台,研制了滚刀磨损实时监测系统,工作人员可根据上位机监控中心的磨损曲线判断滚刀磨损程度,及时做出换刀决策。本文主要研究内容如下:（1）结合全断面隧道掘进机的结构特点和工作环境,对监测系统的整体方案进行设计,包括传感器的结构布置,下位机和上位机的功能规划,并采用无线和有线相结合的方式传输数据,保证数据传输的可靠性。（2）根据Ansoft Maxwell软件仿真结果,结合硬件电路,设计出了针对滚刀磨损监测的大量程、线性度好的电涡流传感器。软件编程实现了数据的采集、数据包的无线发送和接收等功能。（3）以电涡流传感器为监测工具,17英寸滚刀为被测对象,建立了位移和电压的函数关系。通过温度补偿实验确定电压漂移量,采用修正表补偿温度引起的误差。并且通过不对中和抗干扰性实验,验证了电涡流传感器能适合恶劣的工作环境。（4）在visual studio 2010环境中开发了全断面隧道掘进机滚刀磨损监测系统的上位机部分,采用“多线程”编程实现数据接收,提高程序运行的效率。调用第三方工业控件Iocomp ActiveX高效实时动态显示磨损曲线,并设置阈值报警提示,为TBM工作人员提供直观的磨损量。本文开发的全断面隧道掘进机滚刀磨损实时监测系统,工作人员可根据上位机监控中心的动态磨损曲线判断滚刀磨损的失效形式,做到“视情换刀”,避免引起滚刀级联失效及刀盘损坏等事故发生。同时,保存下来的磨损数据对于分析研究滚刀磨损机理和寿命预测也有重要的参考价值。

关键词：全断面隧道掘进机电涡流传感器滚刀磨损实时监测

二维Delaunay网格生成及其并行化研究

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二维Delaunay网格生成及其并行化研究

作者：钟海东北大学

学位级别：硕士

网格生成是数值模拟的前处理步骤,既是至关重要的一环也是制约后者性能的关键因素。随着计算机技术不断革新及数值模拟在科学计算领域的应用,大规模工程与科学计算需求的日益迫切,在网格生成领域掀起了对并行网格生成技术的研究热潮。... 详细信息

网格生成是数值模拟的前处理步骤,既是至关重要的一环也是制约后者性能的关键因素。随着计算机技术不断革新及数值模拟在科学计算领域的应用,大规模工程与科学计算需求的日益迫切,在网格生成领域掀起了对并行网格生成技术的研究热潮。本文围绕网格生成及并行化这个需求,基于Delaunay法,研究了二维串行Delaunay网格生成、二维并行Delaunay网格生成和网格分区三个相关联的问题,实现了相应的算法。主要研究内容包括:（1）基于Delaunay三角剖分法和Voronoi图相关特性,通过采用Bowyer-Waston增量插点算法,实现了二维串行Delaunay网格生成程序DM2D。并针对边界恢复与网格优化问题,通过引入对角交换、去除坏单元以及弹性平滑等优化方法,在一定程度上能够提高网格生成的质量。（2）基于二维串行网格生成程序DM2D,采用L?hner提出的域定义网格方法,通过引入区域分解思想,利用网格分区策略,实现二维并行Delaunay网格生成程序PDM2D,它能利用16核以及256GB的计算资源在几分钟内生成超过十万个三角形网格单元。（3）基于Metis中Mpmetis算法中的多级分区法实现网格分区,同时采用Kalayci的反应式随机禁忌搜索,设计多级反应式禁忌搜索法M-CGT。为了充分利用多级算法的优势,将基于团结构的粗化策略应用于粗化阶段,将反应式禁忌搜索算法与贪婪算法应用于初始分区及细化与还原阶段。它能比较快地缩小图的规模,同时保证较好的分区效果。（4）最后研究计算机图形学基础及基于OpenGL的OpenCASCADE技术,设计了二维Delaunay网格生成程序DM2D及其并行化。以OpenCASCADE相关模块为切入点,首先设计了合理的输入输出数据接口,实现与CAD建模软件相衔接;其次基于可视化实时显示操作结果,降低了操作难度;然后在串行网格生成的前提下实现并行网格生成,提高网格生成效率。最后在完成网格生成之后使用网格优化模块开展网格检测,针对发现质量不高的网格及时修改,保证得到的网格能够完成数值模拟过程并达到预定精度。

关键词：网格生成并行网格生成网格分区 Delaunay法 Bowyer-Waston算法多级分区法

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基于改进S曲线的机器人平滑轨迹规划研究

基于改进S曲线的机器人平滑轨迹规划研究

作者：周丰禄东北大学

学位级别：硕士

在弧焊、喷涂这些机器人大量应用的领域,机器人运动轨迹不平滑会导致加工缺陷,降低轨迹跟踪精度,造成关节的冲击和振动,加快传动元件磨损。为提高轨迹规划算法的平滑性,本文以六自由度协作机器人UR5为研究对象,在建立其运动学模型的基础... 详细信息

在弧焊、喷涂这些机器人大量应用的领域,机器人运动轨迹不平滑会导致加工缺陷,降低轨迹跟踪精度,造成关节的冲击和振动,加快传动元件磨损。为提高轨迹规划算法的平滑性,本文以六自由度协作机器人UR5为研究对象,在建立其运动学模型的基础上,对机器人空间直线的速度规划、姿态规划和自由曲线的速度规划进行研究,旨在设计开发出一套兼顾平滑性和运动效率的轨迹规划算法,主要研究内容如下:首先,针对直线速度规划计算量大、平滑性较差和运动效率低等问题,提出了加加速度连续的改进S曲线速度规划算法。基于S曲线模型和正弦曲线模型构造了加加速度连续的正弦S曲线,并提出了正弦占比系数用来确定正弦相位的比例,以简化曲线的确定过程。通过分析四种可能轮廓的临界约束条件,对正弦S曲线的构造进行了详细的分析并给出了各运动学参数的完整解析解。同时,针对时间周期误差问题,分析了正弦S曲线的特性和各参数间的单调性关系,并据此提出了基于时间向上圆整的周期圆整方法。通过不同的运动学参数调整策略,实现了周期误差的补偿,保证了运动的平滑性。其次,针对姿态变换运动不自然且运动速度存在突变的问题,提出了一种基于球面线性插值和正弦S曲线的姿态规划算法。通过对单位四元数空间与欧式空间的映射关系的分析,建立了两个姿态间的球面线性插值算法。针对等参数插补存在的角速度突变问题,基于正弦S曲线速度规划算法对插补参数进行计算。并对机器人的位置姿态同步规划算法进行了讨论,以满足始末位姿要求,保证了位姿运动的同步性。再次,针对自由曲线中传统非均匀有理B样条规划难以满足全曲线轮廓误差约束的问题,提出了基于双向插补思想和正弦S曲线的规划算法。通过对插补参数计算误差的分析,给出了一种具有预估校正思想的精确求解方法,并在速度前瞻阶段对速度极值点进行正反向修正。完成前处理后,在双向速度规划过程中基于正弦S曲线自适应地调节进给速度,并对正反向插补的会合进行了详细的分析,满足了全曲线轮廓误差的约束。最后,基于以上研究,在Matlab中编写算法程序进行仿真测试,并将规划的轨迹数据通过机器人操作系统框架传输到UR5的控制器,对提出的平滑轨迹规划算法进行验证。结果表明,本文提出的改进S曲线速度规划相比S曲线平滑性得到了提高,非均匀有理B样条的双向自适应正弦S速度规划满足全曲线轮廓误差约束且平滑性较好。

关键词：平滑轨迹规划笛卡尔空间改进S曲线 NURBS插补四元数姿态规划

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铝母线加工带锯床改造设计研究

铝母线加工带锯床改造设计研究

作者：庄安泰东北大学

学位级别：硕士

现代工业里铝是不可替代的,因为其较低的密度,应用的领域十分广泛,尤其是机械、建筑以及航空等行业。我国电解铝工业从30年代到2001年逐渐发展,原铝产能达到了 430多万吨,跃居到世界第一位,随着产能进一步攀升,2009年原铝产量达到1300... 详细信息

现代工业里铝是不可替代的,因为其较低的密度,应用的领域十分广泛,尤其是机械、建筑以及航空等行业。我国电解铝工业从30年代到2001年逐渐发展,原铝产能达到了 430多万吨,跃居到世界第一位,随着产能进一步攀升,2009年原铝产量达到1300多万吨,出现过剩。随着电解铝技术的发展,电解槽槽型愈来愈大,目前世界上最大的槽型是我国的600kA电解槽。而电解槽槽型的增大给电解铝工程施工带来较大难度,一般240kA以下电解槽的立柱母线加工使用立式带锯,400kA以上的电解槽由于立柱母线连接形式发生了根本变化,立式带锯已经不能满足施工现场加工的需要。针对以上问题,本文根据电解铝工程现场实际需要,对一台立式带锯床进行了应用改造,以满足现场对400kA立柱铝母线的加工要求。主要完成了以下工作:(1)利用施工现场的有限条件将立式带锯床改造为卧式带锯床,一些有用的部件加以利用,对导向装置、锯架装置、带锯条支架机构、工作台等进了设计。确定了带锯条、锯切用量的选择方法。(2)放弃了立式带锯的驱动系统,对改造后的卧式带锯重新进行驱动系统设计,采用变频电机驱动带轮,经过计算确定了驱动电机、带轮、同步带的型号。(3)采用原有立式带锯的液压系统,将该系统用于卧式带锯的工作台驱动,按照新的工况条件经过计算校核了液压缸、油泵、电机等。确定了液压系统的油路及系统的其他元件。(4)改造后的卧式带锯采用简单的电气操作系统进行控制。改造完成的带锯床经过工程实践,锯切效率达到130cm2/min,满足施工现场对400kA电解槽立柱母线的加工要求,不但加工质量得到保障,还节约了施工的成本。

关键词：锯床铝母线传动系统液压系统

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薄壁件冲压成形仿真与分析

薄壁件冲压成形仿真与分析

作者：汪历东北大学

学位级别：硕士

薄壁冲压件大量应用于汽车、航空、航天等领域。薄壁件的成形过程是包括几何非线性、材料非线性、边界条件非线性等问题的复杂弹塑性大变形力学过程,使用经验公式设计模具往往达不到理想的质量,尤其对于日趋精密的产品。因此目前科研机... 详细信息

薄壁冲压件大量应用于汽车、航空、航天等领域。薄壁件的成形过程是包括几何非线性、材料非线性、边界条件非线性等问题的复杂弹塑性大变形力学过程,使用经验公式设计模具往往达不到理想的质量,尤其对于日趋精密的产品。因此目前科研机构和企业在薄壁件冲压模具设计和工艺制定之前越来越多地使用了计算机仿真,计算机仿真能有效缩短产品开发周期,有效预测成形过程的质量问题。本文正是以此为目的,取某航空发动机上一圆形拉深薄壁件为研究对象,对该薄壁件冲压成形过程进行了计算机仿真和分析。本文主要是从以下三方面进行了研究：(1)弹塑性理论在薄壁件冲压成形仿真中的应用,薄壁件冲压成形仿真中自适应网格划分、单元类型、接触类型等关键技术的研究,讨论了仿真结果。(2)利用正交试验方法对薄壁件冲压成形计算机仿真中三个主要的成形工艺参数：凸模速度、压边力、摩擦系数分别取三水平进行了组合试验,采用方差分析法对成形工艺参数进行了优化,得出三个影响成形质量主要因素对成形质量影响的显著度,预测了这三个主要因素影响成形质量的趋势。(3)基于目前对薄壁冲压件轻量化的需求,根据铝合金板材和钢板在力学性能和机械性能方面的差异,讨论两者在计算机仿真过程中成形参数的不同,对成形参数进行较大幅度的修改而获得了良好的成形质量。提出在同类型薄壁件冲压成形中用铝合金板材替代钢板具有可行性。

关键词：薄壁件计算机仿真正交试验参数优化替代材料

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刚柔耦合行星齿轮减速器仿真研究

刚柔耦合行星齿轮减速器仿真研究

作者：董海龙东北大学

学位级别：硕士

行星齿轮传动因其具有单位体积承载能力大、传动效率高、传动比大等优点被广泛应用于各种高速重载设备的传动机构上。封闭差动式行星齿轮传动是多级行星齿轮传动常用的一种结构形式,相比于一般的行星齿轮传动其结构更加紧凑,因而单位体... 详细信息

行星齿轮传动因其具有单位体积承载能力大、传动效率高、传动比大等优点被广泛应用于各种高速重载设备的传动机构上。封闭差动式行星齿轮传动是多级行星齿轮传动常用的一种结构形式,相比于一般的行星齿轮传动其结构更加紧凑,因而单位体积承载能力更强。目前市场上还没有见到我国自主研发的封闭差动式行星齿轮减速器的成型产品,为了打破国外在大型高速重载传动设备上的垄断,提高我国机械产品的竞争力,本文以封闭差动式行星齿轮减速器为研究对象,在大量阅读国内外相关文献和理论学习的基础上,利用传统设计方法和现代分析手段进行初步的结构设计和仿真研究。本文的主要工作内容如下：(1)利用传统设计理论对所要研究的封闭差动式行星齿轮减速器的主要构件进行结构参数的设计计算,对齿轮啮合中容易受损的齿面和齿根进行齿面接触强度校核和齿根弯曲强度校核,并对系统的核心构件柔性销进行强度校核;最后根据设计得到的结构参数建立行星齿轮减速器的三维模型。(2)利用多体系统动力学分析软件ADAMS对导入的行星齿轮减速器三维模型进行整机的运动学分析,将仿真得到的传动比与理论计算值进行对比,二者数值相同;修改约束后进行多刚体动力学分析,将仿真得到的各级齿轮啮合副的啮合力与理论计算值进行对比,发现数值有一定波动,这是由于轮齿在不同的啮合位置啮合力不同以及啮合时有冲击碰撞所造成的。(3)利用大型有限元分析软件ANSYS对第二级行星齿轮传动结构中承载较大的系统关键构件柔性销进行静力学有限元仿真分析以及对理论计算中应力较大的第一级行星齿轮传动的太阳轮与行星轮这一对齿轮啮合副进行三维有限元接触分析,仿真结果均能够满足相应的强度要求。(4)在多刚体系统动力学分析的基础上,考虑系统关键构件柔性销的弹性变形,利用有限元分析软件ANSYS对柔性销进行柔性化处理,得到柔性销的模态中性文件,导入ADAMS中进行刚柔耦合动力学仿真分析,得到柔性体柔性销的应力云图,其最大值比静力学有限元仿真结果稍大,但远小于许用应力;将齿轮副啮合力仿真结果与多刚体系统动力学分析的仿真结果进行对比,发现使用刚柔耦合模型进行动力学仿真所得到的啮合力曲线的数值波动明显比使用刚体模型进行动力学仿真得到的啮合力曲线的数值波动要小很多。封闭差动式行星齿轮减速器因其使用了集成式柔性销轴承这一构件从而有效减小了齿轮接触时的峰值载荷,相比于一般的行星齿轮减速器具有更强的单位体积承载能力。本文以国内外重载设备中普遍使用的行星齿轮减速器的性能参数为例介绍了封闭差动式行星齿轮减速器的设计计算和仿真分析方法,为以后该类型产品的深入研究和实际生产奠定了基础。

关键词：刚柔耦合行星齿轮封闭差动 ADAMS ANSYS

Q345R压力容器钢焊接接头动态断裂韧性的研究

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Q345R压力容器钢焊接接头动态断裂韧性的研究

作者：王子楠东北大学

学位级别：硕士

基于多孔介质理论的振动流化床流化质量的研究

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基于多孔介质理论的振动流化床流化质量的研究

作者：张双田东北大学

学位级别：硕士

流态化作为一种重要的气固相间物理操作技术已被广泛应用于能源、化工、冶金等领域。流化床是典型的流态化多相流操作技术,但目前以实验手段研究流化床内的流动特性、化学反应在模型放大、设备优化、结果预测等方面仍显不足,而以流体力... 详细信息

流态化作为一种重要的气固相间物理操作技术已被广泛应用于能源、化工、冶金等领域。流化床是典型的流态化多相流操作技术,但目前以实验手段研究流化床内的流动特性、化学反应在模型放大、设备优化、结果预测等方面仍显不足,而以流体力学为基础的CFD技术在解决这些问题时可以较轻易的采集到更全面和更深层次的信息,节省实验费用,缩短研究周期。振动流化床是在普通流化床的基础上加入振动场,很多文献中报道振动场的引入可以改善床层流态化,提高气固接触效率,强化传热传质过程,但床内的流动状态也将变的更加复杂,使研究变的更加困难。本文结合文献中的实验数据,研究三种不同开孔率的分布板(a=6%,α=9%,α=12%)对振动流化床流化质量的影响。利用计算流体力学软件Fluent6.3中的欧拉-欧拉双流体模型,并采用目前已被证实可靠的曳力模型、湍流模型等进行了数值模拟,模拟过程中使用自定义函数定义振动流化床的振动模型,同时利用多孔介质模型对分布板进行简化。研究结果表明,多孔介质模型可以成功代替分布板,并可利用仿真实验法确定影响多孔介质压降特性的两个重要参数：粘性损失系数和惯性损失系数。在分布板开孔率对流化质量影响的研究中发现：分布板的引入能够促进床内初始气泡的生长和上升,降低床层压降及压降RMS值,强化低床层的气固接触,提高该床层物料流化的均匀性,进而改善颗粒流化质量;分布板开孔率对床层压降、物料的床层分布影响较小,但随着开孔率的减小床层压降波动变小,流化均匀性变好;当开孔率小于9%之后,分布板压降对低床层流化效果的改善将不再持续下去。综合权衡各参数之后,确定褐煤干燥过程中较适宜的床层压降比为0.17。在研究多因素对流化质量的影响时,发现表观气速和振动强度较分布板开孔率对流化质量的影响要显著,即通过对表观气速、振动强度参数的调整更易实现床层稳定的流态化;同时,在一定约束范围内,根据实验结果所建立的流化质量的无因次关联式对振动流化床的设计和实际工程应用具有指导意义。

关键词：振动流化床流化质量多孔介质理论分布板

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辊轧叶片CAD系统开发与工艺参数分析

辊轧叶片CAD系统开发与工艺参数分析

作者：杜星东北大学

学位级别：硕士

叶片作为航空发动机内能量转换的关键零件,必须具有很高的强度、优良的机械性能、复杂的几何形状、极高的表面光洁度和加工精度。在众多的加工工艺中,叶片辊轧成形不仅加工成本低、生产效率高,还能够获得优异的产品组织性能,提高叶片的... 详细信息

叶片作为航空发动机内能量转换的关键零件,必须具有很高的强度、优良的机械性能、复杂的几何形状、极高的表面光洁度和加工精度。在众多的加工工艺中,叶片辊轧成形不仅加工成本低、生产效率高,还能够获得优异的产品组织性能,提高叶片的疲劳特性,是目前航空发动机制造业广泛采用的叶片加工方法。叶片辊轧工艺需要高精度辊轧模及其坯料的设计,针对叶片辊轧工艺,开发辊轧叶片CAD系统,可以大幅度缩短辊轧模具的设计周期,提高产品的设计精度。利用CAE方法对叶片辊轧过程进行仿真分析,可以获得辊轧过程中的精确信息,方便对辊轧工艺参数和叶片辊轧规律进行研究。本文运用UG二次开发技术,完成了辊轧叶片专用CAD系统的设计。并利用DEFORM-3D对叶片辊轧过程工艺参数进行分析,主要工作内容如下： (1)用Excel管理叶身设计数据,实现设计数据的自动存取;初始化设计数据,包括叶型边部数据处理、边部圆拟合、盆背线坏点的去除和数据格式的判断与转换等。 (2)辊轧件设计。主要包括辊轧件坐标系的确定、叶尖叶根延伸、叶盆叶背曲线多项式拟合、坐标变换、榫头添加以及其它辅助操作。其中,重点研究了叶身型面中弧线以及最大内切圆的求解问题。 (3)辊轧模具设计。内容共有叶身型面重新取点,盆背余量加放及边部光顺,模具型面转换以及添加辊轧模块等。 (4)辊轧坯料设计。包括锻件设计和挤压件设计,锻件设计分为设计型面重新取点、锻件型面设计、叶尖叶根延伸、榫头拔模、榫头分模及定位凸台添加等;挤压件设计主要包括挤压件叶身设计和挤压件榫头设计。 (5)运用基于UG/KF规则的UDF技术,通过二次开发建立了叶片榫头、辊轧模模块及定位凸台的自定义特征库,实现UDF特征任意位置插入。 (6)通过叶片辊轧成形仿真完成模具型面前滑值的计算,揭示了叶片辊轧过程中辊轧力的变化规律。分析表明,叶片辊轧过程中的前滑随着摩擦系数、压下量的增大而增大;叶尖余量对叶片轧制过程中的辊轧力无影响,进排气边余量增大导致辊轧力有所增大,但增幅不明显,而辊轧力随着盆背余量的增加而迅速增大。本文开发的辊轧叶片CAD系统与UG无缝集成,界面友好,能够在很大程度上减轻设计人员的工作量,缩短设计周期,具有一定的实用价值;辊轧工艺参数分析,对辊轧模具、坯料设计提供了可靠的理论依据。

关键词：叶片辊轧 CAD UG二次开发模具设计工艺参数分析