技术成熟度评价被广泛应用在航空航天等复杂结构产品的制造领域,关键技术要素识别是技术成熟度评价的前提和基础。为改进传统关键技术要素识别方法存在的过于依赖专家主观经验、需要有充足的信息储备和先验知识以及不确定性大等不足,提出一种基于粗糙集和信息熵的技术成熟度关键技术要素量化识别方法。首先,将粗糙集理论中的属性重要度概念引入关键技术要素识别中,利用属性重要度对关键技术要素的重要程度进行评价;其次,引入信息熵对评价结果进行修正,以削弱专家评价过程中的不确定性,用修正后的技术要素重要度量化评价结果;然后,根据修正的技术要素重要度量化指标筛选出产品研制中处于关键地位的关键技术要素;最后,通过实例对该方法的有效性进行了验证。结果表明该方法可提供量化指标,可操作性强,具有良好的工程应用价值。

针对聚晶金刚石复合片精加工后需达到镜面级表面的指标要求,基于正交试验法优化聚晶金刚石复合片精加工工艺参数,采用极差分析法处理试验数据,并绘制试验指标与各试验因素间的关系曲线图,得出了各因素对表面粗糙度的影响规律,并以此为基础优化工艺参数,进行聚晶金刚石复合片镜面加工工艺优化研究。研究表明:抛光盘转速和研抛时间对工件表面粗糙度影响较大,各因素对表面粗糙度的影响程度按从大到小的顺序依次为:抛光盘转速、研抛时间、研抛压力和抛光液磨料粒度。采用优化后的最优工艺参数组合进行加工试验,当研抛压力为90 kPa、抛光盘转速为1 200 r/min、抛光液磨料粒度为1 μm、研抛时间为30 min时,得到了表面粗糙度Ra为0.019 μm的质量表面,达到了聚晶金刚石复合片镜面加工(Ra<0.02 μm)的效果。

为研究泡沫铝材料填充方钢管结构的动态减振性能,分别对空方管、无粘胶和有粘胶的泡沫铝填充方管3种形式的阻尼性能进行实验和仿真研究,并分析其阻尼作用机制。结果表明,泡沫铝材料的填充能显著提高空方管的阻尼性能,采用粘胶的连接方式对于阻尼性能的提高是有限的,无粘胶(配合连接)的连接方式更为有利。

再制造是能够将废旧零/部件恢复其原有尺寸和性能的一项关键技术,为此针对废旧起重机臂架的再制造设计了一种利用高压水射流清洗技术,可以自适应不同曲率、高度的新型臂架清洗装置。分析了射流打击力与漆膜附着力之间的关系,研究了喷嘴射流压力及清洗器进给速度等工艺参数对污染物清洗效率的影响,验证了清洗装置的实用性,实现了将超高压水射流绿色高效清洗技术应用于臂架清洗试验。试验结果表明:该清洗装置在喷嘴直径为0.4 mm,靶距为20 mm,出口压力为180 MPa,清洗装置行走速度为0.6 m/min时能够很好地完成清洗任务并满足工程机械汽车起重机臂架再制造清洗工序要求。该清洗装置解决了工程机械臂架表面清洗难题,为后续无损检测及修复奠定了基础。

具有立体定向技术的放疗机器人在治疗胸腹腔肿瘤时,人体的呼吸运动给肿瘤精准定位造成的干扰无法忽视。为了补偿呼吸运动,提高放疗机器人的治疗精度,采取的主要方法是呼吸实时跟踪技术,即通过建立体内肿瘤和体表标记点之间的关联模型,由标记点的运动预测肿瘤位置,从而调节机械臂射束进行精确放疗。针对肿瘤呼吸运动跟踪建模问题,设计了一款三维肿瘤呼吸运动模拟器,该模拟器可以稳定地模拟肿瘤和标记点之间非线性和时滞的运动关系,为放疗机器人的肿瘤呼吸运动跟踪模型提供数据来源与验证平台。

结合实车振动舒适性试验,对人椅系统的振动特性进行了分析,结果表明:除坐垫外座椅靠背、人体头部振动对驾乘人员的舒适性具有较大影响。根据底板-坐垫传递函数、底板-头部传递函数,采用Matlab编程及遗传算法对集中参数人椅模型进行了参数识别,并利用所识别出的参数计算了各模型传递函数理论值。借助视在质量验证了模型参数的合理性,并通过分析各模型传递函数理论值与试验值的拟合优度,得出三自由度带框架质量的并联人椅模型,能够较准确地预测实车振动特性。

为观察疏通3D打印机喷嘴装置的运动情况,利用 UG 软件首先对组成装置各部分零件建立了三维实体模型,然后对所建立的各部分零件进行虚拟装配,进而对装置进行运动仿真,该方法可直观地观察疏通3D打印机喷嘴装置的具体过程,并在此基础上成功研制出物理样机,为更加优化疏通3D打印机喷嘴装置提供了依据和有益参考。

色彩信息是一个物体不可或缺的元素,当前基于FDM的3D打印机无法完成彩色3D打印,从而阻碍了3D打印件视觉表现力。为了解决这一问题,在深入研究FDM 3D打印机工作原理的基础上,对传统3D打印机挤出装置进行了改进,设计了一套基于CMYK-W的彩色3D打印机挤出装置。通过打印试验,将打印件的色彩信息与标准比色卡比对,验证了所设计的彩色3D打印机挤出装置达到设计要求,为彩色3D打印技术的进一步研究提供了一种有效的解决方案。

根据“水蜘蛛”作业的特点,以格特拉克(江西)传动系统有限公司DCT工厂为研究实例,对一中心多分区策略(1CNP)下的“水蜘蛛”作业系统进行配置研究。基于Plant Simulation仿真软件构建8个仿真模型进行24组仿真实验,得到24种配置情况下“水蜘蛛”作业系统完成相同搬运任务的输出参数;将仿真的输入和输出参数作为投入与产出变量,基于超效率数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)评价模型对24种配置进行效率评价,得到最优配置为分区一有3个“水蜘蛛”,分区二有1个“水蜘蛛”,“水蜘蛛”的可用性为100 %。

前桥是载货汽车最重要的承重部件,需要承受不同方向的载荷和转矩。为了校核某新型前桥设计的安全性和可靠性,分别对该前桥在垂向跳动工况、制动工况、转弯工况以及转弯制动工况的受力进行力学分析,获取不同工况下的载荷。采用HyperMesh软件建立前桥有限元分析模型,并且基于理论分析的载荷,对其进行强度分析,分析结果表明其在4种典型工况下的最大应力值分别为379.0、490.9、267.0、533.5 MPa,均小于材料屈服强度,其中在制动工况和转弯工况时的安全系数均小于目标安全系数1.2,不满足设计要求。基于4种典型工况对前桥进行台架试验,获取测试点的应变数据,采用Ncode软件将其转换成应力值。台架试验强度对标结果表明其与有限元分析结果相接近,误差率均小于10 %。为了减小应力集中,将板簧支座与前梁过渡连接处修改得更加平滑,改进方案的分析结果表明其在4种典型工况的最大应力值分别降低了21.3 %、17.0 %、28.4 %和17.3 %,并且改进之后前桥在转弯工况和转弯制动工况的安全系数均大于1.2,满足设计要求。

针对某款纯电动厢式运输车在山区城市道路行驶爬坡能力不足问题,对影响整车性能的动力系统主要部件参数匹配方法进行分析,以续驶里程为约束,以提高最大爬坡度为目标,采用DOE正交试验法对传动系统传动比进行优化,运用Cruise软件建立整车模型,对优化前、后动力性能进行对比仿真分析,结果表明:优化后,纯电动厢式运输车爬坡能力明显增强,且加速性能略有提升。

针对挖掘机动臂结构优化过程中需要反复调用ANSYS有限元软件,导致应力强度控制难度大、优化过程繁琐且效率低下的问题,提出一种基于BP神经网络预测动臂应力的方法。通过在挖掘机动臂结构优化设计软件中设定截面选取规则,选取应力普查的截面导出截面应力样本,并在MATLAB中运用BP神经网络建立挖掘机动臂应力预测模型。以中小型挖掘机动臂为例,建立基于动臂应力普查的约束,获取应力预测样本,运用建立的神经网络预测模型对动臂应力进行预测。结果表明,网络预测应力值与实验数据吻合且误差小于6.80 %,建立的预测模型能提高动臂结构的优化效率。

针对车辆行驶过程中容易受到地面白噪声影响问题,创建了四自由度四分之一车辆被动悬架模型,推导出车辆垂直方向动力学方程式。构造了混合目标函数,采用改进粒子群算法对四自由度四分之一车辆被动悬架模型约束参数进行优化。建立车辆被动悬架系统仿真模型,在不同行驶速度下,通过Matlab/Simulink软件进行动力学仿真,与优化前仿真结果进行对比。仿真结果显示,优化后车辆被动悬架驾驶员头部垂直方向加速度、簧载垂直方向行程及非簧载垂直方向位移的均方根最大值分别减少了51.0 %、45.4 %和40.7 %,车辆垂直方向振动峰值明显降低。采用改进粒子群算法优化车辆被动悬架系统,可以提高车辆行驶的稳定性,改善驾驶员乘坐的舒适度。

针对某非标制造企业生产环境和企业实际需求,应用Arena仿真软件完成数据分析处理、订单预测、实际工时定额测定、原始仿真模型建立、改进策略分析与仿真优化方案对比等方面的研究,为企业提供可靠的制造系统改进策略,使企业能够以较低的成本达到消除生产瓶颈、提高生产效率的目标。通过实例分析表明,该仿真模型成功模拟了企业实际生产过程,并通过实施改进策略有效地提升了制造系统效率,满足了企业的实际需求。

利用有限元分析软件ANSYS,对动臂式塔机进行了地震激励下的动态响应分析。选用El-Centro波作为输入,得到塔机4个特征节点在地震激励下节点位移幅值随起重臂仰角变化的响应曲线。同时参照可靠性严重度评级表制定了敏感度参照表,表征位移幅值对起重臂仰角的敏感程度。敏感度越高,表明在地震载荷作用下节点位移幅值随仰角变化越快。计算结果表明:随着仰角的增大,塔机X向的位移快速增长,最大值与最小值相差14倍,属于高度敏感,即塔机在X向的摆动增幅最大。故在塔机不工作时,应使起重臂仰角处于低仰角状态,减轻地震载荷影响。

采用DEFORM-3D有限元软件分析了两孔、三孔及四孔模具静液挤压镁合金棒材的过程。通过MSC.MARC软件对多孔模具的刚强度进行分析。在此基础上,进一步分析了四孔模具的结构设计对成形的影响。结合正交试验方法分析模孔位置、模具类型、定径带长度及模具温度对挤压力和出口流速均匀性的影响。选择较优的结构设计方案实现多孔模具棒材的成形过程分析。

使用挡风玻璃自动切割机切割汽车挡风玻璃前,需要对车身进行找正定位。简要介绍了各类找正方法,在指出其应用局限性的基础上,提出了基于计算机视觉的车身找正方法。在车身顶部指定位置放置标定纸并用摄像机拍摄,获取特征点像素坐标,然后根据标定公式获取特征点世界坐标。通过和标准位置特征点世界坐标比较,计算出车身偏移距离和转动角度。该方法找正效率高,具有一定的推广应用价值。

分析了结构化工艺系统对实现工业智能化的重要性,并给出了系统整体架构图。在此基础上进一步阐述了结构化工艺系统需要开发的主要模块及其实现的功能;详细介绍了如何在Teamcenter环境下实现各个模块功能的设计方案及相关界面设计。

以纳米CaF₂作为固体润滑剂制备了3种CaF₂含量不同的纳米改性Al₂O₃/TiB₂/CaF₂自润滑陶瓷刀具对45钢和40Cr进行切削试验。研究CaF₂含量对前刀面摩擦因数及刀具切削性能的影响,总结了切削温度与切削功率的关系;通过扫描电镜(SEM)观察了刀具前、后刀面的磨损形貌,证明了纳米改性自润滑陶瓷刀具的自润滑性能。结果表明,刀具材料中的CaF₂含量和切削温度对自润滑刀具的自润滑性能都有影响。在45钢切削试验中,切削温度较高,刀具CaF₂含量与刀具的材料切削总量成反比。在40Cr切削试验中,切削温度较低,与ATF1陶瓷刀具相比,CaF₂含量较高的ATF5、ATF10陶瓷刀具在切削过程中刀具前刀面摩擦因数显著降低,其中用CaF₂含量最高的ATF10陶瓷刀具得到的材料切削总量最高,表现出了明显的自润滑性能和最好的切削性能。

在注塑过程中,随形冷却通道可有效降低模具的温度、提高产品质量。随形冷却通道由多段弯孔构成,基于电解加工原理提出自导向弯孔的加工方法。研究了弯孔的加工原理和曲率控制原理,设计了弯孔加工装置,在此基础上,开发了基于Contex M3 ARM微控制器的数控系统,以实现自导向弯孔电解加工的实时控制与人机交互。

温控器下壳体存在翘曲变形、收缩不均等问题。针对这些问题,基于Moldflow软件与Pro/E软件对温控器下壳体建立三维模型和型腔设计,并利用EMX外挂工具进行模架添加,完成塑件的热流道注射模具设计。热流道技术及结构创新设计的有效结合能够使模具结构合理、布局紧凑,获得更佳的成型质量。

为了实现小直径固体火箭发动机包覆层厚度实时、非接触且高精度的测量,设计了一套应用激光位移传感器实现高精度的非接触式测量系统。本系统通过伺服控制系统、大长度悬臂梁、激光位移传感器以及计算机控制系统的精密结合,保证了系统能够精准的对包覆层厚度进行实时在线测量。主要介绍了系统的构成、检测原理、误差分析以及部分实验分析。该系统操作简单、精度高且稳定性好,可以实现对小直径固体火箭发动机包覆层厚度的非接触实时在线的高精度测量,满足现场测量要求。

对空气弹簧的几何、橡胶材料、状态及气固耦合等非线性问题进行了理论分析,阐释了在有限元分析中的计算依据。建立空气弹簧的理论及数值分析模型,采用非线性分析软件对其垂向静态力-位移特性进行了计算分析。计算值与试验结果误差小于10 %,验证了计算方法的精确性。分析了设计参数——橡胶皮囊压力、帘线角、帘线间距和帘线层数等对空气弹簧承载能力的影响。为空气弹簧弹性静特性力-位移性能的前期概念设计提供参考。

以各类传感器和大量ZigBee节点形成的传感器网络为平台,设计了一种针对风力机风洞实验中扭矩、转速及气动压力等参数的无线测量系统,该系统具有低能耗、高可靠性等特点。介绍了传感器测量方法和数据的无线传输方法,提供了整体设计方案以及传感器节点的硬件设计图和传感器节点的程序流程图。通过实验验证,测试效果达到预期要求。

针对新车型研发阶段原型样车测试排程问题,考虑原型样车可用性、测试优先顺序和资源能力等方面的约束,首先建立一个简化的混合整数线性规划(MILP)模型,确定所需原型样车数目的一个估计值;然后再以该估计值作为输入参数,以实现最大完工时间最小化为目标,建立约束规划(CP)模型,并以甘特图的形式给出排程方案。借助于CPLEX Optimization Studio软件进行实例求解,结果表明:MILP模型在合理的时间范围内可以找出所需原型样车数目的一个有效估计值;同时证实了CP模型在原型样车测试具体排程问题中的可行性和有效性。

以RV减速器为研究对象,首先运用故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)方法对其进行分析,建立RV减速器故障树图,并分别做定性与定量分析,确定影响其可靠性的因素。然后利用故障模式及影响分析(Failure Mide and Effects Analysis,FMEA)法对RV减速器的行星齿轮和摆线轮等关键件进行分析,可以清楚了解其主要故障模式及其造成的影响,并根据零/部件失效的具体原因制定了预防措施,为RV减速器状态诊断、故障诊断和提高故障诊断准确率提供理论依据。

弹簧片是用于稠油热采工艺中注采联作技术滑套阀的关键部件,能够带动滑套运动,实现滑套阀的开闭功能。采用等效法将弹簧片等效为两端固定梯形拱梁,根据叠加原理推导出弹簧片最大挠度数学模型。运用ABAQUS软件对弹簧片进行强度与变形有限元分析,确定了弹簧片设计的合理性。对滑套阀系列中多种弹簧片进行有限元分析,与数学模型计算结果对比,以误差大小为依据定义修正因数,完成数学模型的优化。最终通过实验验证了弹簧片最大挠度数学模型的准确性,为此类弹簧片的设计提供了理论依据。

针对传统海洋能发电平台能量利用率低、连续性差的问题,在介绍风浪互补发电装置的基础上,设计出一套以行星差动轮系为核心的动力耦合机构,对风能和波浪能进行综合利用,用来解决风能和波浪能的能量耦合问题。借助Matlab软件,对动力耦合机构的耦合互补运动特性进行仿真分析,并利用物理样机和模拟试验平台,测试动力耦合机构的实际工作性能,验证了方案的可行性。

首先,简要概括了现代制造模式产生的背景;回顾了现代制造模式的演变历程,以及制造业信息化发展进程;给出了对“工业4.0”的粗浅认识,以及中国航天科工集团公司的研究与应用进展。最后得出结论:“工业4.0”是在云计算、物联网/务联网、人工智能及大数据等信息通信技术快速发展推动下产生的,是继计算机集成制造、并行工程和敏捷制造之后一种新的智能制造模式。